DD220834A1

DD220834A1 - DEVICE FOR WELDING AND / OR CONNECTING WELDING, PREFERABLY, CYLINDRICAL INTERIOR SURFACES

Info

Publication number: DD220834A1
Application number: DD25971484A
Authority: DD
Inventors: Martin Haja; Joerg Herrmann; Peter Huhndorf; Udo Kroggel; Harald Haynitzsch; Wolfgang Scheffler
Original assignee: Deutsche Reichsbahn
Priority date: 1984-01-30
Filing date: 1984-01-30
Publication date: 1985-04-10
Also published as: DD220834B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Auftragsschweissen und/oder Verbindungsschweissen vorzugsweise fuer zylindrische Innenflaechen. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer einfachen, funktionssicheren, kostenguenstigen, wenig materialintensiven Einrichtung zur Automatisierung bekannter Schweissverfahren. Es war die Aufgabe zu loesen, eine Einrichtung zu entwickeln, mit der umfangreiche Verschleissprobleme durch Auftragsschweissung an Innen- und Aussenflaechen, sowie Verbindungsschweissen von 2 oder mehreren Teilen fuer Aussen- und Innennaehte entsprechend dem vorhandenen Konturenverlauf automatisiert durchgefuehrt und eine unendliche Schweisslaenge realisiert werden kann. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass an einer Translationsachse mit Schaltgetriebe saemtliche zum Schweissen erforderlichen Standardbaueinheiten axial, modular angeordnet sind, wobei mittels Verstelleinrichtung wahlweise fuer Innen- oder Aussennaehte die bekannten Schweissverfahren durchfuehrbar sind. Die Einrichtung ist vorzugsweise anwendbar fuer Auftragsschweissung auf zylindrische Innenflaechen von Motorengehaeusen, Zylinderrahmen in Stahlschweisskonstruktion ohne jegliche Einschraenkung der Beschaffenheit (Abmessungen, Masse, Symmetriebedingungen), sowie beim Einsatz zum Verbindungsschweissen mit Stumpf- bzw. Kehlnaehten, vorzugsweise im Behaelter- und Kuehlerbau.The invention relates to a device for build-up welding and / or connection welding preferably for cylindrical Innenflaechen. The aim of the invention is to provide a simple, reliable, cost-effective, low-material-intensive device for the automation of known welding methods. It was the task to solve, to develop a device, with the extensive wear problems by hardfacing on inner and Außenflaechen, as well as connecting welding of 2 or more parts for exterior and Innennaehte according to the existing contour curve automatically performed and an infinite welding length can be realized. According to the invention, the object is achieved in that all the standard structural units required for welding are axially, modularly arranged on a translational axis with a manual transmission, whereby the known welding methods can be carried out by means of an adjustment device, either for internal or external sewing. The device is preferably applicable for hardfacing on cylindrical Innenflaechen of Motorengehaeusen, cylinder frame in steel welding construction without any restriction of the nature (dimensions, mass, symmetry conditions), as well as when used for connection welding with butt and Kehlnaehten, preferably in Behaelter- and Kuehlerbau.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung 'Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Schweißen von Bauteilen ohne jegliche Einschränkung der Beschaffenheit (Abmessungen, Masse, Symmetriebedingungen), an während des Schweißprozesses ruhenden Bauteilen, die diö Bewegung des Schweißkopfes entsprechend des Konturenverlaufes erfordern,ivorzugsweise anwendbar für Auftragsschweißung auf zylindrische Innenflächen von Motorengehäusen, Zylinderrahmen und dergleichen in Stahlschweißkonstruktion. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist gegeben beim Einsatz zum Verbindungsschweißen mit Stumpfbzw. Kehlnähten, vorzugsweise im Behälter-und Kühlerbau.The invention relates to a device for automatically welding components without any restriction on the nature (dimensions, mass, symmetry conditions) to components resting during the welding process, which require the movement of the welding head according to the contours, preferably applicable for build-up welding on cylindrical inner surfaces of motor housings, Cylinder frame and the like in welded steel construction. Another application is given when used for connection welding with Stumpfbzw. Fillet welds, preferably in container and cooler construction.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen iCharacteristic of the known technical solutions i

