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Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß Anspruch 1 auf eine Schweißvorrichtung und gemäß Anspruch 11 auf ein Verfahren zum Verbinden von Rohren.
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Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Fügetechnik. Leitungen, insbesondere Leitungen zum Führen von Gasen, bestehen oftmals aus Rohren, insbesondere aus Metall, und werden je nach Anwendungsgebiet mittels Kleben, Löten oder Schweißen miteinander verbunden. Es werden insbesondere beim Onshore-Schweißen von Pipelines (Gas- & Öl-Pipelines) Orbitalschweißsysteme (Bugs) genutzt, wobei das Schweißgerät auf einem Positionierband fährt, das um ein Rohr befestigt wird, und eine zwischen die einzelnen Rohre der Pipeline die Rohre verbindende Schweißnaht mit einer oder mehreren Raupenlagen nebeneinander oder übereinander einbringt.
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Die Druckschrift
US 5,676,857 A offenbart ein System zum Verschweißen von Rohren, um eine lange, kontinuierliche Pipeline zu schaffen. Ein Schweißwagen bzw. ein Schweißbug ist an einer Führungsschiene, die sich um den Umfang des Rohres erstreckt, montiert. Der Schweißwagen ist mit einem Drahtvorschub, einem Motor, um den Drahtvorschub anzutreiben, und einem Antriebsmotor zum Bewegen des Bugs entlang der Führung ausgestattet. Die Geschwindigkeit des Bugs und des Drahtvorschubs ist variierbar, während der Bug kontinuierlich um das Rohr bewegt wird. Die erste Schweißnaht oder Wurzelschweißnaht wird gemäß dem Gegenstand der
US 5,676,857 A von außerhalb des Rohres geschweißt. Der aus der
US 5,676,857 A bekannte Bug wird dabei über einen fest installierten Stirnradantrieb angetrieben. Weiterhin weist der Bug einen Halterahmen zum Halten einer Spule zur Drahtaufnahme auf.
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Die Druckschrift
US 4 132 338 A offenbart eine Vorrichtung zum automatischen Schweißen eines Rohres bei einer Bahnbewegung mit einem festen Teil oder einem Schienenband, das um das Rohr an einer vorgegebenen Stelle zum Schweißen einer Schweißkante des Rohres angeordnet und gespannt ist und mit einem bewegbaren Teil. Der bewegbare Teil ist mit den Seiten des Schienenbandes über vier mit Ausnehmungen versehene Räder zum Durchlaufen einer Bahnbewegung entlang dem Schienenband über ein mit Verzahnung versehenes Antriebsrad bewegungsverbunden, wobei es mit einer Seite des Schienenbandes zusammenwirkt, wobei das bewegbare Teil die Schweißeinrichtung trägt, die transversal zur zu schweißenden Kante schwenkbar ist, wobei die Einrichtung zum Schleppen des Schweißdrahtes und die Einrichtung zum Einstellen der Position der Schweißeinrichtung an den bewegbaren Teil entsprechend der zu schweißenden Kante angeordnet sind, und wobei eine Einrichtung zum schnellen Verbinden des bewegbaren Teils mit dem Schienenband Einrichtungen zum federnd nachgiebigen Andrücken des Antriebsrades gegen die eine Seite des Schienenbandes vorgesehen ist, wobei die Schwingbewegung der Schweißeinrichtung über eine pneumatische mechanische Anordnung erzeugt wird, die ein Einstellen während der Bahnbewegung des bewegbaren Teils und ebenfalls während der Schwingbewegung der Schweißeinrichtung sowohl der Amplitude und der Frequenz der Schwingbewegung der Schweißeinrichtung sowie die Erzeugung hoher Schwingungsfrequenzen und ein zeitweises Stoppen der Schweißeinrichtung für unterschiedliche Zeiten an einem oder am anderen oder beiden der Enden der Schwingbewegung gestattet.
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Die Druckschrift
US 5 932 123 A offenbart eine mobile automatisierte Vorrichtung zum Leitungsschweißen sowie ein Qualitätskontrollsystem, das einen Metall-Schutzgasschweißwagen und einen Schweißdatenmonitor und eine Erfassungseinheit umfasst. Der Schweißschlitten trägt einen Schweißbrenner, eine Drahtzuführvorrichtung zum Zuführen Drahtes zu dem Brenner, einen Oszillator zum Oszillieren des Brenners und einen motorisierten Antriebsmechanismus zum Bewegen des Schlittens über eine Schweißverbindung. Eine Steuereinrichtung für den Schlitten umfasst eine digitale Steuerschaltung zum dosierten Schleifensteuerung der Antriebs Oszillator und der Drahtvorschubeinrichtungen. Standardmäßig arbeitet der Regler jedes Gerät an einer Vielzahl von vorprogrammierten Nenndrehzahlen, die von einem Steuerungstisch aus ausgewählt werden. Die Steuerung reagiert auf die Bewegungen, Oszillationen und die variierende Drahtzuführgeschwindigkeitssignale, und variiert die Geschwindigkeit jedes Gerät innerhalb von Geschwindigkeitsbereichen, welche die Einhaltung von Schweißspezifikationen sicherstellen. Der Monitor zeigt die von dem Spannungs- und Strommessgeber gemessenen Strom und Spannungswerte am Schweißbrenner an. Die Steuereinheit liefert mit Geschwindigkeitsdaten in Bezug auf den Antrieb, Oszillator und Drahtfördervorrichtungen an den Monitor. All diese Informationen können angezeigt und in der Monitore Speicher aufgezeichnet werden. Darüber hinaus kann der Bildschirm den Wärmeeintrag in die Schweißnaht auf der Grundlage der erfassten Schweißparameter berechnen und anzeigen. Diese Informationen ermöglichen es dem Bediener ständig Anpassungen während des Schweißprozesses vorzunehmen, um sicherzustellen, dass die jeweils erzeugte Schweißnaht innerhalb der Spezifikationen liegt.
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Die Druckschrift
US 6 617 548 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen von Rohren oder von Bauteilen, wobei die Bauteile zumindest an den zu verschweißenden Enden flach oder rohrförmig sind oder einen Querschnitt in der Form von einem Kreisbogen haben, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Führungselement, das eines der Enden der Rohre oder der Bauteile umgeben und daran befestigt werden kann, und einen Schlitten, der entlang des Führungselements bewegbar ist, wobei der Schlitten kraft-getriebene Einrichtungen aufweist, die dazu ausgestaltet sind, um den Schlitten entlang des Führungselements zu bewegen, einen Schweißbrenner, der in einer oszillierenden Weise relativ zu dem Schlitten in einer Richtung etwa parallel zu der Achse der zu verbindenden Rohre oder Bauteile bewegt werden kann, Einrichtungen, die dazu ausgestaltet sind, um den Schweißbrenner zu halten und ihn vertikal relativ zu dem Schlitten zu bewegen, Einrichtungen, um dem Schweißbrenner automatisch einen Schweißdraht zuzuführen, Bewegungseinrichtungen, die dazu ausgestaltet sind, die oszillierende Bewegung auf den Schweißbrenner aufzubringen, und elektronische Einrichtungen, um die Amplitude der Oszillation und/oder die Zeit zu regulieren, die der Schweißbrenner in einer oder in beiden Grenzpositionen der Oszillation verbleibt.
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Eine weitere Orbitalschweißvorrichtung, die zum Verbinden von Metallrohren verwendet wird, ist durch die Druckschrift
EP 1100645 B1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen von Rohren oder von Bauteilen, wobei die Bauteile zumindest an den zu verschweißenden Enden flach oder rohrförmig sind oder einen Querschnitt in der Form von einem Kreisbogen haben, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Führungselement, das eines der Enden der Rohre oder der Bauteile umgeben und daran befestigt werden kann, und einen Schlitten, der entlang des Führungselements bewegbar ist, wobei der Schlitten kraftgetriebene Einrichtungen, die dazu ausgestaltet sind, um den Schlitten entlang des Führungselements zu bewegen, einen Schweißbrenner, der in einer oszillierenden Weise relativ zu dem Schlitten in einer Richtung etwa parallel zu der Achse der zu verbindenden Rohre oder Bauteile bewegt werden kann, Einrichtungen, die dazu ausgestaltet sind, um den Schweißbrenner zu halten und ihn vertikal relativ zu dem Schlitten zu bewegen, Einrichtungen, um dem Schweißbrenner automatisch einen Schweißdraht zuzuführen, Bewegungseinrichtungen, die dazu ausgestaltet sind, die oszillierende Bewegung auf den Schweißbrenner aufzubringen, und elektronische Einrichtungen aufweist, um die Amplitude der Oszillation und/oder die Zeit zu regulieren, die der Schweißbrenner in einer oder in beiden Grenzpositionen der Oszillation verbleibt, wobei die Einrichtungen zum Halten des Schweißbrenners dazu ausgestaltet sind, diesen relativ zu dem Schlitten horizontal zu bewegen, dass die Vorrichtung Einrichtungen aufweist, die dazu ausgestaltet sind, ein Signal bezüglich der Winkelbewegung des Schweißbrenners während der Oszillation zu erzeugen, dass die Regulier-Einrichtungen Speichereinrichtungen, die dazu ausgestaltet sind, für zumindest einen der Schritte von einem Schweißvorgang eine Vielzahl von Werten, die sich zumindest auf die Frequenz und die Amplitude der Oszillation des Schweißbrenners beziehen, die für diesen Schritt des Schweißvorgangs gewünscht sind, sowie eine Start- und eine Stop-Position für die Schweißbrenner-Oszillation zu speichern, und Steuereinrichtungen aufweisen, die dazu ausgestaltet sind, die Einrichtungen zum Oszillieren des Schweißbrenners in Relation zu den gespeicherten Werten und den Signalen automatisch zu steuern, die durch die Einrichtungen zum Erfassen der Winkelbewegung des Schweißbrenners erzeugt werden.
