DD270879A1 - Anordnung zum automatischen schweissen und schneiden von grossflaechigen bauteilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung kann bei der Montage grossflaechiger Bauteile, insbesondere im Schiffbau, angewendet werden. Kennzeichnend ist, dass eine den Aussenkonturen des Bauteiles (1) sich anpassende Leiteinrichtung angeordnet ist, auf der ein oder mehrere Schweisswagen (5) (12) mit fuer verschiedene Schweiss-/Schneidverfahren erforderlichen Modulen (6) gleichbleibend parallel zum Montagestoss in Bearbeitungsrichtung synchron oder relativ zueinander fuehrbar sind. Die Module (6) sind mit einem oberhalb des Montagestosses bewegbar angeordneten Versorgungswagen verbunden, der einen verstellbaren Ausleger (9) sowie eine Hubeinrichtung (11) besitzt, mit der die gesamte Leiteinrichtung versetzbar ist. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordn jng zum automatischen Schweißen und Schneiden von langen senkrechten Montagestößen bei der Montage sehr großer Bauteile mit nicht ebenen Außenflächen. Derartige Bauteile können Schiffskörper, Großtanks für verschiedene Medien oder ähnliche Objekte sein. Bei diesen Anwendungsfällen spielt die Qualität der Schweißverbindungen eine übergeordnete Rolle.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß für das Montageschweißen an sehr großen Bauteilen mit nicht ebenen Außenflächen bereits Vorrichtungen existieren, bei denen sich auf einem schienenähnlichen Bauteil ein Schweißgeräteträger bewegt, der in der Regel als Fahrwagen ausgebildet ist. Die Führungsschienen werden dabei direkt am Bauteil befestigt. Dazu kommen hauptsächlich Magnetelemente oder Vakuumsauger als Haltemittel zum Einsatz. Aufgrund der daraus resultierenden Mängel sind den eingesetzten Gerätetechniken bezüglich Baugröße und Eigenmasse recht enge Grenzen gesetzt, da sie nicht für alle Schweißverfahren und Schweißpositionen einsetzbar sind.

Bei den Fahrschienen handelt es sich häufig um Aluminiumteile oder Stahlprofile, die je nach Bauart und Verwendungszweck mit einer mehr oder weniger großen Flexibilität oder Verformbarkeit ausgestattet sino. Es sind ebenfalls vorgeformte, der Bauteilgeometrie angepaßte Schienen bekannt. Dabei entstehen zwangsläufig Kompromißlösungen zwischen den Forderungen nach minimaler Eigenmasse bei größtmöglicher Seltenstabilität und gleichzeitiger Flexibilität der Führungsschiene in Schweißrichtung.

Der Antrieb des Schweißkopfes auf der Führungsschiene Ist form- oder kraftschlüssig ausgelegt. Es kommen Geräte mit Reibradantrieb zur Verwendung oder solche Geräte, bei denen Zahnstangen oder Rollenketten auf der Führungsschiene aufgebracht sind.

Ein grundsätzliches Problem stellt die Anwendung derartiger Geräte beim Montageschweißen von se! r langen Nähten an großen Bauteilen mit zum Teil konvexer und konkaver Oberfläche dar. Der entscheidende Nachteil ist hierbei, daß die Fahrschienen in der Form von Segmenten mit begrenzter Länge vorliegen. So Ist es erforderlich, die einzelnen Schienensegmente manuell aneinanderzukoppeln und zur Nahtfuge auszurichten. Es ist also leicht vorstellbar, vor welchen Problemen ein Schweißer bei der Montage von sehr großen Bauteilen mit dabe! anfallenden Nahtlängen von 10 Metern und mehr steht. Für eine einzelne Person ist diese Aufgabe nicht zu bewältigen, zumal sich das Justieren der Schienenstücke zusätzlich erschwert durch die umständliche Handhabung der Magnetelemente aus permanentmagnetischem Werkstoff. Außerdem befinden sich die Koppelstellen häufig an solchen Punkten des Bauteiles, die schwer zugänglich sind und damit zusätzliche Einrüstarbeiten erfordern.