Es sind bauteilbezogene Auftragsschweißeinrichtungen bekannt, die für die spezielle Regenerierungsaufgaben entwickelt wurden. Dazu zählen Dreh- und Schwenkvorrichtungen, mit deren Hilfe die Bauteile um einen stationär angeordneten Schweißkopf gedreht werden. Der Einsatz dieser bekannten Einrichtungen ist abhängig von der Bauteilmasse: Für den Einsatz zum Verbindungsschweißen sind Einrichtungen bekannt, bei denen der Schweißkopf um das zu schweißende Bauteil 360" plus Endkraterüberschweißen gedreht wird. Anschließend muß der Schweißkopf zurück in die Ausgangsstellung gefahren werden, weil das Schweißkabel und der Gässchlauch nicht unendlich gedreht werden können. Einrichtungen, die ein unendliches Drehen des Schweißkopfes gestatten, sind in DE-OS 1465056 genannt. Diese Einrichtungen sind im Schweißkopfbereich so kompakt gestaltet, daß ihr Einsatz nur für den speziellen Änwendungsfall erfolgen kann und beim Schweißen kleiner Durchmesser problematisch wird. Eine Vorrichtung zum Zuführen eines Schweißdrahtes wird in DE-OS 3032647 AT genannt, wobei die drehbar gelagerte Vorratsspule durch eine sehr komplizierte Mechanik angetrieben wird. Weiterhin sind Einrichtungen zum Schutzsich bewegender Teile an Industrierobotern bekannt (PS 147920, PS 0154677). Bezeichnend für die genannten Lösungen ist jedoch, daß sie sich auf einen Anbau an Translationsachsen beziehen und nicht die Problematik einer endlosen Brennerdrehung beinhalten.There are component-related hardfacing devices that have been developed for the specific regeneration tasks. These include turning and swiveling devices, which are used to turn the components around a stationarily arranged welding head. The use of these known devices is dependent on the component mass: For use in connection welding, devices are known in which the welding head is rotated around the component 360 "to be welded plus end crater over welding.Afterwards, the welding head has to be moved back to the starting position because the welding cable Devices which permit infinite rotation of the welding head are mentioned in DE-OS 1465056. These devices are so compact in the welding head area that they can be used only for the specific application and smaller during welding A device for feeding a welding wire is mentioned in DE-OS 3032647 AT, wherein the rotatably mounted supply reel is driven by a very complicated mechanism, furthermore devices for protecting moving parts on industrial robots are known nnt (PS 147920, PS 0154677). However, it is characteristic of the solutions mentioned that they relate to an installation on translation axes and do not involve the problem of an endless burner rotation.

Die DE-OS 3208146A1 beinhaltet eine Lösung zum Ausschweißen von Lageraugen kleinerer Bohrungen und erfordert einen hohen manuellen Aufwand für die Einbindung des Schweißgerätes in das Bauteil, die Verbindung mit den Versorgungsleitungen, die Zielstellung des Brenners und vernachlässigt das Verdrillen des Schweißdrahtes.durch das gekrümmte Brennerrohr. Die Lösung ist nur für spezielle Aufgaben mit kleinen Durchgangsbohrungen geeignet, bei denen nur eine geringfügige manuelle Durchmesserverstellung möglich ist. Bei größeren Bohrungsdurchmessern (größere Schweißnahtlängen) ist zu erwarten, daß laufend Unterbrechungen des Schweißprozesses eintreten, die qualitätsmäßig keine technische Abnahme zulassen.DE-OS 3208146A1 includes a solution for welding bearing lugs of smaller holes and requires a high manual effort for the integration of the welding device in the component, the connection with the supply lines, the target position of the burner and neglects the twisting of the welding wire. Through the curved burner tube , The solution is only suitable for special tasks with small through holes, where only a slight manual diameter adjustment is possible. For larger bore diameters (longer weld seam lengths), it is to be expected that interruptions in the welding process will occur on a continuous basis, which will not allow for technical acceptance in terms of quality.