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Der Antrieb des gemäß der
EP 1100645 B1 offenbarten Bugsystems wird durch einen Flächenantrieb umgesetzt, wobei das jeweilige passende Positionierband verwendet werden muss. Dies führt zu dem Problem, dass um eine komplette Schweißnaht (bestehend aus Wurzellage, 1–3 Fülllagen & Decklage) zu schweißen bis zu 4 verschiedene Konfigurationen der Bugsysteme notwendig sind. Als erster Schweißschritt erfolgt stets das Erzeugen der Wurzellage, die bevorzugt immer von oben nach unten geschweißt wird. Daran anschließend werden die Füll- und Decklagen geschweißt, wobei die Füll- und Decklagen bevorzugt immer von unten nach oben geschweißt werden, wodurch nicht um das ganze Rohr in einem Zug geschweißt wird. Weiterhin treten Probleme beim Überfahren des Verschlusses des Positionierbandes auf, wobei der Verschluss üblicherweise auf der 12 Uhr Position angeordnet wird. Dies führt dazu, dass zwei Schweißer eine Lage gleichzeitig (etwas zeitlich versetzt) z. B. die Wurzellage von rechts und von links (vom Rohr) von oben nach unten schweißen. Dies führt wiederum dazu, dass es vier Bugkonfigurationen gibt, da auf einer Baustelle ein Bug stets dieselbe Schweißaufgabe ausführt, wodurch es einen Wurzel-Bug rechts (runter), einen Wurzel-Bug links (runter), einen Füll/Deck-Bug rechts (hoch) und einen Füll/Deck-Bug links (hoch) erforderlich macht. Die einzelnen Bugs unterscheiden sich dabei durch die Position des Antriebs, die Art des Schweißdrahtes, eventuell die Medienzuführung von der Zugentlastung zum Brenner (die Sicht auf den Brenner sollte immer frei sein, je nachdem ob der Bug hoch oder runter fährt) und die Schweißparameter (Programme).
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Eine gemäß der
EP 1100645 B1 bekannte Grundform eines Bugs wird daher durch mindestens einen weiteren Bug ergänzt, damit rechte Bugs und linke Bugs vorhanden sind. Die rechten Bugs werden dabei z. B. als Wurzel-Bug rechts und als Füll/Deck-Bug links eingesetzt, wobei je nach Anwendung ein anderer Draht und evtl. eine andere Schlauchzuführung bereitgestellt wird. Die linken Bugs werden als Wurzel-Bug links und als Füll/Deck-Bug rechts eingesetzt, wobei ebenfalls je nach Anwendung ein anderer Draht und evtl. eine andere Schlauchzuführung bereitgestellt wird.
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Dies führt zu dem Problem, dass Baustellen für den Fall eines Ausfalls eines Systems (von z. B. sechs Bugs im Einsatz) bei der Wurzel jeweils zwei Ersatzbugs als Reserve bereithalten und für die Füll- und Decklage jeweils für jeden Bug einen Reservebug bereithalten. Dies bedeutet somit, dass für zwei Wurzel-, zwei Füll- und zwei Deck-Bugs (jeweils links & rechts) acht Ersatzbugs bereitgehalten werden. Die acht Reservebugs müssen angeschafft, mitgeführt und gewartet werden, wodurch sie hohe Kosten erzeugen. Ferner ist ersichtlich, dass die gesamte Baustelle still steht falls z. B. der Wurzelbug in kurzer Zeit dreimal hintereinander kaputt geht.
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Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lösung, insbesondere in Form einer Vorrichtung und eines Verfahrens, bereitzustellen, die es ermöglicht bei geringeren Investitionskosten mindestens dieselbe Betriebssicherheit der Baustelle zu gewährleisten.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schweißvorrichtung, insbesondere durch eine Orbitalschweißvorrichtung bzw. einen Schweißbug, gelöst. Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung umfasst hierbei bevorzugt mindestens ein Rahmenteil zum Anordnen einer oder mehrerer Funktionseinrichtungen, einen Kopplungsbereich zum Ankoppeln an ein Führungsband, wobei in einem Betriebszustand das Führungsband bevorzugt an einem Rohr befestigt ist, das Führungsband das Rohr in Umfangsrichtung umschließt und sich das Führungsband in axialer Richtung erstreckt, wobei es dabei das Rohr abschnittsweise überlagert, eine Anschlusseinrichtung zum Anschließen von mindestens einer Zuführleitung, eine mit der Anschlussleitung über eine Zuführleitung verbundene Schweißeinrichtung, und mindestens eine Antriebseinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung zum Bewegen der Orbitalschweißvorrichtung gegenüber dem Führungsband mit dem Führungsband zusammenwirkt, wobei die Orbitalschweißvorrichtung bevorzugt zumindest mittelbar und besonders bevorzugt unmittelbar mit dem Führungsband zusammenwirkt, wobei die Antriebseinrichtung gegenüber dem Rahmenteil in unterschiedlichen Stellungen, insbesondere in unterschiedlichen Stellungen gegenüber dem Rahmenteil bzw. gegenüber einem Zentrum des Rahmenteils anordenbar ist.
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Die Antriebseinrichtung ist somit zum Zusammenwirken mit dem Führungsband bevorzugt an mehreren vorgegebenen Stellungen bzw. Positionen und somit in mehreren definierten Ausrichtungen an dem Rahmenteil der Vorrichtung anordenbar. Als Funktionseinrichtung kann hierbei z. B. eine Antriebseinrichtung, eine Anschlusseinrichtung, eine Steuerungseinrichtung, eine einen Kopplungsbereich definierende Kopplungseinrichtung, etc. angesehen werden.
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Diese Lösung ist vorteilhaft, da die Schweißvorrichtung, dadurch dass die Antriebseinrichtung gegenüber dem Rahmenteil in verschiedenen Stellungen anordenbar ist, eine sehr wandelbare und an unterschiedlichste Anwendungsfälle und Betriebsbedingungen anpassbare Vorrichtung darstellt. Die sich dadurch ergebende Flexibilität ermöglicht es die beim Zusammenfügen von Rohrleitungen erforderliche Buganzahl deutlich zu reduzieren und/oder die Schweißqualität bzw. die Qualität der erzeugten Verbindung zu steigern bzw. die Gefahr für das Auftreten von Qualitätsmängeln zu reduzieren. Da die erfindungsgemäßen Bugs für verschiedene Bewegungsabläufe konfiguriert werden können, muss keine Vielzahl unterschiedlicher Bugmodelle vorgehalten werden. Es reicht somit das erfindungsgemäße Bugmodell bereitzustellen, da dieses an die einzelnen Schweißaufgaben anpassbar ist, wodurch mit einem Bug mehrere Schweißaufgaben abgedeckt werden können. Somit bietet die erfindungsgemäße Lösung die Möglichkeit weniger Ersatzbugs lagernd zu haben, wodurch weniger Kosten (z. B. durch Investition) entstehen. Ferner können die Stillstandzeiten der Baustelle bzw. Ausfallzeiten reduziert werden, da mehr Reserve bzw. Ersatz für eine Aufgabe bereitstellbar ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist ferner vorteilhaft, da sie eine Bug-Fahrwerksplattform bereitstellt, mit der es möglich ist, alle 4 Schweißaufgaben (rechts/links/hoch/runter) durch den modularen Umbau der Antriebspositionsposition (exzentrisch – oben/unten) zu erfüllen. Zusätzlich oder alternativ ermöglicht es die erfindungsgemäße Lösung ebenfalls zwischen Stirnradantrieb und Flächenantrieb auszuwählen, zu wechseln oder beides gleichzeitig zu betreiben.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Antriebseinrichtung zur Anpassung der Orbitalschweißvorrichtung an unterschiedliche Betriebsbedingungen als Baugruppe austauschbar und/oder umpositionierbar und/oder in ihrer Stellung gegenüber dem Rahmenteil umorientierbar.
