DE102021120815A1

DE102021120815A1 - METHOD AND SELF-CENTERING FIXING DEVICE FOR FIXING A WELDING DEVICE TO A SECTION OF PIPE

Info

Publication number: DE102021120815A1
Application number: DE102021120815.7A
Authority: DE
Inventors: Jan Schu; Fabian Schöbel
Original assignee: Owt & Co KG GmbH
Current assignee: Owt & Co KG GmbH
Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2023-02-16

Abstract

Eine Fixiervorrichtung für eine Orbitalschweißanlage wird beschrieben, mit der zwei kreiszylindrische Rohrabschnitte mit einer umlaufenden Schweißnaht miteinander verbunden werden. Dazu werden die Rohrabschnitte mittels zweier Greifarme und zweier Klemmbacken so an der Fixiervorrichtung fixiert, dass die Achse des kreiszylindrischen Rohrabschnitts durch die Rotierachse der Rotiervorrichtung verläuft. Diese Rotiervorrichtung bewirkt eine kreisförmige Bewegung einer Schweißnadel um die Außenseite des kreiszylindrischen Rohrabschnitts. Eine erste Klemmbacke wird zur Fixierung des kreiszylindrischen Rohrabschnitts in einer abhängig vom Außendurchmesser des Rohrabschnitts wählbaren Orientierung am Greifarm fixiert, während zur Fixierung eine zweite Klemmbacke in einer Drehbewegung an die Außenseite des Rohrabschnitts angelegt wird.A fixing device for an orbital welding system is described, with which two circular-cylindrical tube sections are connected to one another with a circumferential weld seam. For this purpose, the tube sections are fixed to the fixing device by means of two gripping arms and two clamping jaws in such a way that the axis of the circular-cylindrical tube section runs through the axis of rotation of the rotating device. This rotating device causes a circular movement of a welding needle around the outside of the circular-cylindrical pipe section. A first clamping jaw is fixed to the gripping arm to fix the circular-cylindrical pipe section in an orientation that can be selected depending on the outer diameter of the pipe section, while a second clamping jaw is applied to the outside of the pipe section in a rotational movement for fixing.

Description

Eine selbstzentrierende Fixiervorrichtung zum Fixieren einer Schweißvorrichtung an einem kreiszylindrischen Rohrabschnitt, eine Klemmbacke für eine solche Fixiervorrichtung und ein Verfahren zum Fixieren einer solchen Fixiervorrichtung an einem Rohrabschnitt werden beschrieben.A self-centering fixing device for fixing a welding device to a circular-cylindrical pipe section, a clamping jaw for such a fixing device and a method for fixing such a fixing device to a pipe section are described.

Das Orbitalschweißverfahren ist ein mechanisierter Schweißprozess, bei dem der Schweißkopf während des Schweißens maschinell in einer Kreisbahn (einem Orbit) um ein feststehendes Schweißteil geführt wird. Dieses Verfahren kommt hauptsächlich im Rohrleitungsbau zur Anwendung. Dort müssen unter kontrollierbaren Bedingungen gleichbleibend hohe Nahtqualitäten sowie zum Teil auch spezielle Hygieneanforderungen erzielt werden.Orbital welding is a mechanized welding process in which the welding head is mechanically guided in a circular path (an orbit) around a fixed weld part during welding. This method is mainly used in pipeline construction. There, consistently high seam quality and, in some cases, special hygiene requirements must be achieved under controllable conditions.

Orbitalgesteuerte Schweißautomaten für Rohrabschnitte verfügen oft über eine Halterung der Rohrabschnitte, die auch deren Zentrierung gewährleisten kann. Verbunden mit dieser Halterung ist zumeist eine Vorrichtung, die die Schweißnadel in einer Kreisbewegung um das Äußere des Rohrabschnitts herumführt. Ein mitlaufender Taster kann verwendet werden, um gleichbleibenden Abstand zwischen Schweißnadel und Außenwand des Rohrabschnitts sicherzustellen. Zur Halterung der Rohrabschnitte werden in einer einfachen Ausführung Rohr-Zentrierketten eingesetzt.Orbital-controlled welding machines for pipe sections often have a holder for the pipe sections, which can also ensure their centering. Associated with this fixture is usually a device that guides the welding needle in a circular motion around the exterior of the pipe section. A live caliper can be used to ensure constant clearance between the weld needle and the outside wall of the pipe section. In a simple design, pipe centering chains are used to hold the pipe sections.