Damit erfordern derartige Geräte einen sehr hohen Aufwand an Hilfe· und Vorbereitung&zeiten, was sich nachteilig auf die Gesamtökonomie der Montageschweißung auswirkt.

Führungsschienen aus Aluminiumlegierungen sind gegenüber mechanischen Einflüssen recht empfindlich und erfordern eine sachgerechte Handhabung und Lagerung. Das sichere Unterbringen von zeitwellig nicht benötigten Schienenstücken ist unter Baustellenbedingungen nicht immer gewährleistet, da ja auch die kurzfristig abgelegten Schienenstücke einen beachtlichen Platzbedarf für Ihre Lagerung haben. Somit stellen Montageschweißgeräte mit diesem Funktionsprinzip keine befriedigende Lösung für die Montage von sehr großen Bauteilen mit gekrümmten Außenflächen dar.

Nach DD-PS 86544 ist eine flexible Führungsvorrichtung für Schweißgeräte bekannt, die dem jeweiligen Nahtverlauf angepaßt werden kann. Die Führungseinrichtung besteht aus einer elastischen Schiene, auf der sich das Schweißgerät bewegt und gleichzeitig geführt wird. Die flexible Führungsschiene wird dabei mit Hilfe von sogenannten Positionierstempeln, an denen die Führungsschiene über gleitende oder rollende Befestigungselemente geführt wird, dem Bauteil angepaßt, wobei der Antrieb des Schweißgerätes über kraft· oder formschlüssige Verbindungen zur flexiblen Führungsschiene erfolgt. Der Nachteil dieser Führungseinrichtung liegt vor allem darin, daß ein hoher gerätetechnischer Aufwand, wie z. B. pneumatische oder hydraulische Hilfseinrichtungen, zum Positionieren und Fixieren der Führungsschiene entsprechend dem Nahtverlauf erforderlich ist und diese Einrichtung damit nur für stationäre Schweißanlagen aber nicht auf Baustellen und unter Montagebedingungen einsetzbar ist. Außerdem unterliegt der vorgeschlagene kraftschlüssige Antrieb einem sehr hohen mechanischen Verschleiß und die Masse der angetriebenen Schweißvorrichtung wird durch diese Antriebsart stark eingeschränkt. Bei dem zweiten vorgeschlagenen formschlüssigen Antriebssystem ist ein hoher zusätzlicher mechanischer Fertigungsaufwand an der Führungsschiene erforderlich. Bedingt durch den hohen fertigungstechnischen Aufwand und komplizierten mechanischen Aufbau der gesamten Positionier·, Führungs- und Antriebssysteme ist die vorgeschlagene Schweißeinrichtung sehr störanfällig. Es ist auch eine Einrichtung zum Schweißen und Schneiden an großflächig verformten Bauteilen bekannt, bei der ein in zwei Achsen bewegter Geräteträger genutzt wird, auf dem sich, durch weitere Elemente gekoppelt, die Schweißeinrichtung befindet (DD-PS 252335). Der Geräteträger ist auf einer Rüstung am Bauteil entlang verfahrbar. Die hler beschriebene Vorrichtung erfordert einen sehr hohen gerätetechnischen Aufwand. So ist beispielsweise eine ständige Korrektur der Brennerstellung mittels* Sensortechnik rur Bauteilebene notwendig, da unter realen Montagebedingungen, z. B. im Schiffbau, Bauteil und Rüstung niemals parallel zueinander stehen werden.