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Als Antriebseinrichtung wird bevorzugt eine Baugruppe angesehen, die zumindest einen Motor und eine mit dem Führungsband zusammenwirkende, insbesondere kontaktierende, Übertragungseinrichtung zum Erzeugen eines Vortriebs, bevorzugt ein Rad und besonders bevorzugt ein Zahnrad, aufweist. Das Zusammenwirken zwischen der Übertragungseinrichtung und dem Führungsband, umfasst bevorzugt die Erzeugung eines Formschlusses und/oder eines Kraftschlusses. Bevorzugt wirkt die als Zahnrad ausgebildete Übertragungseinrichtung formschlüssig mit einer am und/oder im Führungsband ausgebildeten und im Wesentlichen oder genau negativ zur Zahnradform ausgebildeten Gegenstruktur oder Negativstruktur des Führungsbandes zusammen. Die Gegenstruktur oder Negativstruktur kann hierbei auf der Stirnseite des Führungsbandes und/oder auf dem einen axialen Abschnitt des Rohres überlagernden und sich in axialer Richtung des Rohres erstreckenden Anteil des Führungsbandes ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Gegenstruktur bzw. Negativstruktur als in Umfangrichtung an dem Führungsband vorgesehene Erhebungen, Vertiefungen und/oder Löcher ausgebildet. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Gegenstruktur bzw. Negativstruktur durch eine strukturgebende weitere Einrichtung ausgebildet wird, die an dem Führungsband ankoppelbar bzw. angekoppelt ist.
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Diese Ausführungsform ermöglicht somit ein leichtes Wechseln der Position des Antriebsmoduls bzw. der Antriebseinrichtung, wodurch der Bug schnellstmöglich für eine andere Schweißaufgabe umbaubar ist. Dies führt dazu, dass insgesamt weniger Ersatzbugs gekauft werden müssen, wobei die Anzahl der Ersatzbugs für eine Schweißaufgabe erhöht wird, was wiederum zu weniger Ausfallzeit bzw. Stillstandzeiten und somit zu weniger Zeitverzug und geringeren Kosten führt.
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Die Antriebseinrichtung weist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine Rotationsachse auf, wobei die Rotationsachse in einer ersten Stellung der Antriebseinrichtung gegenüber dem Rahmenteil zumindest zwei erste voneinander beabstandete und gegenüber dem Rahmenteil raumfeste Punkte verbindet und in einer zweiten von der ersten Stellung verschiedenen Stellung zwei zweite voneinander beabstandete und gegenüber dem Rahmenteil raumfeste Punkte verbindet, wobei die ersten Punkte und die zweiten Punkte voneinander verschieden sind und nicht alle der genannten Punkte auf derselben Linie liegen.
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Die Verbindungslinie ist hierbei jeweils eine z. B. gedachte Gerade. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die beiden Linien bzw. Geraden, welche die Punkte verbinden, z. B. parallel zueinander beabstandet sein können und/oder geneigt zueinander stehen können.
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Unterschiedliche Stellungen sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch voneinander verschiedene Anordnungsstellen, insbesondere Anbrindungsstellen, am Rahmenteil definiert, wobei durch die Position der jeweiligen Anordnungsstelle eine bestimmte Wirkverbindung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Führungsband vorgegeben ist.
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Bevorzugt weist die Schweißvorrichtung an dem Rahmenteil mindestens zwei und bevorzugt genau zwei voneinander zumindest in der Position verschiedene Anordnungsstellen auf, wobei die Anordnungsstellen bevorzugt derart an dem Rahmenteil vorgesehen sind, dass die dadurch mit dem Rahmenteil koppelbaren Antriebseinrichtungen auf einer Seite der axialen Mitte des Führungsbandes mit dem Führungsband in Kontakt bringbar sind.
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Es ist hierbei denkbar, dass die bestimmte bzw. definierte bzw. vorgegebene Wirkverbindung an beiden Anordnungsstellen dieselbe ist. Es ist jedoch bevorzugt an einer Anordnungsstelle bzw. Kopplungsstelle eine erste Antriebseinrichtung und an einer zweiten Anordnungsstelle bzw. Kopplungsstelle eine zweite Antriebseinrichtung anordenbar, wobei die erste Antriebseinrichtung und die zweite Antriebseinrichtung bevorzugt unterschiedliche Antriebskonzepte verwirklichen und unterschiedliche Baugruppen aufweisen.
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Es ist hierbei vorstellbar, dass die Antriebseinrichtung zum einen derart in einer ersten Stellung an dem Rahmenteil anordenbar ist, dass sie einerseits der axialen Mitte des Führungsbandes mit dem Führungsband in Kontakt bringbar ist und dass die Antriebseinrichtung zum anderen derart in einer zweiten Stellung an dem Rahmenteil anordenbar ist, dass sie andererseits der axialen Mitte des Führungsbandes mit dem Führungsband in Kontakt bringbar ist, wobei die erste Position und die zweite Position voneinander verschiedene Positionen sind, wobei bevorzugt die Ausrichtung der Orbitalschweißvorrichtung gegenüber dem Führungsband in den einzelnen Stellungen bevorzugt unverändert ist bzw. dieselbe ist.
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Die Antriebseinrichtung ist jedoch gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum einen derart in einer ersten Stellung an dem Rahmenteil anordenbar, dass sie einerseits der axialen Mitte des Führungsbandes mit dem Führungsband in Kontakt bringbar ist und dass die Antriebseinrichtung zum anderen derart in einer zweiten Stellung an dem Rahmenteil anordenbar ist, dass sie auf derselben Seite der axialen Mitte des Führungsbandes mit diesem in Kontakt bringbar ist, wobei die Antriebseinrichtung in der ersten Stellung mittels einer ersten Anordnungsstelle am Rahmenteil fixierbar ist und die Antriebseinrichtung in der zweiten Stellung mittels einer zweiten Anordnungsstelle am Rahmenteil fixierbar ist, wobei die erste Anordnungsstelle und die zweite Anordnungsstelle bevorzugt zumindest teilweise, insbesondere hinsichtlich der Position am Rahmenteil, voneinander verschieden, insbesondere räumlich voneinander beabstandet, sind, wobei bevorzugt die Anordnung der Antriebseinrichtung an der ersten Anordnungsstelle zum Transport der Schweißvorrichtung entlang des Führungsbandes und entgegen der Schwerkraft vorgesehen ist und die Anordnung der Antriebseinrichtung an der zweiten Anordnungsstelle zum Transport der Schweißvorrichtung entlang des Führungsbandes in Richtung der Schwerkraft vorgesehen ist. Besonders bevorzugt erfolgt die Anordnung der Antriebseinrichtung dabei in Abhängigkeit von der jeweiligen Schweißaufgabe. Die Anordnungsstelle kann hierbei z. B. eine oder mehrere Bohrung, Klemmeinrichtung, etc. aufweisen.
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Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da verschiedene Antriebseinrichtungen an dem Rahmenteil der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung anordenbar sind und/oder eine, mehrere oder verschiedene Antriebseinrichtungen an unterschiedlichen Positionen und somit in unterschiedlichen Stellungen an dem Rahmenteil anordenbar sind. Weiterhin sind Positionen der Antriebseinrichtungen gemäß dieser Ausführungsform derart weit von der Position des Schweißkopfes entfernt angeordnet, dass diese den Schweißvorgang nicht behindern und/oder keine Gefahr einer thermischen Beaufschlagung der Antriebseinrichtung durch das Schweißen vorliegt.
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Unterschiedliche Stellungen sind gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch voneinander verschiedene Ausrichtungen der Antriebseinrichtung bzw. der Antriebswelle bzw. der rotierbaren Achse der jeweiligen Antriebseinrichtung am Rahmenteil bzw. gegenüber dem Rahmenteil definierbar, wobei durch die Veränderung der Ausrichtung der Antriebseinrichtung eine Wirkverbindung zwischen dem Führungsband und der Antriebseinrichtung in Stufen oder stufenlos einstellbar bzw. veränderbar bzw. konfigurierbar ist.
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Als eine Veränderung der Ausrichtung der Antriebseinrichtung wird bevorzugt eine Positionsveränderung der Antriebseinrichtung durch ein Verschieben der Antriebseinrichtung oder durch ein Umpositionieren der Antriebseinrichtung, d. h. durch ein Anordnen der Antriebseinrichtung an einer anderen Stelle am Rahmenteil bzw. gegenüber dem Rahmenteil, und/oder eine Neigung bzw. Winkelveränderung der Ausrichtung der Antriebseinrichtung gegenüber dem Rahmenteil verstanden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Ausrichtungsänderungseinrichtung zum in Stufen oder stufenlosen Anpassen der Ausrichtung der Rotationsachse der Antriebseinrichtung vorgesehen, wobei die Rotationsachse der Antriebseinrichtung mittels der Ausrichtungsänderungseinrichtung derart schwenkbar ist, dass die bei einem Kontakt zwischen der Antriebseinrichtung und dem Führungsband resultierende Wirkfläche konfigurierbar ist.