Weiterhin wiesen alle genannten Einrichtungen mehrere Schleifkohlenanschlüsse für Antriebsmotore auf, so daß bei einer Automatisierung und damit verbundenen zusätzlichen Kontaktanschlüssen der Aufwand der Einrichtung erheblich wächst und die Zuverlässigkeit der Gesamtanlage sinkt.Furthermore, all said facilities had several carbon fiber terminals for drive motors, so that in an automation and associated additional contact terminals, the cost of the device grows significantly and the reliability of the entire system decreases.

Ziel der Erfindung ; ·Aim of the invention; ·

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer im Aufbau einfachen, funktionssicheren, in der Herstellung kostengünstigen und wenig materialintensiven Einrichtung zur Automatisierung des Schweißprozesses von Außen- und Innennähten in Form von Auftragsschweißung und Verbindungsschweißung, wobei unter Verwendung von Standardbaugruppen eine Minimierung des Aufwandes zu realisieren ist. Mit der Einrichtung ist der Anwendungsbereich zu erweitern, manuelle Tätigkeiten zu beseitigen und das Auftrags- und Verbindungsschweißen ohne jegliche Einschränkung der Beschaffenheit (Abmessungen, Masse, Symmetriebedingungen) auf alle Bauteile anwendbar zu gestalten sowie die Zuverlässigkeit für den gesamten Prozeßverlauf zu gewährleisten. SThe aim of the invention is to provide a simple in construction, functionally reliable, inexpensive to manufacture and less material-intensive device for automation of the welding process of outer and inner seams in the form of build-up welding and joint welding, with the use of standard assemblies to minimize the effort to realize. The scope of the device is to broaden the scope of application, to eliminate manual activities, and to apply weld-on and joint welding to all components without any restriction on the quality (dimensions, mass, symmetry conditions) and to ensure reliability for the entire process. S

-2- 259 714 8-2- 259 714 8

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, mit der umfangreiche Verschleißprobleme durch, Auftragsschweißung an Innen- und Außenflächen sowie Verbindungsschweißung von zwei oder mehreren Teilen für Außen- und Innennähte entsprechend dem vorhandenen Konturenverlauf automatisiert durchgeführt und eine unendliche Schweißlange des Schweißvorganges realisiert werden kann.The invention has for its object to develop a device with the extensive wear problems performed by, build-up welding on inner and outer surfaces and joint welding of two or more parts for outer and inner seams according to the existing contour curve automatically and an infinite weld length of the welding process can be realized can.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einrichtung derart aufgebaut ist, daß an einer Translationsachse mit Schaltgetriebe sämtliche zum Schweißen erforderliche Baueinheiten axial, modular angeordnet sind, wobei mittels Verstelleinrichtung wahlweise für Innen- und Außennähte die verschiedenen Schweißverfahren durchgeführt werden können.According to the invention, this object is achieved in that the device is constructed such that all components required for welding are axially, modularly arranged on a translational axis with a manual transmission, wherein the various welding methods can be carried out by means of adjustment either for internal and external seams.

