DD241708A1

DD241708A1 - STUTZENEINSCHWEISSEINRICHTUNG

Info

Publication number: DD241708A1
Application number: DD28176085A
Authority: DD
Inventors: Josef Nickl; Thomas Hormes; Wolfgang Eckert; Helmuth Buenger
Original assignee: Germania Chemnitz
Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1986-12-24
Also published as: DD241708B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einschweissen von Stutzen in Hohlkoerper unterschiedlicher geometrischer Formen. Ziel ist die Beseitigung der Montage- und Passarbeiten vor dem Einschweissen von Stutzen in Behaelter bzw. Rohrleitungen bei gleichzeitiger Erhoehung der Arbeitsproduktivitaet und der Qualitaet beim Schweissen. Es liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum thermischen Trennen, Montieren und Einschweissen von Stutzen in Behaelter zu entwickeln, mit der die Entstehung der bekannten Differenzen zwischen Stutzen und der Oeffnung im Behaelter ausgeschlossen ist. Dies wird dadurch erreicht, dass am auf dem Behaelter aufliegenden Geraetetraeger ein Spannfutter und eine radial federnde Werkzeughalterung angeordnet sind. In der Werkzeughalterung befinden sich auswechselbare, mit Gleitstuecken versehene, Werkzeuge in Form eines taktilen Sensors, eines Spezialschneidbrenners und eines Engspaltschweissbrenners. Der Sensor hat ein Gleitstueck fuer Hoehenabtastung und ein zweites fuer die Abtastung des Stutzenumfanges. Am Zentrierstab ist eine Aufnahme zur Halterung einer Schweissbadsicherung angeordnet. Fig. 1The invention relates to a device for welding neck in hollow body of different geometric shapes. The aim is to eliminate the assembly and fitting work before welding of nozzles in containers or piping while increasing labor productivity and the quality of welding. It is the object of the invention to develop a device for thermal separation, mounting and welding of nozzles in containers, with which the formation of the known differences between the nozzle and the opening in the container is excluded. This is achieved by arranging a chuck and a radially resilient tool holder on the device carrier resting on the container. In the tool holder are interchangeable, provided with sliding tools in the form of a tactile sensor, a special cutting torch and a narrow gap welding torch. The sensor has a sliding piece for height scanning and a second for the sampling of the nozzle circumference. On the centering a receptacle for holding a Schweißbadsicherung is arranged. Fig. 1

Description

Hierzu 4 Seiten ZeichnungenFor this 4 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einschweißen von Stutzen in Hohlkörper unterschiedlicher geometrischer Formen ohne gesondertes Anreißen und Ausbrennen der Öffnung, in die der Stutzen eingeschweißt wird.The invention relates to a device for welding nozzles in hollow body of different geometric shapes without separate scrubbing and burning out of the opening into which the nozzle is welded.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen ,. . .... ·.-...*.Characteristic of the known technical solutions,. , .... ·.-... *.

Aus der Fachzeitschrift „Zvaranie", 32/1983, Seite 171 bis 173 ist eine Dreheinrichtung für das Anschweißen von Stutzen an zylindrische Behälter bekannt.From the journal "Zvaranie", 32/1983, page 171 to 173 a rotating device for welding of nozzle to cylindrical container is known.

Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus folgenden Teilen: Einer in der Mittelachse des anzuschweißenden Stutzens angeordneten Tragspindel. An dieser Tragspindel ist eine Drehscheibe befestigt, mit der die kreisförmige Bewegung des Schweißkopfes ausgeführt wird.The device consists essentially of the following parts: One arranged in the central axis of the nozzle to be welded support spindle. At this support spindle a turntable is fixed, with which the circular movement of the welding head is performed.

Außerdem besitzt die Einrichtung Elemente zum vertikalen und horizontalen Ausrichten des Schweißkopfes.In addition, the device has elements for vertical and horizontal alignment of the welding head.

Ein Steuersystem ermöglicht die Funktion von Schweißkopf und Einrichtung.A control system allows the function of welding head and device.

Mit Hilfe einer Spanneinrichtung wird die gesamte Einrichtung am Werkstück, d. h. am bereits montierten Stutzen, befestigt.With the help of a clamping device, the entire device on the workpiece, d. H. attached to the already mounted nozzle.

Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß ihre Funktion nur bei bereits eingepaßtem und montiertem Stutzen möglich ist. Das setzt voraus, daß eine Reihe aufwendiger manueller Arbeiten notwendig sind, bevor diese Einrichtung zum Einsatz kommt. Zum Beispiel ist allgemein bekannt, daß aus Rohr- bzw. Blech hergestellte Stutzen immer unrund sind und deshalb in die kreisrunde Öffnung im Behälter eingepaßt werden müssen. Außerdem ist von Nachteil, daß die Vorrichtung ausschließlich für Schweißarbeiten, jedoch nicht ebenfalls für das Ausbrennen der Öffnungen, in welche die Stutzen eingeschweißt werden, sinnvoll verwendet werden kann.This device has the disadvantage that its function is possible only with already fitted and mounted nozzle. This assumes that a lot of elaborate manual work is necessary before this device is used. For example, it is well known that nozzles made of pipe or sheet metal are always out of round and therefore must be fitted in the circular opening in the container. In addition, it is disadvantageous that the device can be used meaningfully only for welding work, but not also for the burning out of the openings, in which the nozzles are welded.

Es ist weiterhin eine Einrichtung zum automatischen Einschweißen von Rohrstutzen an Dampfsammlern, Kesseltrommeln oder ähnlichen rechtwinklig oder schrägverlaufend zueinanderstehenden Rohr/Rohrverbindungen bekannt. Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß an der Flanschseite der Rotationseinheit ein die gesamte Brennerhalterung tragender Höhensupport angeordnet ist. Dieser Höhensupport ist mit einer Abtastvorrichtung verbunden, wobei letztere kraftschlüssig mit einer ringförmigen Schablone so in Wirkverbindung steht, daß bei Drehung der Rotationseinheit die Abtastvorrichtung zur Abwälzung auf der ringförmigen Schablone kommt und daß der Höhensupport über eine Düsenhalterung mit einer Schweißdüse gekoppelt ist.It is also a device for automatically welding pipe sockets to steam headers, boiler drums or similar rectangular or obliquely aligned pipe / pipe connections known. This device is characterized in that on the flange side of the rotary unit, a height support supporting the entire burner holder is arranged. This height support is connected to a scanning device, the latter being frictionally engaged with an annular template so that upon rotation of the rotary unit, the scanning device for rolling on the annular template comes and that the height support is coupled via a nozzle holder with a welding nozzle.

Diese Lösung hat wiederum den Nachteil, daß der einzuschweißende Stutzen bereits in der Behälteröffnung eingepaßt und angeheftet sein muß.This solution, in turn, has the disadvantage that the neck to be welded already has to be fitted and attached in the container opening.

Für den eigentlichen Schweißvorgang ist nachteilig, daß für jedes abweichende Verhältnis Stutzendurchmesser zu Behältermantel eine gesonderte Schablone erforderlich ist.For the actual welding process is disadvantageous that a separate template is required for each deviating ratio nozzle diameter to container shell.

Ferner besteht die Notwendigkeit, die Schweißdüse je nach den Schweißbedingungen in die dafür zuständige Neigung zu bringen. Es ist außerdem nur möglich, einlagige Schweißverbindungen herzustellen.Furthermore, there is a need to bring the welding nozzle in the appropriate slope depending on the welding conditions. It is also only possible to produce single-layer welded joints.

Der in horizontaler Richtung wirkende Abstandssensor erfordert unbedingt enen elektrisch angetriebenen Quersupport.The horizontally acting distance sensor necessarily requires an electrically driven transverse support.

Weiterhin bekannt ist gemäß EP-PS 49037 eine Einrichtung für die Engspaltschweißung dickwandiger Rohre. Diese Einrichtung besteht aus einem auf den einzuschweißenden Rohrstutzen montierten Drehteil und einer Drehachse, die die Drehbewegung des Drehteils in Übereinstimmung mit der Achse des einzuschweißenden Stutzens bringt, d.h., das Drehteil mit der Drehachse wird auf dem Stutzen zentriert.It is also known according to EP-PS 49037 a device for narrow gap welding thick-walled pipes. This device consists of a rotary part mounted on the pipe socket to be welded and a rotation axis which brings the rotary motion of the rotary part into conformity with the axis of the pipe to be welded, i.e. the rotary part with the axis of rotation is centered on the pipe.

An der Drehachse sind alle Einrichtungen angeordnet zur Führung des Schweißkopfes entlang der räumlich gekrümmten Nahtfuge.At the axis of rotation all devices are arranged to guide the welding head along the spatially curved seam.

Diese Lösung hat wiederum den Nachteil, daß die Öffnung zur Aufnahme des Stutzens gesondert eingebracht werden muß, der Stutzen gesondert eingepaßt und geheftet werden muß. Erst dann kann die vorgeschlagene Einrichtung zur Anwendung kommen.This solution in turn has the disadvantage that the opening for receiving the nozzle must be introduced separately, the nozzle must be fitted separately and stapled. Only then can the proposed device be used.