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Bevorzugt ist durch diese Ausführungsform z. B. die Ausrichtung eines Antriebsrads, insbesondere eines Stirnradantriebs, gegenüber einer korrespondierenden Wirkfläche, insbesondere der Stirnverzahnung eines Führungsbandes, einstellbar bzw. konfigurierbar, wodurch der Vorschub der Schweißvorrichtung präzise bewirkbar ist und der Verschleiß durch ein in jeder Situation, insbesondere bei unterschiedlichen Rohrdurchmessern, ideales Zusammenwirken der Stirnverzahnung und des Führungsbandes reduziert wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Antriebseinrichtung mittels eines Verbindungsmittels, mittels dem die Antriebseinrichtung mit dem Rahmenteil gekoppelt ist, in vertikaler Richtung gegenüber dem Rahmenteil in verschiedenen Positionen anordenbar. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Antriebseinrichtung gegenüber dem Führungsband auch vertikal derart verschiebbar bzw. umpositionierbar ist, dass eine möglichst ideale Wirkverbindung mit dem Führungsband erzeugbar bzw. einstellbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zumindest der Antriebsmotor, die sich um die Rotationsachse drehende Antriebswelle, die von dem Antriebsmotor angetrieben wird, und ein mit der Antriebswelle verbundenes Antriebsrad, das zum Zusammenwirken mit dem Führungsband ausgebildet ist, schwenkbar angeordnet. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die bevorzugt eine Baugruppe definierende Antriebseinrichtung in ihrer Gesamtheit umpositionierbar bzw. schwenkbar ist, wodurch eine einfache Anordnung geschaffen wird, die bevorzugt eine äußerst schnelle und somit vorteilhafte Demontage sowie Montage und somit eine schnelle Umgestaltung bzw. Konfigurierung der Schweißvorrichtung ermöglicht.
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Die Antriebseinrichtung zum Erzeugen der Wirkverbindung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entweder als ein mit der Stirnseite des Führungsbandes zusammenwirkender Stirnradantrieb oder als ein mit der Umfangsfläche des Führungsbandes zusammenwirkender Flächenantrieb ausgebildet. Bevorzugt sind somit am Rahmenteil eine erste Anordnungsstelle zum Anordnen einer ersten Antriebseinrichtung, die als ein mit der Stirnseite des Führungsbandes zusammenwirkender Stirnradantrieb ausgebildet ist, und eine zweite Anordnungsstelle zum Anordnen einer zweiten Antriebseinrichtung, die als ein mit der Umfangsfläche des Führungsbandes zusammenwirkender Flächenantrieb ausgebildet ist, ausgebildet.
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Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da sie die Möglichkeit bietet, zwischen Flächenantrieb und Stirnantrieb auszuwählen und/oder zu wechseln. Dies führt dazu, dass bereits vorhandene Positionierbänder, die nur für die eine oder die andere Antriebsart ausgelegt sind, weiterhin genutzt werden können und nicht passend zu einem neuen System dazugekauft werden müssen.
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Es wird somit die Möglichkeit geschaffen, dass die Schweißvorrichtung zum Schweißen der Wurzel z. B. mit einem Stirnradantrieb bewegt wird und zum Schweißen der Füll- und/oder Decklagen die Schweißvorrichtung mit einem Flächenantrieb bewegt wird. Bevorzugt ist das Führungsband für derart kombinierte Antriebsvarianten als ein Kombiband ausgebildet. Ein Kombiband ist hierbei ein Führungsband, das mehrere definierte Wirkflächen zum in Kontakt bringen mit mehreren Antriebseinrichtungen, insbesondere unterschiedlichen Antriebseinrichtungen, aufweist. Bevorzugt weist ein Kombiband stirnseitig eine Wirkfläche, insbesondere eine Verzahnung, zum Zusammenwirken mit einem Stirnradantrieb und in Umfangsrichtung umlaufend auf seiner axialen Fläche eine weitere Wirkfläche bzw. Wirkflächenstruktur, insbesondere Vertiefungen, Ausschnitte oder Löcher, zum Zusammenwirken mit einem Antriebsrad eines Flächenantriebs auf.
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Der Einsatz eines Stirnradantriebs bewirkt weniger Vorschubverluste bzw. einen genaueren Vorschub, da weniger Schlupf auftritt. Hingegen bewirkt ein Flächenantrieb aufgrund der größeren Wirkflächenpaare weniger Verschleiß, höhere Betriebssicherheit durch eine bessere Systemstabilität und somit geringere Ausfallzeiten. Der durch den Stirnradantrieb bewirkte genauere Vorschub kann für die in der Regel mit einer höheren Präzision zu schweißende Wurzellage erforderlich sein, wobei für die verbleibenden Schichten bevorzugt der verschleißärmere Flächenantrieb einsetzbar ist.
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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum Verbinden von Rohren, insbesondere gasführenden Rohren. Das Verfahren umfasst bevorzugt zumindest die Schritte des Bereitstellens eines ersten Rohres; des Bereitstellens eines zweiten Rohres zum Verbinden mit dem ersten Rohr; des Anordnens eines Führungsbandes an dem ersten und/oder dem zweiten Rohr; des Ankoppelns einer Verbindungsvorrichtung, insbesondere einer Orbitalschweißvorrichtung, an dem Führungsband, wobei die Verbindungsvorrichtung mindestens eine Antriebseinrichtung aufweist, wobei die Antriebseinrichtung zum Bewegen der Verbindungsvorrichtung gegenüber dem Führungsband mit dem Führungsband zusammenwirkt, und wobei die Antriebseinrichtung gegenüber einem Rahmenteil der Verbindungsvorrichtung in unterschiedlichen Stellungen anordenbar ist; des Bewegens der Verbindungsvorrichtung in Umfangsrichtung des Rohres entlang dem Führungsband; und des Verbindens der Rohre durch eine Behandlung eines Verbindungsbereichs mit einer Verbindungseinrichtung der Verbindungsvorrichtung. Es ist hierbei ebenfalls denkbar, dass zwei Führungsbänder, d. h. ein Führungsband am ersten Rohr und ein Führungsband am zweiten Rohr, vorgesehen sein können oder es kann nur ein Führungsband entweder am ersten Rohr oder am zweiten Rohr vorgesehen sein.
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Bevorzugt ist die Verbindungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Erzeugen einer stofflichen Verbindung zwischen zwei Rohren, wobei die Verbindungsvorrichtung bevorzugt eine als eine Schweiß-, Löt-, Klebe- und/oder Schmelzeinrichtung ausgebildete Verbindungseinrichtung aufweist. Besonders bevorzugt kann die Verbindungsvorrichtung als eine nach einem der Ansprüche 1–10 ausgebildete Schweißvorrichtung ausgeführt sein.
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Der Verbindungsbereich ist bevorzugt ein Bereich, der die sich radial erstreckende Stirnfläche der Rohrwandung und/oder einen sich von der Stirnfläche bis zu 10 cm und bevorzugt bis zu 5 cm und besonders bevorzugt bis zu 1 cm in axialer Richtung an die Stirnfläche anschließenden Wandungsanteil eines oder beider Rohre umfasst.
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Die Erfindung kann sich ferner auf ein System aus einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung gemäß Anspruch 1–10 und einer Führungsschiene beziehen.
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Es wird hiermit durch Bezugnahme der Gegenstand einer einzigen weiteren von der Anmelderin an dem Einreichungstag der vorliegenden Patentanmeldung ebenfalls beim selben Patentamt eingereichten Patentanmeldung, die ebenfalls Schweißvorrichtungen betrifft, vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gemacht.
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Einzelne oder alle Darstellungen der im Nachfolgenden beschriebenen Figuren sind bevorzugt als Konstruktionszeichnungen anzusehen, d. h. die sich aus der bzw. den Figuren ergebenden Abmessungen, Proportionen, Funktionszusammenhänge und/oder Anordnungen entsprechen bevorzugt genau oder bevorzugt im Wesentlichen denen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Produkts.