Alle Einrichtungselemente sind in der z-Translationsachse aufgehangen, durch ein Schaltgetriebe verbunden und über Motor angetrieben. An das Schaltgetriebe, welches ein-Umkuppeln von der langsamen Translationsgeschwindigkeit beim schraubenförmigen Vorschub des Schweißens auf eine schnelle Translationsgeschwindigkeit bei der Hubbewegung zur nächsten Schweißfläche ermöglicht, schließt sich der Drahtvorschub an, über den ein kontinuierliches Abziehen des Zusatzwerkstoffes (Schweißdraht) von der horizontal und vertikal drehbar gelagerten Drahtvorratsrolle erfolgt. Darunter ist die Drehvorrichtung für das Führungsrohr angeordnet, welches durch die Brerinerverstellung führt. Auf dem Führungsrohr sitzt ein Rädertrieb, der mit der Drahtvorratstrolle verbunden ist und eine synchrone Drehbewegung zwischen dem Schweißkopf und derselben bewirkt. Durch einen weiteren motorischen Antrieb kann eine Brennverstellung für die Auslenkung des Führungsrohres und damit auch des Schweißkopfes entsprechend dem vorgegebenen Konturenverlauf gesteuert werden. Durch den axialen Aufbau der Einrichtung in der z-Translätionsachse, in der die Rotation des Schweißkopfes erfolgt, ist eine schleifkontaktfreie Ansteuerung aller zum automatischen Betrieb notwendigen Antriebe und Meßwertgeber möglich. Der Schweißkopf befindet sich an einer geteilten Verstelleinrichtung, die ein Verdrehen der Schwenkplatte um 180° ermöglicht und somit die Voraussetzung für das Umfahren eines inneren oder äußeren Konturenverlaufes bietet. An die Schwenkplatte schließt sich eine Kollisionseinrichtung an, die den Schweißkopf aufnimmt. Dadurch ist die Voraussetzung gegeben, unabhängig von der Schweißaufgabe, daß bei Kollision der Schweißkopf mit der Kollisionsschwenkeinriehtüng vom Bauteil weg abknicken kann und eine Zerstörung hochwertiger Einrichtungselemente vermieden wird. Eine in der Kollisionseinrichtung zusätzlich aufgenommene Schutzeinrichtung bewirkt, daß bei Kollision infolge Abknicken die gesamte Anlage außer Betrieb gesetzt wird, d.h. die zusätzliche Schutzeinrichtung bewirkt ein Notstop der Anlage. ^All furnishing elements are suspended in the z-translation axle, connected by a manual transmission and driven by a motor. To the gearbox, which allows a-reversing from the slow translational speed in the helical advance of welding to a fast translational speed in the stroke to the next welding surface, the wire feed follows, via the continuous extraction of the filler material (welding wire) of the horizontal and vertical rotatably mounted wire supply roll takes place. Below this, the rotating device for the guide tube is arranged, which leads through the Brerinerverstellung. On the guide tube sits a gear drive, which is connected to the wire supply roll and causes a synchronous rotational movement between the welding head and the same. By a further motor drive, a firing adjustment for the deflection of the guide tube and thus also of the welding head can be controlled according to the predetermined contours. Due to the axial structure of the device in the z-translation axis, in which the rotation of the welding head takes place, a grinding contact-free control of all necessary for automatic operation drives and transducers is possible. The welding head is located on a split adjusting device, which allows a rotation of the pivot plate by 180 ° and thus provides the conditions for avoiding an inner or outer contour curve. The pivot plate is followed by a collision device, which receives the welding head. As a result, the condition is given, regardless of the welding task that can collapse in collision of the welding head with the Kollisionsschwenkeinriehtüng away from the component and destruction of high-quality furnishing elements is avoided. A protective device additionally accommodated in the collision device causes the entire system to be put out of operation in the event of a collision as a result of kinking, i. The additional safety device causes an emergency stop of the system. ^

Alisführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einen) Ausführungsbeispiel gemäß der zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail below to an embodiment according to the accompanying drawings. The drawing shows:

Figur 1: Darstellung des axialen Aufbaues der Einrichtung für das Innenauftragsschweißen, Figur 2: Brennersteilung für das Innenschweißen und Figur 3: Brennerstellung für das Außenschweißen.FIG. 1: illustration of the axial structure of the device for internal build-up welding, FIG. 2: burner section for internal welding, and FIG. 3: torch position for external welding.