Um den Abstand zwischen Außenwand des Rohrabschnitts und Schweißnadel sicherzustellen (beim Inertgas-Schweißen ist dieser Abstand die Lichtbogenlänge), muss die Achse des Rohrabschnitts möglichst genau durch die Achse verlaufen, um die der Schweißkopf die Orbitalbahn um den Rohrabschnitt abfährt. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung spezieller Halterungen, sogenannter Fixiervorrichtungen, genauer als die Verwendung einer Zentrierkette sein kann. Eine Fixiervorrichtung ist meist an einen festgelegten Durchmesserbereich angepasst, z. B. 10 mm bis 50 mm, 20 mm bis 115 mm, 40 mm bis 170 mm oder 160 mm bis 320 mm. Bei Fixiervorrichtungen fasst oft ein Paar Greifarme den Rohrabschnitt an zwei in Bezug auf den kreisförmigen Querschnitt gegenüberliegenden Seiten. An den Enden jedes der beiden Greifarme befinden sich meist sogenannte Klemmbacken zur Fixierung des Rohrabschnitts. Es sind spezielle Maßnahmen erforderlich, damit die Achse des Rohrabschnitts mit der Achse der kreisbogenförmigen Orbitalbahn des Schweißkopfes zusammenfällt.In order to ensure the distance between the outer wall of the pipe section and the welding needle (in inert gas welding this distance is the arc length), the axis of the pipe section must pass as precisely as possible through the axis around which the welding head follows the orbital path around the pipe section. It has been shown that using special brackets, so-called fixing devices, can be more accurate than using a centering chain. A fixation device is usually adapted to a specified diameter range, e.g. B. 10 mm to 50 mm, 20 mm to 115 mm, 40 mm to 170 mm or 160 mm to 320 mm. In fixation devices, a pair of gripping arms often grips the tubular on two opposite sides with respect to the circular cross-section. At the ends of each of the two gripping arms there are usually so-called clamping jaws for fixing the pipe section. Special measures are required to ensure that the axis of the pipe section coincides with the axis of the arcuate orbit of the weld head.

Idealerweise würden die Klemmbacken mit dem Rohrabschnitt über die gesamte Breite der Klemmbacke in Kontakt stehen, um eine möglichst sichere Halterung des Rohrabschnitts zu erreichen. Dabei wird die Breite der Klemmbacke in umfänglicher Richtung des Rohrabschnitts gemessen. Damit müsste der innere Krümmungsradius der Klemmbacke im Wesentlichen dem Krümmungsradius der Außenfläche des Rohrabschnitts entsprechen. So wäre für jeden einzelnen Rohrdurchmesser ein eigenes Paar Klemmbacken nötig. Deshalb werden die Klemmbacken oft so konstruiert, dass jede Klemmbacke nur an zwei Punkten des Rohrumfangs mit dem Rohrabschnitt in Kontakt steht bzw. entlang zweier Linien, die in axialer Richtung am kreiszylindrischen Rohrabschnitt entlang verlaufen. Diese Punkte bzw. Linien befinden sich für jeden Durchmesser an anderen Positionen auf der Klemmbacke. Solche Klemmbacken können nur einen Teilbereich der oben genannten Durchmesserbereiche abdecken, z.B. einen Durchmesserbereich von 40 mm bis 80 mm bei der Fixiervorrichtung für Rohrdurchmesser von 40 mm bis 170 mm. Deshalb werden die Klemmbacken mehreren Paaren an Einsätzen für den jeweiligen Teilbereich des Außendurchmessers des Rohrabschnitts ausgestattet. So kann der gesamte mit der Fixiervorrichtung bearbeitbare Durchmesserbereich abgedeckt werden. Für jede Fixiervorrichtung sind in diesem Fall mehrere Paare von Einsätzen für die Klemmbacken nötig, weil ein bestimmtes Paar Einsätze nur einen Teilbereich des gesamten für die Fixiervorrichtung zulässigen Durchmesserbereichs abdecken kann.Ideally, the clamping jaws would be in contact with the pipe section over the entire width of the clamping jaw in order to achieve the most secure possible holding of the pipe section. The width of the clamping jaw is measured in the circumferential direction of the pipe section. The inner radius of curvature of the clamping jaw would thus have to essentially correspond to the radius of curvature of the outer surface of the pipe section. A separate pair of clamping jaws would be required for each individual pipe diameter. For this reason, the clamping jaws are often constructed in such a way that each clamping jaw is in contact with the pipe section only at two points on the pipe circumference or along two lines which run in the axial direction along the circular-cylindrical pipe section. These points or lines are in different positions on the jaw for each diameter. Such clamping jaws can only cover a portion of the diameter ranges mentioned above, e.g. a diameter range of 40 mm to 80 mm for the fixing device for pipe diameters of 40 mm to 170 mm. For this reason, the clamping jaws are equipped with several pairs of inserts for the respective partial area of the outer diameter of the pipe section. In this way, the entire diameter range that can be processed with the fixing device can be covered. In this case, several pairs of inserts for the clamping jaws are necessary for each fixing device, because a specific pair of inserts can only cover a partial area of the entire diameter range permissible for the fixing device.