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Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtungen dargestellt sind. Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahrensschritte, welche in den Figuren wenigsten im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile bzw. Elemente nicht in allen Figuren beziffert oder erläutert sein müssen. Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Darin zeigen:
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1a eine erste Seitenansicht aus einer orthogonal zur axialen Richtung stehenden ersten Richtung;
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1b eine zweite Seitenansicht aus einer der ersten Richtung entgegenstehenden zweiten Richtung;
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2a eine erste Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung in einer ersten Konfiguration;
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2b eine zweite Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung in einer zweiten Konfiguration;
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3a eine zweidimensionale Ansicht der Unterseite der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung;
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3b eine weitere zweidimensionale Ansicht der Unterseite der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung;
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4a eine erste Seitenansicht aus der axialen Richtung;
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4b eine zweite Seitenansicht aus einer axialen Richtung;
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5a eine Seitenansicht eines Teils der Schweißvorrichtung mit Stirnradantrieb;
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5b eine perspektivische Ansicht der in 5a gezeigten Anordnung;
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6a eine Ausführungsform, in der eine Antriebseinrichtung mit Stirnradantrieb in einer ersten Stellung angeordnet ist;
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6b eine Ausführungsform, in der die Antriebseinrichtung mit Stirnradantrieb in einer zweiten Stellung angeordnet ist;
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7a eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung mit Flächenantrieb in einer Gebrauchssituation;
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7b eine teilweise Darstellung der in 7a gezeigten Anordnung mit Flächenantrieb in einer Seitenansicht;
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8 eine weitere Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung mit Flächenantrieb in einer weiteren Konfiguration und
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9a–c verschiedene Ansichten eines Teils der Schweißvorrichtung, der zum vertikalen Umpositionieren der Antriebseinrichtung dient.
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In 1a ist eine erste Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 gezeigt. Die Schweißvorrichtung 1 weist dabei ein Rahmenteil 2 zum Anordnen einer oder mehrerer Funktionseinrichtungen auf. Weiterhin umfasst die Schweißvorrichtung 1 einen Kopplungsbereich 4 zum Ankoppeln an ein Führungsband 6. Der Kopplungsbereich 4 ist bevorzugt mit Führungselementen bzw. Kopplungselementen 5 ausgestattet, die bevorzugt zum Erzeugen eines Formschlusses zur Reduzierung der Bewegungsfreiheitsgrade der Schweißvorrichtung 1 vorgesehen sind. Die Schweißvorrichtung 1 ist, wenn sie mit dem Führungsband 6 gekoppelt ist, bevorzugt lediglich in der durch das Führungsband 6 ausgebildeten Umfangsrichtung U um ein Rohr 10 (vgl. 7a) herumführbar. Die Kopplungselemente 5 reduzieren bzw. begrenzen bzw. verhindern bevorzugt im Wesentlichen und besonders bevorzugt vollständig eine Relativbewegung der Schweißvorrichtung 1 gegenüber dem Führungsband 6 in axialer Richtung A und/oder in radialer Richtung. Somit ist das Führungsband 6 in einem Betriebszustand bevorzugt an dem Rohr 10 befestigt bzw. das Führungsband 6 umschließt das Rohr 10 in Umfangsrichtung U und erstreckt sich in axialer Richtung A des Rohres 10, wobei es dabei das Rohr 10 abschnittsweise überlagert. Das Führungsband 6 wird dabei bevorzugt an das Rohr 10 lösbar angekoppelt, insbesondere angepresst, angeschraubt und/oder angeheftet.
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Weiterhin ist in 1a eine Anschlusseinrichtung 11 zum Anschließen von mindestens einer Zuführleitung 12 gezeigt. Die Anschlusseinrichtung 11 dient dabei bevorzugt zur Anbindung einer oder mehrerer Betriebsmittelquellen an die Schweißvorrichtung 1. Als Betriebsmittelquelle kann hierbei neben anderem eine Gasquelle und/oder eine Signalquelle und/oder eine Stromquelle angesehen werde. Die Anschlusseinrichtung 11 weist bevorzugt einen Gasanschluss zur Anbindung einer Versorgungsleitung 13 (vgl. 7a) auf. Das der Anschlusseinrichtung 11 zugeführte Gas ist über eine Zuführleitung 12 einem Schweißkopf 14 zum Ermöglichen eines Schweißprozesses zuführbar, wobei die Anschlusseinrichtung 11 über die Zuführleitung 12 mit dem Schweißkopf 14 funktional verbunden ist. Ferner ist in die Drahtvorschubeinrichtung 92 ein kabel- oder bandartiges Endlosmaterial, insbesondere ein Schweißdraht, einbringbar, das auf einer an der Schweißvorrichtung 1 angebrachten Spule 50 vorhaltbar ist. Das Endlosmaterial ist über eine weitere an der Drahtvorschubeinrichtung 92 anbringbare Leitung (nicht gezeigt) ebenfalls dem Schweißkopf 14 zuführbar.
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Das Bezugszeichen 64 kennzeichnet ferner ein Zustellmittel, mittels dem der Schweißkopf 14 zumindest in der vertikalen und/oder horizontalen Richtung verfahrbar ist. Bevorzugt ist über das Zustellmittel 64 eine bevorzugte Stellung des Schweißkopfes 14 einstellbar und arretierbar. Es ist weiterhin denkbar, dass das Zustellmittel 64 einen, zwei, drei oder mehrere Motoren zum Bewirken der einzelnen Verfahrbewegungen des Schweißkopfes 14 aufweist. Bevorzugt weist das Zustellmittel 64 zwei Linearmotoren 66, 68 (vgl. 2a) zum Bewirken der Verfahrbewegungen auf, wobei ein erster Linearmotor 66 im Wesentlichen oder genau in vertikaler Richtung orientiert bzw. ausgerichtet ist und ein zweiter Linearmotor 68 im Wesentlichen oder genau in horizontaler Richtung orientiert bzw. ausgerichtet ist.
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In 1b ist eine gegenüber der in 1a gezeigten ersten Seitenansicht weitere zweite Seitenansicht dargestellt. Die erste Seitenansicht und die zweite Seitenansicht sind dabei Ansichten aus einander gegenüberliegenden Richtungen. Die Spule 50 ist gemäß der in 1b gezeigten Darstellung über ein Aufnahmemittel 52, das bevorzugt eine herausnehmbare Achse darstellt, die bevorzugt mit einer Bremse gekoppelt ist, am Rahmen bzw. Rahmenteil 2 abgestützt bzw. gegenüber dem Rahmen 2 ortsfest angeordnet.
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Weiterhin lässt sich der 1b ein Koordinatensystem entnehmen, das eine erste Richtung X, eine zweite Richtung Y und eine dritte Richtung Z definiert. Die erste Richtung X entspricht hierbei bevorzugt der vertikalen Richtung, die zweite Richtung Y entspricht hierbei bevorzugt der Breitenrichtung und die dritte Richtung entspricht bevorzugt einer Tiefenrichtung der Vorrichtung. In Y-Richtung erstreckt sich bevorzugt auch stets die axiale Richtung A (vgl. 1a). Weiterhin spannen die Richtungen Y und Z bevorzugt eine horizontale Ebene auf.
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In den 2a und 2b sind Draufsichten auf verschiedene Ausgestaltungen bzw. Ausführungsformen bzw. Konfigurationen der vorliegenden erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 gezeigt. In 2a ist durch den Pfeil 16 eine Antriebseinrichtung gekennzeichnet. Es ist hierbei denkbar, dass die Antriebseinrichtung 16 zur Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen als Baugruppe austauschbar und/oder umpositionierbar und/oder in ihrer Stellung gegenüber dem Rahmenteil 2 umorientierbar ist.
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Bevorzugt ist die Antriebseinrichtung 16 gegenüber dem Rahmenteil 2 in unterschiedlichen Stellungen anordenbar. Die Antriebsreinrichtung 16 ist dabei an einer ersten definierten Kopplungsstelle 26 an der Schweißvorrichtung 1 ausgebildet. Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet hierbei eine zweite definierte Kopplungsstelle. Die unterschiedlichen Stellungen sind somit bevorzugt durch mehrere Anordnungsstellen 26, 28, die insbesondere am Rahmenteil 2 ausgebildet bzw. vorgesehen sind, definiert, wobei durch die Position der jeweiligen Anordnungsstelle 26, 28 bevorzugt eine bestimmte Wirkverbindung zwischen der Antriebseinrichtung 16 und dem Führungsband 6 vorgegeben ist. Es ist hierbei denkbar, dass die erste Anordnungsstelle 26 für die Anbringung einer ersten Antriebseinrichtung 16, insbesondere einem Stirnradantrieb und/oder einem Flächenantrieb, und die zweite Anordnungsstelle 28 für die Anbringung einer zweiten Antriebseinrichtung, insbesondere einem Stirnradantrieb und/oder einem Flächenantrieb, ausgebildet ist. Die Antriebseinrichtung 16 wirkt zum Bewegen der Schweißvorrichtung 1 gegenüber dem Führungsband 6 mit dem Führungsband 6 zusammen. Die Antriebseinrichtung 16 ist dabei bevorzugt zum einen derart in einer ersten Stellung an dem Rahmenteil 2 anordenbar, dass sie einerseits der axialen Mitte M des Führungsbandes 6 mit dem Führungsband 6 in Kontakt bringbar ist. Die Antriebseinrichtung 16 oder eine andere Antriebseinrichtung ist derart in einer zweiten Stellung an dem Rahmenteil 2 anordenbar, dass sie auf derselben Seite der axialen Mitte M des Führungsbandes 6 mit diesem in Kontakt bringbar ist. Die Antriebseinrichtung 16 ist dabei in der ersten Stellung über die erste Anordnungsstelle 26 bevorzugt am Rahmenteil 2 fixierbar und die Antriebseinrichtung 16 oder eine andere Antriebseinrichtung ist in der zweiten Stellung mittels der zweiten Anordnungsstelle 28 ebenfalls bevorzugt am Rahmenteil 2 fixierbar. Die erste Anordnungsstelle 26 und die zweite Anordnungsstelle 28 sind bevorzugt voneinander verschieden bzw. beabstandet. Bevorzugt sind die erste Anordnungsstelle 26 und die zweite Anordnungsstelle 28 in einem Bereich der Schweißvorrichtung 1 angeordnet oder ausgebildet, der, wenn die Schweißvorrichtung 1 mit dem Führungsband 6 gekoppelt ist, bevorzugt immer auf einer Seite der axialen Mitte M des Führungsbandes 6 angeordnet ist, wobei der Schweißkopf 14 in dieser Konstellation (d. h. Schweißvorrichtung 1 ist mit Führungsband 6 gekoppelt) bevorzugt immer auf der anderen Seite der axialen Mitte des Führungsbandes 6 angeordnet ist.