Die Funktionsweise der Einrichtung soll am Beispiel des programmierten Auftragsschweißens von Zylinderlaufbuchsen sitzen eines Motorgehäuses in Stahlschweißkonstruktion (nicht durchgängige Bohrung) mit dem MAG-Schweißverfahren erläutert werden. · .· ' ; . . ' ' '.'..' ^; . . ^; .' :·The functioning of the device will be explained using the example of the programmed overlay welding of cylinder liners sitting a motor housing in steel welded construction (non-continuous bore) with the MAG welding process. ·. · '; , , '''.' .. '^; , , ^; . ' ·

Die Sitzflächen, auf denen das Auftragsschweißen vorgenommen werden soll, haben unterschiedliche Durchmesser und Höhen (Figur 1). Die Bohfungsachse ist rrtit der Einrichtuhgsachse (z-Trahslatiohsachse) in Übereinstimmung gebracht und das Motorgehäuse arretiert. Die Schweißeinrichtung befindet sich an der Ausgangsstellung, d. h. obere Endlage des Supports und kleinste Schweißkopfkreisbahn. Der technologische Vorgang beginnt mit dem Absenken des Schweißkopfes 1 über den Support mit allen auf ihm angeordneten Einrichtungen in die unterste Schweißebene der Bohrung durch ein Schaltgetriebe 2 im Schnellgang. Der in einer Brennerverstellung 3 integrierte Meßwertgeber überwacht die Zustellbewegung des Schweißkopfes 1 auf den zugehörigen Durchmesser. Nach Erreichen des Durchmessersollwertes wird eine Drehvorrichtung automatisch eingeschaltet. Diese versetzt ein Führungsrohr 5 und gleichzeitig zur Unterbindung des Verdrillens des Schweißdrahtes über einen Rädertrieb 6 die Aufnahme einer Drähtvorratsrolle 7 in eine synchrone Drehbewegung. Über das Steuerprogramm erfolgt das Einschalten eines Drahtvorschübes 8 und des Schweißstromes sowie des Höhenverschubes durch das Schaltgetriebe 2 zur schraubenförmigen Auftragsschweißung in der Bohrung. Die Einrichtung ist so aufgebaut, daß eine unendliche Schweißnahtlänge erfolgen kann. Durch schleifkontaktfreie Ansteuerung aller für den automatischen Betrieb notwendigen Antriebe und Meßwertgeber wird eine sichere Betriebsführung erzielt. Nach Erreichen der Sitzoberkante wird der Schweißvorgang automatisch unterbrochen, zur Unterkahte der nächsten Schweißebene ihn Schnellgahg des Schaltgetriebes 2 gefahren, automatisch auf den Durchmesser der neuen Sitzfläche eingestellt und der Schweißvorgang wie geschildert wiederholt. Dieser Zyklus des technologischen Ablaufes für das Auftragsschweißen kann innerhalb des Verstellbereiches der z-Translationsachse über die Programmierung beliebig wiederholt werden. Am Ende des Programmes verfährt die Schweißeinrichtung in ihrer Ausgangsstellung. .The seats, on which the build-up welding is to be made, have different diameters and heights (Figure 1). The drilling axis is aligned with the set-up axis (Z-axis axis) and the motor housing is locked. The welding device is at the starting position, d. H. upper end position of the support and smallest welding head circular path. The technological process begins with the lowering of the welding head 1 via the support with all arranged on him facilities in the lowest welding plane of the bore by a manual transmission 2 in overdrive. The integrated in a burner adjustment 3 transmitter monitors the feed movement of the welding head 1 to the associated diameter. After reaching the diameter setpoint, a turning device is automatically switched on. This offset a guide tube 5 and at the same time to prevent twisting of the welding wire via a gear drive 6, the recording of a Drähtvorratsrolle 7 in a synchronous rotational movement. About the control program, the switching of a wire feed 8 and the welding current and the Höhenverschubes done by the gearbox 2 for helical build-up welding in the bore. The device is constructed so that an infinite weld length can be made. Through contactless actuation of all drives and transducers required for automatic operation, safe operation is achieved. After reaching the upper edge of the seat, the welding process is automatically interrupted, driven to the lower chastity of the next welding level him speed gearbox of the gearbox 2, automatically adjusted to the diameter of the new seat and the welding process as described repeatedly. This cycle of the technological process for build-up welding can be repeated as desired within the adjustment range of the z-translation axis via programming. At the end of the program, the welding device moves in its starting position. ,