Durch die Auswahl der Montagerüstung als Basis für alle Bewegungen des eigentlichen Werkzeugträgers entstehen gravierende Nachteile dieser Vorrichtung. So stellt ι. B. die Schaffung der Fahrbahnen für den Geräteträger ein sehr großes Problem dar. Es ist bei den derzeit verwendeten Montagerüstungen, z.B. im Schiffbau, nur unter gewaltigem Aufwand denkbar, mehrere untereinander stets parallel verlaufende Schienen oder ähnliches anzubringen, die ja für einen einwandfreien Lauf des Geräteträgers entlang des Bauteiles erforderlich wären. Zum anderen müßten während des Schweißens sämtliche anderen Arbeiten am Sch'ffskörper, die von der Rüstung aus erfolgen, unterbleiben. Durch die Kopplung der Rüstung mit dem · Geräteträger würden sich alle Schwingungen oder Erschütterungen, wie sie z. B. durch den Betrieb elektrischer Geräte auf der Rüstung entstehen, auf das Schweißwerkzeug übertragen und damit die Nahtqualität nachteilig beeinflussen. Nach DE-OS15665893 ist eine weitere automatische elektrische Schutzgasschweißeinrichtung für vertikalen Nahtveiι lauf bekannt, bei der der Schweißwagen aus zwei Teilen besteht, wobei der eine Teil an der Vorderseite des Werkstückes und der andere Teil an der Rückseite des Werkstückes läuft. Der Antrieb des Schweißwagens erfolgt dabei über eine Kette, welche über ein entsprechendes Antriebssystem läuft, das oberhalb des Werkstückes angeordnet ist. Der Nachteil dieser beschriebenen Schweißeinrichtung liegt vor allem darin, daß sie nur für vertikale Nahtverläufe verwendet werden kann, bei denen die Rückseite des Werkstückes frei zugänglich ist und die Nahtfuge einen durchgehenden Luftspalt ohne Hefts'tellen hat.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine automatische Montageschweißvorrichtung für das Schweißen und Schneiden von senkrechten Montagestößen an sehr großen Bauteilen, insbesondere Schiffskörpern, zu entwickeln, um die Nahtqualität zu verbessern, die Arbeitsproduktivität zu erhöhen sowie den Schweißer von schwerer körperlicher Arbeit zu entlasten.

Darlegung de· Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine neue hochproduktive technische Lösung zum automatischen Schweißen und Schneiden von Bauteilen mit langen senkrechten Montagestößen und nicht ebenen Außenflächen zu entwickeln. Die Aufgabe wird gelöst, indctm unter Verwendung von Schweiß- und Schneideinrichtungen, Befestigungsvorrichtungen, Antrieben sowie Stütz- und Halteelementen erfindungsgemäß in einem gleichmäßigen Abstand zu dem Bauteil (1) eine wahlweise gespannte, den Außenkonturen des Bauteiles sich anpassende flexible, seitenstabile Leiteinrichtung befestigt ist, auf der ein oder mehrere Schweißwagen mit für das automatische Schweißen oder Schneiden erforderlichen Modulen für gleiche oder unterschiedliche Schweiß-/Schneidvirfahren parallel zum Montagestoß in Bearbeitungsrichtung synchron oder relativ zueinander führbar sind, wobei die Module über Versorgungsleitungen mit einem Versorgiingswagen verbunden sind, der oberhalb des Montagestoßes auf einer Fahrbahn bewegbar angeordnet ist und einen verstellbaren Ausleger sowie eine Hubeinrichtung besitzt, die mit der Leiteinrichtung in Verbindung steht,

Vom längenverstellbaren Ausleger des Versorgungswagens wird über die Hubeinrichtung eine Befestigungsvorrichtung auf das Bauteil abgesenkt und dort arretiert. Von hier verläuft die Leiteinrichtung bis zu einer am unteren Bauteil befindlichen Spanneinrichtung. Die Leiteinrichtung besitzt ein in Längsrichtung verschiebbares Koppelelement, das mit der Spanneinrichtung in Verbindung steht und somit verschiedene Arbeltslängen entsprechend der jeweiligen Außenkontur zuläßt. Sowohl die Befestigungsvorrichtung als auch die Spanneinrichtung besitzen spezielle Spannelemente für die Leiteinrichtung, die wahlweise einzeln und unabhängig voneinander oder zusammen in Betrieb zu nehmen sind.