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Das Bezugszeichen 34 kennzeichnet einen Antriebsmotor der Antriebseinrichtung 16. Bevorzugt handelt es sich bei dem Antriebsmotor 34 um einen Elektromotor, der bevorzugt über die Anschlusseinrichtung 11 mit Strom versorgt wird, wobei ebenfalls vorstellbar ist, dass der Antriebsmotor 34 direkt mit einer Energiequelle verbunden ist.
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Weiterhin zeigt 2a, dass das Aufnahmemittel 52 zum Aufnehmen der Spule 50 mit einem Betätigungselement 53, das bevorzugt als Griff ausgeführt ist, versehen ist.
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Die durch das Bezugszeichen 113 gekennzeichnete Anschlussstelle ist Bestandteil der Anschlusseinrichtung 11 und ermöglicht den Anschluss eines Leitungselements, insbesondere einer Versorgungsleitung 13, wie z. B. eines Schlauchs zum Zuführen von z. B. Gas zur Schweißvorrichtung 1.
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In 2b ist eine weitere Konfiguration der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 gezeigt. Die Antriebseinrichtung 16 befindet sich gemäß dieser Darstellung an der zweiten Anordnungsstelle 28. Gemäß dieser Konfiguration ist die Antriebseinrichtung 16 somit in einer gegenüber der in 2a gezeigten Darstellung verschiedenen Stellung angeordnet.
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Das Bug System besteht somit aus einer Basisplattform bzw. einem Rahmenteil 2 und kann zum einen Antriebseinrichtungen 16 an verschiedenen Positionen und somit in verschiedenen Stellungen aufnehmen. Zusätzlich oder alternativ können die Antriebseinrichtungen 16 zum anderen unterschiedliche Antriebskonzepte bzw. Antriebsarten darstellen, wobei eine Antriebseinrichtung 16 bevorzugt an einer ersten Kopplungsstelle 26 anordenbar ist und als Stirnradantrieb ausgebildet ist und eine andere Antriebseinrichtung 16 an der zweiten Kopplungsstelle 28 anordenbar ist und als Flächenantrieb ausgebildet ist, wodurch unterschiedliche Arten an Führungsbänder 6 bzw. Positionierbänder genutzt werden können. Es können dabei Führungsbänder 6 genutzt werden, die ausschließlich für den Stirnradantrieb oder ausschließlich für den Flächenantrieb oder für Stirnradantrieb und Flächenantrieb geeignet bzw. ausgestaltet sind. Dies ermöglicht (rechts/links) jeweils zwei Modulpositionen (oben und unten vom Bug), wobei eine Position zum Hochfahren (entgegen der Schwerkraft) und zum Runterfahren (in Richtung der Schwerkraft) dient.
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Die Medienweiterleitung wird bevorzugt zentral von oben umgesetzt, um ein einfaches Umbauen der Module bzw. Antriebseinrichtungen zu gewährleisten und um für jede bzw. in jeder Schweißaufgabe/-lage eine freie Sicht auf den Brenner zu gewährleisten.
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In 3a ist eine Ansicht von unten auf die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung 1 gezeigt. Es kann dieser Darstellung entnommen werden, dass der Kopplungsbereich 4 zum Ankoppeln der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 bevorzugt ortsfest gegenüber dem Rahmenteil 2 der Schweißvorrichtung 1 angeordnete Kopplungselemente 5 aufweist. Ferner ist dargestellt, dass mittels eines Betätigungselements 3, das bevorzugt als Griff ausgebildet ist, gegenüber dem Rahmenteil 2 verfahrbare bzw. schwenkbare Kopplungselemente 51 auslenkbar sind. Als verfahrbare bzw. bewegliche Kopplungselemente 51 sind bevorzugt ein bewegliches bzw. auslenkbares Rahmenteil und ein damit verbundenes Teil 17 der Antriebseinrichtung 16 zu verstehen, wobei dadurch bevorzugt eine Bewegung des Teils 17 eine Bewegung der Antriebseinrichtung 16 bedeutet. Die verfahrbaren bzw. schwenkbaren Kopplungselemente 51 sind bevorzugt derart auslenkbar, dass das Führungsband 6 mittels einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung mit der Schweißvorrichtung 1 koppelbar ist.
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Die 3a zeigt ferner den Schichtaufbau aus Schweißvorrichtung 1, Führungsband 6, Beabstandungsmittel 62 und Rohr 10 (von außen nach innen), wie er im Betrieb der Schweißvorrichtung 1 vorkommen kann. Zwischen dem Führungsband 6 und dem Rohr 10 sind bevorzugt Beabstandungsmittel 62 angeordnet. Die Beabstandungsmittel 62 bewirken, dass das Führungsband 6 nicht flächig an der Rohraußenseite anliegt, wodurch das Führungsband 6 zum Ankoppeln der Schweißvorrichtung 1 an das Führungsband 6 von den Kopplungselementen 5 umgriffen werden kann. Die Kopplungselemente 5 greifen somit bevorzugt in den durch die Beabstandungsmittel 62 erzeugten Zwischenraum zwischen der inneren Oberfläche des Führungsbandes 6 und der äußeren Oberfläche des Rohres 10 ein. Diese Darstellung zeigt eine Unteransicht der in 2a gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
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3b zeigt ferner eine gegenüber 3a ähnliche Anordnung, wobei lediglich die Position eines Teils 17 der Antriebseinrichtung 16, und somit die Antriebseinrichtung 16, an bzw. in einer anderen Position gegenüber dem Rahmenteil 2 angeordnet ist. Die 3b stellt hierbei eine Ansicht von unten auf die in 2b gezeigte Vorrichtung 1 dar. Es ist somit den 3a und 3b zu entnehmen, dass ähnliche oder identische Antriebseinrichtungen 16 an unterschiedlichen Positionen des Rahmenteils 2, insbesondere zum Ermöglichen zw. Lösen unterschiedlicher Schweißaufgaben, anordenbar sind.
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In den 4a und 4b sind zwei Seitenansichten der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 gezeigt. Die Seitenansichten zeigen gegensätzlich zu den in den 1a und 1b gezeigten Seitenansichten jeweils eine Ansicht aus der axialen Richtung A des Rohres 10 bzw. des Führungsbandes 6. Das Bezugszeichen 92 kennzeichnet in der 4a einen Drahtvorschub bzw. einen Motor zum Fördern des auf der Spule 50 vorgehaltenen Drahtes zum Schweißkopf 14. Der geförderte Draht wird einerseits des Drahtvorschubs 92 in den Drahtvorschub 92 eingeführt und andererseits des Drahtvorschubs 92 aus diesem abgeführt. An dem Ausgang des Drahtvorschubs 92 ist ein Anschlusselement 94 zum Anschließen einer Leitungseinrichtung, insbesondere eines Schlauchs, (nicht gezeigt) vorgesehen. Die Leitungseinrichtung ist mit ihrem anderen Ende an bzw. im Bereich des Schweißkopfes 14 über ein weiteres Anschlusselement 96 anordenbar (vgl. 4b).
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In 5a ist eine weitere Konfiguration oder Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 gezeigt. Gemäß dieser Konfiguration werden unterschiedliche Stellungen der Antriebseinrichtung 16 durch voneinander verschiedene Ausrichtungen der Antriebseinrichtung 16 am Rahmenteil 2 definiert, wobei durch die Veränderung der Ausrichtung der Antriebseinrichtung 16 eine Wirkverbindung zwischen dem Führungsband 6 und der Antriebseinrichtung 16 einstellbar ist. Die Antriebseinrichtung 16 weist in dieser Konfiguration bzw. Ausführungsform bevorzugt ein Stirnrad 38 zum Zusammenwirken mit zumindest einer Stirnseite des Führungsbandes 6 auf. Das Führungsband 6 weist dabei bevorzugt eine Struktur auf, die zum Ineingriffbringen mit dem Stirnrad 38 geeignet ist. Bevorzugt weisen das Stirnrad 38 und die Stirnfläche des Führungsbandes 6 korrespondierende Zähne auf.