Ein weiterer entscheidender Nachteil, der auch für die beiden vorgenannten Lösungen zutrifft, besteht darin, daß die Einrichtung nur für flanschlose Stutzen einsetzbar ist. Das hat zur Folge, daß notwendige Flansche nachträglich und in Zwangslage angeschweißt werden müssen.Another crucial disadvantage, which also applies to the two aforementioned solutions, is that the device can only be used for flangeless nozzles. This has the consequence that necessary flanges must be welded later and in predicament.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der Montage- und Paßarbeiten vor dem Einschweißen von Stutzen in Behälter bzw. Rohrleitungen bei gleichzeitiger Erhöhung der Arbeitsproduktivität und der Qualität beim Schweißen.The aim of the invention is the elimination of assembly and fitting before welding of pipe in containers or pipelines while increasing labor productivity and welding quality.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum thermischen Trennen, Montieren und Einschweißen von Stutzen in Behälter zu entwickeln, mit der die Entstehung der in der Praxis bekannten Differenzen zwischen Stutzen und der dazugehörigen Öffnung im Behälter ausgeschlossen ist.The invention has for its object to develop a device for thermal separation, mounting and welding of nozzle in containers, with the emergence of the known in practice differences between the nozzle and the associated opening in the container is excluded.

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß an dem auf dem Behälter aufliegenden Geräteträger ein in vertikaler Richtung verstellbares, den Stutzen aufnehmendes Spannfutter und eine in radialer Richtung federnde Werkzeughalterung angeordnet sind. In der federnden Werkzeughalterung befinden sich speziell gestaltete entsprechend der technologischen Reihenfolge auswechselbare Werkzeuge in Form eines taktilen Sensors, eines Spezialschneidbrenners und eines Engspaltschweißbrenners mit verschleißfesten nichtleitenden Gleitstücken. Dabei weist der taktile Sensor in auf dem Behälter aufliegendes Gleitstück für die Höhenabtastung und ein zweites Gleitstück für die Abtastung des Stutzenumfanges im Abstand der Fugenbreite auf. Der von der gleichen Werkzeughalterung aufzunehmende Spezialschneidbrenner weist ebenfalls ein Gleitstück auf, mit einem radialen Abstand von der Fugenbreite minus 0,5 des Schneidstrahldurchmessers. Der Engspaltschweißbrenner besitzt auch ein Gleitstück mit einem radialen Abstand von 0,5 x Fugenbreite zur Schweißdrahtmittelachse. Der vertikale Abstand dieser Gleitstücke von der Stutzenunterkante beträgt die mittlere Durchdringungslänge s + einem variablen Wert von 0 bis 20 mm. An dem Zentrierstab ist eine Aufnahme zur Halterung einer scheibenförmigen elastischen, sich dem Krümmungsradius anpassenden, Schweißbadsicherung angeordnet. Diese Schweißbadsicherung besteht aus zwei durch Scharniere verbundene Hälften.This is essentially achieved in that a vertically adjustable, the nozzle receiving chuck and a spring-mounted in the radial direction tool holder are arranged on the device carrier resting on the container. In the spring-loaded tool holder are specially designed according to the technological sequence interchangeable tools in the form of a tactile sensor, a special cutting torch and a narrow gap welding torch with wear-resistant non-conductive sliders. In this case, the tactile sensor in resting on the container slider for the Höhenabtastung and a second slider for scanning the nozzle circumference at a distance of the joint width. The special cutting torch to be received by the same tool holder also has a slider with a radial distance from the groove width minus 0.5 of the cutting jet diameter. The narrow gap welding torch also has a slider with a radial distance of 0.5 x joint width to the welding wire central axis. The vertical distance of these sliders from the lower edge of the nozzle is the mean penetration length s + a variable value of 0 to 20 mm. On the centering a receptacle for holding a disc-shaped elastic, the radius of curvature adapting, Schweißbadsicherung arranged. This weld pool consists of two halves connected by hinges.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen inThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The accompanying drawings show in

Fig. 1: Vorderansicht der StutzeneinschweißeinrichtungFig. 1: Front view of the Stutzeneinschweißeinrichtung

Fig.2: Seitenansicht der StutzeneinschweißeinrichtungFig.2: Side view of the neck welding device

Fig.3: Anordnung des Sensors am WerkstückFig.3: Arrangement of the sensor on the workpiece

Fig.4: Anordnung des Spezialschneidbrenners am WerkstückFig.4: Arrangement of the special cutting torch on the workpiece

Fig. 5: Anordnung des Engspaltschweißbrenners am Werkstück.Fig. 5: Arrangement of the narrow gap welding torch on the workpiece.