Die Leiteinrichtung kann durch Haltemittel βο am Bauteil positioniert werden, daß beliebige Kurvenverläufe oder wechselnde Krümmungen, gleichgültig ob konvex oder konkav, nachvollzogen werden können. Durch Stützelemente, deren Höhe in bestimmten Grenzen verstellbar Ist, wird ein konstanter Abstand zwischen Leiteinrichtung und Bauteiloberfläche auch bei plötzlichen Niveausprüngen in der Außenkontur, z. B. durch wechselnde Plattendicken, gewährleistet. Auf der Leiteinrichtung erfolgt die Bewegung des oder der Schweißwagen entlang der zu schweißenden Naht oder Schnittfuge. Der Vortrieb des Schweißwagene kann durch einen auf der Befestigungsvorrichtung positionierten Fremdantrieb aber auch durch Eigenantrieb erfolgen. Die Bestückung des Schweißwagens ist entsprechend den jeweiligen technologischen Erfordernissen in mehreren schweißtechnisch vorteilhaften Varianten möglich. Eine parallele Nutzung von mindestens zwei unterschiedlichen Schweiß-/ Schneidverfahren, z.B. WIQ-Wurzelschweißung und MAG-FQII-und Decklagenschweißung, auf einem Schweißwagen ist durch die Anordnung von gleichen oder unterschiedlichen Verfahrensmodulen auf einem oder getrennt auf mehreren Schweißwagen gegebe.·. Dabei kann an den Schweißwagen ein Nachläufer gekoppelt werden, derart, daß eine zwischen beiden erzeugte Relativbewegung die Anwendung von Verfahren mit unterschiedlicher Arbeitsdauer ermöglicht oder eines Schweißwagens, der zur Erhöhung der Schweißleistung synchron geführt wird und beispielsweise mit Eigenantrieb arbeitet. Nach Beendigung der Arbeiten an einem Montagestoß werden die Haltemittel der Leiteinrichtung gelöst und die Spanneinrichtungen außer Betrieb genommen. Anschließend erfolgt das Versetzen der gesamten Vorrichtung, indem die Befestigungsvorrichtung vom Bauteil gelöst, angehoben und durch die Fahrbewegung des Versorgungswagens mit Hubeinrichtung bis zum nächsten Montagestoß transportiert und in beschriebener Weise daneben positioniert wird

Der gesamte Schweißprozeß kann dabei wahlweise vom Bediener überwacht und gesteuert werden oder automatisch ablaufen.

Auftfuhrungsbelsplei

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: den schematischen Aufbau der Vorrichtung an einem Im Schnitt gezeichneten Schiffskörper, linksseitig und rechtsseitig,