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Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung 1 ist auf unterschiedlichen Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern einsetzbar. Bei unterschiedlichen Rohrdurchmessern weist das Führungsband 6 ebenfalls entsprechend unterschiedliche Durchmesser auf, wodurch die Zähne des Stirnrades 38 und die Zähne des Führungsbandes 6 in ihrer Ausrichtung zueinander verändert werden. Eine Neuausrichtung der Zähne zueinander ist durch die Ausrichtungsänderungseinrichtung 30 möglich. Die Ausrichtungsänderungseinrichtung 30 dient bevorzugt zum stufenlosen Anpassen der Ausrichtung der rotierenden Achse R der Antriebseinrichtung 16, wobei die rotierende Achse R der Antriebseinrichtung 16 mittels der Ausrichtungsänderungseinrichtung 30 derart schwenkbar ist, dass die bei einem Kontakt zwischen der Antriebseinrichtung 16 und dem Führungsband 6 resultierende Wirkfläche 32 bzw. die Kontaktfläche zwischen den Zähnen des Stirnrades und den Zähnen des Führungsbandes 6 konfigurierbar ist. Bevorzugt sind mittels der Antriebsänderungseinrichtung 30 zumindest der Antriebsmotor 34, die sich um die Rotationsachse R drehende Antriebswelle 36, die von dem Antriebsmotor 34 angetrieben wird, und ein mit der Antriebswelle 36 verbundenes Antriebsrad 38, das zum Zusammenwirken mit dem Führungsband 6 ausgebildet ist, schwenkbar angeordnet.
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Die Ausrichtungsänderungseinrichtung 30 weist bevorzugt ein gegenüber dem Rahmenteil 2 bevorzugt in vertikaler Richtung bewegliches Verbindungsmittel 70 auf. Bevorzugt ist an dem Verbindungsmittel 70 ein Führungselement, insbesondere ein Zapfen oder eine Schraube 72, vorgesehen, wobei der Zapfen bzw. die Schaube 72 von einer Kulissenführung 74 radial umgeben ist. Die Kulissenführung 74 begrenzt dabei eine maximale Schwenkbewegung eines Ausgleichselements 75, in oder an dem die Kulissenführung 74 bevorzugt ausgebildet ist. Das Ausgleichselement 75 ist gegenüber dem Rahmenteil 2 bevorzugt zumindest zeitweise bewegbar und besonders bevorzugt zeitweise arretierbar. An dem Ausgleichselement 75 ist bevorzugt ein Aufnahmeteil 76 angeordnet, das als Träger zum Aufnehmen oder Halten der Antriebseinrichtung 16 wirkt.
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Weiterhin lassen sich der 5a Kopplungselemente 5 zum Ankoppeln der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 an das Führungsband 6 entnehmen. Die Kopplungselemente 5 sind zur Anpassung an veränderte Durchmesser des Führungsbandes 6 bevorzugt jeweils um eine Rotationsachse 80 rotierbar. Weiterhin ist bevorzugt über eine Kulissenführung 82 und ein Führungselement 84, das bevorzugt als Zapfen oder als Schraube, ausgeführt ist, die Schwenkbewegung des Kopplungselements 5 steuerbar bzw. begrenzbar. Weiterhin ist die Stellung der Kopplungselemente 5 bevorzugt mittels des Führungselements 84 bevorzugt gegenüber dem Rahmenteil 2 arretierbar. Die Kopplungselemente 5 weisen ferner bevorzugt ein unteres Führungselement 86 und/oder ein oberes Führungselement 88 auf, wobei das untere Führungselement 86 bevorzugt mit der Oberfläche des Führungsbandes 6 in Kontakt bringbar ist, welche der radial äußeren Oberfläche des Rohres 10 gegenüberliegt. Das äußere Führungselement 88 ist bevorzugt mit der radial äußeren Oberfläche des Führungsbandes 6 in Kontakt bringbar. Weiterhin ist der 5a zu entnehmen, dass zwei Kopplungselemente 5, die durch eine Antriebseinrichtung 16 räumlich voneinander beabstandet sind, zur Anpassung an größere Radien der Rohre in entgegengesetzten Richtungen um ihre Rotationsachsen 80 rotierbar sind.
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Die Stellung bzw. Position des Antriebs bzw. der Antriebseinrichtung 16 ist bevorzugt exzentrisch unterhalb der Mittelachse am Bug 1 vorgesehen, dadurch kann auch der Bereich des Positionierbandverschlusses 54 (vgl. 7a) geschweißt werden, ohne, dass er überfahren werden muss.
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In 5b ist eine perspektivische Darstellung der in 5a gezeigten Anordnung dargestellt. Gegenüber der 5a zeigt diese Darstellung, dass der Aufnahmeteil 76 bevorzugt um eine Achse 90 schwenkbar ist, wobei durch die Schwenkbewegung bevorzugt ein Versatz der Antriebseinrichtung 16 in der axialen Richtung des Rohres 10 bzw. des Führungsbandes 6 erfolgt. Es ist hierbei denkbar, dass die Position der Antriebseinrichtung 16 gegenüber dem Führungsband 6 in axialer Richtung arretierbar ist. Weiterhin ist denkbar, dass die Schwenkbewegung des Aufnahmeteils 76 um die Achse 90 herum federbeaufschlagt ist.
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Die Antriebseinrichtung 16 ist somit bevorzugt entgegen einer Federkraft auslenkbar, wodurch eine Entkopplung der Antriebseinrichtung 16 von dem Führungsband 6 bewirkbar ist, wodurch die Schweißvorrichtung 1 entlang des Führungsbandes 6 verschiebbar wird.
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In den 6a und 6b sind zwei Konfigurationen der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 in einer zweidimensionalen Ansicht gezeigt, wobei die beiden Schweißvorrichtungen 1 dabei identisch orientiert sind. Es ist den Darstellungen ferner zu entnehmen, dass die Antriebseinrichtungen 16, insbesondere die Stirnradantriebe, an unterschiedlichen Stellen und somit in unterschiedlichen Stellungen und Ausrichtungen gegenüber dem Rahmenteil 2 der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 angeordnet sind.
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In 7a ist eine Anordnung gezeigt, wie sie beim Einsatz der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 möglich ist. Beim Verbinden von Rohren 8, 10, insbesondere gasführenden Rohren, wird zunächst ein erstes Rohr 8 bereitgestellt, dann wird ein zweites Rohr 10 bereitgestellt, das mit dem ersten Rohr 8 verbunden werden soll. Weiterhin wird ein Führungsband 6 an dem ersten Rohr 8 und/oder dem zweiten Rohr 10 angeordnet, wobei das Führungsband 6 die Ankoppelung einer Verbindungsvorrichtung 1, insbesondere einer Orbitalschweißvorrichtung, ermöglicht. Die Verbindungsvorrichtung 1 weist dabei bevorzugt mindestens eine Antriebseinrichtung 16 auf, wobei die Antriebseinrichtung 16 zum Bewegen der Verbindungsvorrichtung 1 gegenüber dem Führungsband 6 mit dem Führungsband 6 zusammenwirkt. Die Antriebseinrichtung 16 ist gegenüber einem Rahmenteil 2 der Verbindungsvorrichtung 1 in unterschiedlichen Stellungen und somit Positionen und Orientierungen anordenbar. Beim Bewegen der Verbindungsvorrichtung 1 in Umfangsrichtung U der Rohre 8, 10 entlang dem Führungsband 6 erfolgt bevorzugt ein Verbinden der Rohre 8, 10 durch eine Behandlung eines Verbindungsbereichs 9 mit einer Verbindungseinrichtung 14 der Verbindungsvorrichtung 1. Der Buchstabe M kennzeichnet eine Linie, welche in der axialen Richtung A die Mitte bzw. die axiale Mitte des Führungsbandes 6 darstellt. Einerseits oder beiderseits der axialen Mitte M weist das Führungsband 6 eine Negativstruktur 47 auf. Die Negativstruktur 47 ist dabei bevorzugt im Wesentlichen und besonders bevorzugt genau negativ zur umlaufenden Form eines Antriebsrads 38 der Antriebseinrichtung 16 ausgebildet.