Die Einrichtung besteht aus einem Geräteträger 1, der sich im wesentlichen aus einem c-förmigen Rahmen mit auf dem Behälter aufliegenden Füßen zusammensetzt, von denen zwei über Spindeln höhenverstellbar und mit Haftelementen 2 versehen sind. Zum sicheren Befestigen sind am Gestell zwei Anschweißknaggen 3 angeordnet. Außerdem trägt das Gestell einen Steuerschrank 13. Der Geräteträger 1 liegtauf dem Behälter auf und ist mit den oben angeführten Elementen befestigt. Gegenüber dem Behälter ist am oberen Schenkel des c-förmigen Rahmens ein Kreuzsupport 14 zum Ausrichten der Einrichtung angeordnet. Daran ist eine Führung 15 mit einer hohlen Hubsäule 16 zur vertikalen Bewegung des Spannfutters 12 angebracht. An diesem Spannfutter 12 ist der Stutzen 17 eingespannt und mit Halteklauen 18 gesichert. Innerhalb der Hubsäule 16 befindet sich ein vertikal verstellbarer zentrierstab 10, der zum Einstellen der Einrichtung auf dem Mittelpunkt des Stutzens 17 und zur Halterung einer Schweißbadsicherung 11 dient. Diese Schweißbadsicherung 11 ist geteilt ausgeführt und paßt sich auf Grund ihrer Flexibilität dem Krümmungsradius des Behältermantels an.The device consists of a device carrier 1, which is composed essentially of a c-shaped frame with resting on the container feet, two of which are height adjustable by means of spindles and provided with adhesive elements 2. For secure fastening two weld-on 3 are arranged on the frame. In addition, the frame carries a control cabinet 13. The equipment rack 1 rests on the container and is fixed with the above-mentioned elements. Opposite the container, a cross support 14 for aligning the device is arranged on the upper leg of the C-shaped frame. At a guide 15 is mounted with a hollow lifting column 16 for vertical movement of the chuck 12. At this chuck 12, the nozzle 17 is clamped and secured with retaining claws 18. Within the lifting column 16 is a vertically adjustable centering rod 10, which serves for adjusting the device on the center of the nozzle 17 and for holding a weld pool 11. This Schweißbadsicherung 11 is executed divided and fits due to their flexibility to the radius of curvature of the container shell.

Eine an der Führung angeordnete Rotationseinheit 19 dient zur Drehung der Werkzeughalterung um die Mittelachse des Stutzens 17.A rotation unit 19 arranged on the guide serves to rotate the tool holder about the center axis of the connection piece 17.

In dieser Rotationseinheit 19 ist noch ein radial verstellbarer Ausleger 20, an dessen Endesich eine Höhenverstelleinheit21 befindet, angebracht. Am unteren Ende dieser Höhenverstelleinheit 21 die ist in radialer Richtung federnde Werkzeughalterung 4 angeordnet.In this rotation unit 19 is still a radially adjustable boom 20, at the end there is a Höhenverstelleinheit21, attached. At the lower end of this height adjustment unit 21 which is resiliently mounted in the radial direction tool holder 4.

Die Werkzeughalterung 4trägt entsprechend der technologischen Reihenfolge die notwendigen auswechselbaren Werkzeuge, die sich aus einem taktilen Sensor 5, einem Spezialschneidbrenner 6 und einem Engspaltschweißbrenner 7 zusammensetzen. Alle Werkzeuge besitzen je ein Gleitstücke, das so angeordnet ist, daß mit allen Werkzeugen der Stutzen 17 an der gleichen Stelle in Umfangsrichtung abgetastet und das jeweilige Werkzeug danach geführt wird.The tool holder 4 carries according to the technological sequence, the necessary interchangeable tools, which are composed of a tactile sensor 5, a special cutting torch 6 and a narrow gap welding torch 7. All tools each have a slider which is arranged so that scanned with all the tools 17 of the nozzle in the same place in the circumferential direction and the respective tool is guided thereafter.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Stutzeneinschweißeinrichtung ist wie folgt: Die Einrichtung, in der der einzuschweißende Stutzen bereits eingespannt ist, wird mit Hilfe eines üblichen Hebezeuges auf dem Behälter aufgesetzt und arretiert. Dabei muß sich das Spannfutter mit eingespanntem Stutzen in der Stellung befinden, in der der Stutzen mit dem Behälter noch keine Berührung hat und der Zentrierstab aus dem Stutzen herausragt. Danach wird die Einrichtung auf dem Mittelpunkt der auszubrennenden Öffnung ausgerichtet. Nach Aufsetzen des Stutzens auf den Behälter wird der taktile Sensor mit seinen Gleitstücken in die Werkzeughalterung eingespannt und mit dem radialverstellbaren Ausleger zum Anliegen an die Wandung des Stutzens gebracht.The operation of the neck welding device according to the invention is as follows: The device in which the neck to be welded is already clamped, is placed and locked on the container with the aid of a conventional hoist. In this case, the chuck with clamped neck must be in the position in which the nozzle with the container still has no contact and the centering protrudes from the neck. Thereafter, the device is aligned on the center of the auszubrennenden opening. After placing the nozzle on the container, the tactile sensor is clamped with its slides in the tool holder and brought with the radially adjustable boom to rest against the wall of the nozzle.