Die Stellung (nach Figur 2 für Innenschweißen, nach Figur 3 für Außenschweißen) an der Verstelleinrichtung 9 wird durch (Sett Konturenverlauf der zu schweißenden Stelle des Bauteiles entschieden und vor Beginn der Schweißung eingestellt. Übet eine weitere Verstellmöglichkeit des Schweißkopfes 1 durch die Schwenkplatte 10 ist nach der festgelegten Schweißnahtform die Stellung des Brenners zu definieren. , ,The position (according to Figure 2 for internal welding, according to Figure 3 for external welding) on the adjusting device 9 is decided by (Sett contour course of the weld point of the component and set before the start of welding to define the position of the burner according to the specified weld shape.,,

Tritt während des Programmablaufes eine Störung ein, die ein unerlaubtes Annähern des Schweißkopfes 1 bzw. des Brenners an das Bauteil zur Folge hat, knickt die Schwenkplatte 10 mit dem Schweißkopf 1 über die Koliisionsschwenkeihrichtung 11 den Brenner frei und läßt ihn vom Bauteil ohne Kraftschluß wegschwenken. Außerdem bewirkt eihe solche unvorhergesehene Betriebsstörung, daß eine Schutzeinrichtung 12 in Funktion versetzt wird, die die gesamte Einrichtung durch Notstop ausschaltet. Über die Verstelleinrichtung 9, durch Drehen um 180°, kann die Schwenkplatte 10 mit dem Schweißkopf 1 in analoger Vorgangsweise für das Außenauftragsschweißen (Figur 3) eingerichtet werden.Occurs during the program a disturbance, which has an unauthorized approach of the welding head 1 and the burner to the component result, the pivot plate 10 with the welding head 1 on the Koliisionsschwenkeihrichtung 11 free the burner and lets him swing away from the component without adhesion. In addition, such unforeseen malfunction causes a protective device 12 to be put into operation which turns off the entire device by emergency stop. By means of the adjusting device 9, by turning through 180 °, the pivoting plate 10 can be set up with the welding head 1 in an analogous manner for the outer surface welding (FIG. 3).

Claims

Invention claims:

1 .. A device for build-up welding and / or joint welding without any restriction on the nature of the components or housing construction according to the existing contour of the component, preferably for automated build-up welding of cylindrical inner surfaces of engine housings or for automatic connection welding of pipe socket, characterized in that to the translation axis with Manual transmission in the parallel axis of rotation all standard assemblies required for welding axially, modular stacked and the rotating welding head according to the predetermined Kohturenverlauf the Sch white track controllable, dormant during the welding process components, either for the automated welding of inner and outer seams of the various welding processes on helical or step-shaped feed designed for infinite weld lengths.

2. Device according to item!, Characterized by the fact that all necessary for automatic operation drives and transducers are arranged in the translational axis for grinding contact-free control.

3. Device according to item 1 and 2, characterized in that the axis of rotation of the welding head is arranged at right angles to the axis of rotation of the wire supply roll and that the rotatable mounting of the wire supply roll with the welding head performs a synchronous rotation. -

4. Device according to item 1 to 3, characterized in that a collision pivoting device is arranged coupled to the welding head with a protection device for emergency stop the system. '~' ··; ''

5. Device according to item 1 to 4, characterized in that the axial, modular device arrangement, the working method for both through holes and Sackloehöffnungen with predetermined contour curve is applicable.

6. Device according to item 1 to 5, characterized in that a overdrive gear is arranged to overcome distances without welding in the direction of the translation axis.

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