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Das Führungsband 6 weist bevorzugt Fixiermittel 60, insbesondere Bohrungen, zur Anbringung von Beabstandungsmittel 62 auf. Weiterhin weist das Führungsband 6 bevorzugt eine Spanneinrichtung 54 zur Anpassung des Radius des Führungsbandes 6 auf. Das Führungsband 6 ist somit mittels der Spanneinrichtung 54 an das Rohr 10 anpressbar bzw. an die zwischen dem Rohr 10 und dem Führungsband 6 angeordneten Beabstandungsmittel 62 anpressbar.
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Ferner kennzeichnet das Bezugszeichen 130 eine Quelle, insbesondere eine Quelle für Betriebsmittel. Es ist hierbei jedoch ebenfalls denkbar, dass zwei, drei, vier, fünf, oder mehrere Quellen vorgesehen sind und die einzelnen Quellen 130 über einzelne oder gemeinsame Versorgungsleitungen mit der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 verbunden sind. Eine Quelle 130 kann dabei z. B. zur Bereitstellung von Strom, Gas, einer Flüssigkeit und/oder Signalen und/oder anderen Stoffen dienen.
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In 7b sind einzelne der in 7a gezeigten Komponenten ausschnittsweise in einer Seitenansicht gezeigt. Es ist dieser Darstellung zu entnehmen, dass das Antriebsrad 38 der Antriebseinrichtung 16 auf der sich axial erstreckenden Oberfläche des Führungsbandes 6 mit dem Führungsband 6 in Eingriff befindet. Weiterhin kennzeichnet das Bezugszeichen 40 die Stirnseite des Führungsbandes 6.
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Zwischen dem zweiten Rohr 10 und dem Führungsband 6 sind zudem mehrere Beabstandungsmittel 62 angeordnet.
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8 zeigt eine weitere bevorzugte Konfiguration bzw. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Antriebsrad 38 der Antriebseinrichtung 16 gegenüber der 7b in einer anderen Stellung angeordnet ist. Die unterschiedliche Anordenbarkeit der Antriebseinrichtungen 16 hat den Vorteil, dass eine einzige Schweißvorrichtung 1 hinsichtlich unterschiedlicher Behandlungs- und Belastungsfälle konfigurierbar ist. So ist mittels der einzelnen Antriebseinrichtungen 16 und der unterschiedlichen Anordnungsstellen 26, 28 einstellbar, ob z. B. ein äußerst genauer Vortrieb, z. B. für das Wurzelschweißen, realisiert wird (Antriebseinrichtung 16 umfasst Stirnradantrieb 42) oder ob ein möglichst verschleißfreier und somit günstiger Vortrieb realisiert wird (Antriebseinrichtung 16 umfasst Flächenantrieb 46).
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Die Antriebseinrichtung 16 zum Erzeugen der Wirkverbindung kann somit entweder als ein mit der Stirnseite 40 des Führungsbandes 6 zusammenwirkender Stirnradantrieb 42 oder als ein mit der Umfangsfläche 44 des Führungsbandes 6 zusammenwirkender Flächenantrieb 46 ausgebildet sein, wobei denkbar ist, dass zwischen beiden Antriebsvarianten gewechselt wird bzw. beide Antriebseinrichtungen 16 zeitgleich oder zeitversetzt mit der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 koppelbar sind.
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In 9a ist ein Teil der in 5a gezeigten Anordnung aus einer gegenüberliegenden Ansicht gezeigt. Dieser Darstellung lässt sich insbesondere entnehmen, dass das Verbindungsmittel 70, das das Aufnahmeteil 76 sowie das Ausgleichselement 75 und das Rahmenteil 2 verbindet, mehrere Anordnungsstellen 171, 172 aufweist. Somit ist das Verbindungsmittel 70 zum Rahmenteil, einmal mit Stufenverstellung und zwei Positionen für die Schraube, und einmal mit einer stufenlosen Verstellung über einer Nut bevorzugt mit derselben Schraube in der Höhe verstellbar. Eine Anordnungsstelle 171, 172 dient dabei zur Kopplung bzw. Anbindung des Aufnahmeteils 76. Die Anordnungsstellen 171, 172 sind bevorzugt als Durchgangslöcher ausgeführt. Eine Kopplung bzw. Anbindung erfolgt bevorzugt mittels eines Verbindungselements 173 (vgl. 9c), insbesondere einer Schraube. Das Aufnahmeteil 76 kann somit an unterschiedlichen Positionen an dem Verbindungsmittel 70 angebracht werden bzw. bleibt über das schwenkbare Ausglechselement 75 in einer bestimmten Position am Verbindungsmittel 70 angeordnet. Das Verbindungsteil 70 kann durch das Führungselement 175 in bevorzugt zwei, drei, vier oder mehr unterschiedlichen Höhen/Positionen in den Anordnungsstellen 171, 172 am Rahmenteil 2 befestigt werden. Es ist ersichtlich, dass durch die unterschiedlichen Anordnungen des Aufnahmeteils 76 am Rahmenteil 2 das Aufnahmeteil 76 und somit die Antriebseinrichtung 76 bzw. das Antriebsrad 38 auf unterschiedlichen vertikalen Positionen gegenüber dem Rahmenteil 2 anordenbar ist. Weiterhin ist das Verbindungsmittel 70 bevorzugt über ein Führungselement 175 mit einer bevorzugt im oder am Rahmenteil 2 ausgebildeten bzw. angeordneten Führungsbahn 176 versehen, die bevorzugt als sich vertikal erstreckendes Langloch ausgebildet ist. Das Verbindungsmittel 70 und somit die Antriebseinrichtung 16 bzw. das Antriebsrad 38 sind somit bevorzugt stufenlos in vertikaler Richtung verstellbar.
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Der 9b lässt sich entnehmen, dass das Verbindungsmittel 70 über eine am Verbindungsmittel 70 ausgebildete Führungsfläche 170 und eine bevorzugt am Rahmenteil 2 ausgebildeten Führungsfläche 180 derart positioniert wird, dass das Verbindungsmittel 70 gegenüber dem Rahmenteil 2 zumindest zeitweise in vertikaler Richtung verfahrbar bzw. bewegbar ist. Bevorzugt wirken die Führungsfläche 170 und die korrespondierende Führungsfläche 180 schienenartig zusammen. Die Antriebseinrichtung 16 ist somit mittels des Verbindungsmittels 70, mittels dem die Antriebseinrichtung 16 mit dem Rahmenteil 2 gekoppelt ist, in vertikaler Richtung gegenüber dem Rahmenteil 2 in verschiedenen Positionen anordenbar. Es ist hierbei denkbar, dass die jeweilige Position über eine Stufenverstellung, insbesondere mittels der Anordnungsstellen 171, 172, und/oder über eine stufenlose Verstellung, insbesondere mittels der Führungsbahn 176, einstellbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schweißvorrichtung
- 2
- Rahmenteil
- 3
- Betätigungselement
- 4
- Kopplungsbereich
- 5
- Kopplungselement
- 6
- Führungsband
- 8
- erstes Rohr
- 9
- Verbindungbereich
- 10
- zweites Rohr
- 11
- Anschlusseinrichtung
- 12
- Zuführleitung
- 13
- Versorgungsleitung
- 14
- Schweißkopf
- 16
- Antriebseinrichtung
- 17
- Teil des Antriebs
- 26
- erste Anordnungsstelle
- 28
- zweite Anordnungsstelle
- 30
- Ausrichtungsänderungseinrichtung
- 32
- Wirkfläche
- 34
- Antriebsmotor
- 36
- Antriebswelle
- 38
- Antriebsrad
- 40
- Stirnseite
- 42
- Stirnradantrieb
- 44
- Umfangsfläche
- 46
- Flächenantrieb
- 47
- Negativstruktur
- 50
- Spule
- 51
- verfahrbares Kopplungselement
- 52
- Aufnahmemittel
- 54
- Spanneinrichtung
- 60
- Fixiermittel
- 62
- Beabstandungsmittel
- 64
- Zustellmittel
- 66
- erster Linearmotor
- 68
- zweiter Linearmotor
- 70
- Verbindungsmittel
- 72
- Zapfen/Schraube
- 74
- Kulissenführung
- 75
- Ausgleichselement
- 76
- Aufnahmeteil
- 80
- Rotationsachse
- 82
- Kulissenführung
- 84
- Zapfen/Schraube
- 86
- unteres Führungselement
- 88
- oberes Führungselement
- 90
- Schwenkachse
- 92
- Drahtvorschub
- 94
- Anschlusselement
- 96
- weiteres Anschlusselement
- 113
- Anschlussstelle
- 114
- Anschlussöffnung
- 130
- Quelle
- 170
- Führungsfläche
- 171
- erster Anordnungsstelle
- 172
- zweite Anordnungsstelle
- 173
- Verbindungselement
- 175
- Führungselement
- 176
- Führungsbahn
- 180
- zur Führungsfläche 170 korrespondierende Führungsfläche
- 206
- Bedienelement
- A
- axiale Richtung
- M
- axiale Mitte
- R
- Rotationsachse
- U
- Umfangsrichtung