Mit der Rotationsbewegung wird die sinusförmige Durchdringungskurve abgefahren, mit Hilfe des Sensors gemessen undWith the rotational movement, the sinusoidal penetration curve is traversed, measured by means of the sensor and

gespeichert.saved.

Bei hochgefahrenem Stutzen wird als nächstes Werkzeug der Spezialschneidbrenner eingespannt und wiederum mit seinemWhen the nozzle is raised, the next step is to clamp the special cutting torch and turn it on with its

Gleitstück zum Anliegen gebracht, und die gespeicherten Werte der Durchdringungskurve werden abgefahren. Dadurch wird die Öffnung für den Stutzen im Behälter ausgebrannt.Slider brought to the concern, and the stored values of the penetration curve are traversed. As a result, the opening for the nozzle in the container is burned out.

In der gleichen Reihenfolge erfolgt das Einschweißen des in die Öffnung eingefahrenen Stutzens, wobei vorher dieIn the same order, the welding of the retracted into the opening neck, whereby previously the

Schweißbadsicherung am Zentrierstab angebracht worden ist.Welding protection has been attached to the centering.

Mit dieser erfindungsgemäßen Stutzeneinschweißeinrichtung wird eine Verkettung zwischen Montage und Einschweißung von Stutzen in Hohlkörper erreicht, wobei das Einbringen der Öffnung für den Stutzen im Hohlkörper mit hoher Genauigkeit erfolgt, indem der Stutzenumfang exakt erfaßt und kopiert wird. Damit erfolgt das Einschweißen des Stutzens in den HohlkörperWith this invention Stutzeneinschweißeinrichtung a concatenation between assembly and welding of nozzle in hollow body is achieved, wherein the introduction of the opening for the nozzle in the hollow body is carried out with high accuracy by the nozzle circumference is detected and copied exactly. Thus, the welding of the nozzle is carried out in the hollow body

rationell und mit hoher Qualität.rational and with high quality.

Diese o. a. Vorteile schaffen die Voraussetzung, die Montage zu mechanisieren und das hochproduktiveThis o. A. Advantages create the prerequisite for mechanizing the assembly and the highly productive one

Engspaltschweißverfahren in Anwendung zu bringen.Narrow gap welding process in application to bring.

Claims

Invention claim:

Stutzeneinschweißeinrichtung for automatically welding neck in containers or pipes under vorzugsweiser application of narrow gap welding, consisting of an arranged on a device carrier rotary, Längsund Vertikalverstelleinheit for each necessary tool and a vertically extendable centering, characterized in that on the on the container resting device carrier (1) a vertically adjustable, the nozzle (17) receiving the chuck (12) and a radially resilient tool holder (4) in which specially designed according to the technological sequence interchangeable tools in the form of a tactile sensor (5 ), a special cutting torch (6) and a narrow gap welding torch (7) with wear-resistant non-conductive sliders (8) are arranged, wherein the tactile sensor (5) resting on the container slider (9) for height scanning and a second it has slider (8) for the sampling of the nozzle circumference at a distance of the joint width and of the same tool holder (4) to be included special cutting torch (6) has a slider (8), with a radial distance from the joint width minus 0.5 of the cutting beam diameter and the narrow gap welding torch (7) also has a slider (8), with a radial distance of 0.5 x joint width to the welding wire central axis and that the vertical distance of these sliders (8,9) from the nozzle bottom edge, the mean penetration length s + a variable value of 0 is up to 20mm and that on the centering (10) is a receptacle for holding a disc-shaped elastic, the radius of curvature adapting weld pool (11), which consists of two connected by hinges halves, is arranged.