zum Schweißen eines Volumenstoßes; Fig. 2: den schematischen Aufbau als Vorderansicht an der Längsseite eines Schiffskörpers angebaut.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist an das Bauteil 1 in einem gleichmäßigen Abstand die Leiteinrichtung 2 parallel zur Schweißnaht mittels einer Befestigungsvorrichtung 3 und Spannvorrichtung mit Koppelelement 4 mit Unterstützung von Haltemitteln und/oder Stützelementen 14, die insbesondere im konkaven Bereich, aber auch in senkrechten und Überkopfbereichen angebracht werden, befestigt. Durch diese Art der Befestigung der Leiteinrichtung 2 wird eine hohe Seitenstabilität und absolute Parallelität zur Schweißnaht und Abstand erzielt. Der auf der Leiteinrichtung 2 bewegte Schweißwagen 5, auf dem die Module 6 für das Schweißen oder das Schneiden wahlweise aufgebaut werden, wird der Schweißwagen mittels Fremdantrieb 7 in der gewünschten Richtung und Geschwindigkeit angetrieben. Zur Steuerung des Schweißwagens 5 ist auf diesem ein Bedienpult angebaut, über das alle Bewegungen des Schweißwagens 5 und der Module 6 für das Schweißen und Schneiden gesteuert werden. Zur Versorgung des Fremdantriebes 7, des Schweißwagens 5, der Module 6 sind auf einem Versorgungswagen 8 die entsprechenden Versorgungseinrichtungen, auch für das Gas zum thermischen Trennen, und ein verstellbarer Ausleger 9 untergebracht. Ist der Schweißvorganc an der Schweißnaht beendet, werden die Befestigungsvorrichtung 3 und die Spannvorrichtung mit Koppelelement 4 entlastet, wobei die Spannvorrichtung mit Koppelelement 4 so geöffnet wird, daß die Leiteinrichtung 2 mit Schweißwagen 5 frei im Freiraum, zwischen Bauteil 1 und Stellage 10, hängen. Nach dem Anheben der gesamten Vorrichtung mittels Hubeinrichtung 11, die am verstellbaren Ausleger 9 befestigt ist, wird die gesamte Vorrichtung mittels Versirgungswagen 8, der auf Schienen, die auf dem oberen Abschluß der Stellage 10 montiert sind, zur nächsten Schweißnaht bewegt. Zur Erhöhung der Schweißleistung wird an den bestehenden Schweißwagen 5 ein zweiter sich synchron oder relativ bewegender Schweißwagen 12 angekoppelt.Mit der erfindungsgemäßen technischer. Lösung wird ein einfaches Umsetzen der Leiteinrichtung mit Schweißwagen von Montagestoß zu Montagestoß in kurzer Zeit ohne umfangreiche Aufwendungen möglich. Vorteilhaft ist auch die unkomplizierte Anpassung der Leiteinrichtung an unterschiedlich wechselnde Bauteilkonturen und Bauteillängen.Außerdem können unterschiedliche Schweiß- und Schneidverfahren angewendet werden; es besteht auch die Möglichkeit des kombinierten Einsatzes für die Nahtvorbereitung und den eigentlichen Schweißvorgang.

Claims (5)

1. Anordnung zum automatischen Schweißen und Schneiden von senkrechten Montagestößen an großflächigen Bauteilen mit nicht ebenen Außenkonturen unter Verwendung von Schweiß- oder Schneiueinrichtungen, Befestigungsvorrichtungen, Antrieben sowie Halte· und Stützelementen, gekennzeichnet dadurch, daß in einem gleichmäßigen Abstand zu dem Bauteil (1) eine wahlweise gespannte, den Außenkonturen des Bauteiles (1) sich anpassende, flexible, seitenstabile Leiteinrichtung (2) angeordnet ist, auf dar ein oder mehrere Schweißwagen (5; 12) mit für das automatische Schweißen oder Schneiden erforderlichen Modulen (6) für gleiche oder unterschiedliche Schweiß-/Schneidverfahren parallel zum Montagestoß in Bearbeitungsrichtung synchron oder relativ zueinander führbar sind, wobei die Module (6) über Versorgungsleitungen mit einem Versorgungswagen (8) verbunden sind, der oberhalb des Montagestoßes auf einer Fahrbahn (17) bewegbar angeordnet ist und einen verstellbaren Ausleger (9) sowie eine Hubeinrichtung (11) besitzt, die mit der Leiteinrichtung (2) in Verbindung steht.

2. Anordnung zum automatischen Schweißen und Schneiden nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Module (6) für unterschiedliche Schweiß-/Schneidverfahren auf einem Schweißwagen (5; 12) angeordnet sind.

3. Anordnung zum automatischen Schweißen und Schneiden nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Module (6) für unterschiedliche Schweiß-/Schnetdverfahren getrennt auf mehreren Schweißwagen (5; 12) angeordnet sind.

4. Anordnung zum automatischen Schweißen und Schneiden nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß zwei Schweißwagen (5; 12) angeordnet sind, die synchron führbar sind, wobei einer und/oder der andere durch Fremdantrieb bewegbar ist.

5. Anordnung zum automatischen Schweißen und Schneiden nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das untere Ende der Leiteinrichtung (2) in lösbarem Eingriff mit einer Spanneinrichtung und zugehörigem Koppelelement (4) steht.