Zur Lösung der oben genannten Probleme stellt sich die Aufgabe, eine verbesserte Fixiervorrichtung und verbesserte Klemmbacken bereitzustellen.In order to solve the problems mentioned above, the task is to provide an improved fixing device and improved clamping jaws.

Ein erster Aspekt betrifft eine Fixiervorrichtung zum Fixieren einer Rohrschweißvorrichtung an einem zu schweißenden formstabilen insbesondere kreiszylindrischen Rohrabschnitt, wobei die Fixiervorrichtung aufweist: eine Rotiervorrichtung zum insbesondere kreisbogenförmigen Rotieren eines Schweißkopfes der Rohrschweißvorrichtung um eine Rotationsachse, eine Greifvorrichtung, aufweisend einen ersten Greifarm mit einer daran angebrachten ersten Klemmbacke mit einer ersten konkaven Klemmfläche und einen zweiten Greifarm mit einer daran angebrachten zweiten Klemmbacke mit einer zweiten konkaven Klemmfläche, wobei die erste Klemmbacke so am ersten Greifarm angebracht ist, dass sie relativ zum ersten Greifarm wahlweise in verschiedenen Orientierungen fixierbar ist, die jeweils zu einem zugeordneten Rohrdurchmesser korrespondieren, die zweite Klemmbacke so am zweiten Greifarm angebracht ist, dass sie relativ zu diesem über einen vorbestimmten Winkelbereich hinweg frei um eine parallel zur Rotationsachse des Rohrabschnitts verlaufende Drehachse drehbar ist, und die Greifvorrichtung konfiguriert ist, zum Fixieren der Rohrschweißvorrichtung an dem Rohrabschnitt mittels einer von den Klemmbacken über ihre konkaven Klemmflächen auf den Rohrabschnitt ausgeübten Klemmwirkung von einer geöffneten Stellung in eine von der momentan gewählten und fixierten Orientierung der ersten Klemmbacke abhängige geschlossene Stellung mit einem gegenüber der geöffneten Stellung verringertem Abstand zwischen den konkaven Klemmflächen verbracht zu werden, in der eine parallel zur Rotationsachse der Rotiervorrichtung verlaufende Symmetrieachse eines zwischen den konkaven Klemmflächen der Klemmbacken geklemmten formstabilen kreiszylindrischen Rohrabschnitts von der Rotationsachse maximal um einen festgelegten Betrag von maximal 2 % des Durchmessers des Rohrabschnitts beabstandet ist.A first aspect relates to a fixing device for fixing a pipe welding device to a dimensionally stable, in particular circular-cylindrical, pipe section to be welded, the fixing device having: a rotating device for rotating a welding head of the pipe welding device in particular in the shape of a circular arc about an axis of rotation, a gripping device having a first gripping arm with a first attached thereto Clamping jaw with a first concave clamping surface and a second gripping arm with an attached second clamping jaw with a second concave clamping surface, the first clamping jaw being attached to the first gripping arm in such a way that it can be selectively fixed in different orientations relative to the first gripping arm, each of which corresponds to a associated pipe diameter correspond, the second jaw is attached to the second gripper arm that it is free relative to this over a predetermined angular range of time parallel to the Rota tion axis of the pipe section running axis of rotation is rotatable, and the gripping device is configured to fix the pipe welding device to the pipe section by means of one of the clamping jaws exerted on the pipe section via their concave clamping surfaces th clamping action from an open position to a closed position, dependent on the currently selected and fixed orientation of the first clamping jaw, with a reduced distance between the concave clamping surfaces compared to the open position, in which an axis of symmetry running parallel to the axis of rotation of the rotating device concave clamping surfaces of the clamping jaws clamped dimensionally stable circular-cylindrical pipe section is spaced from the axis of rotation at most by a fixed amount of at most 2% of the diameter of the pipe section.

In dieser Anordnung wird der Rohrabschnitt an der Fixiervorrichtung mittels der Greifvorrichtung, also der beiden Greifarme und der daran angebrachten Klemmbacken fixiert. Anstelle zweier Klemmbacken mit Einsätzen, die nur für einen begrenzten Bereich des Außendurchmessers des Rohrabschnitts verwendet werden können, werden jedoch mit der oben beschriebenen Lösung kreiszylindrische Rohrabschnitte an der Fixiervorrichtung fixiert, ohne dass es nötig wird, je nach verwendetem Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts Einsätze für die Klemmbacken zu wechseln. Solange der Durchmesser des Rohrabschnitts in dem für die Fixiervorrichtung zulässigen Bereich ist, kann er allein unter Verwendung der ersten und der zweiten Klemmbacke bearbeitet werden. Beim Übergang zu einem anderen Außendurchmesser ist es lediglich erforderlich, eine andere, an den nun vorliegenden Außendurchmesser angepasste Orientierung für die die erste Klemmbacke zu wählen und sie in dieser Orientierung zu fixieren. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Teilevielfalt reduziert wird. Es sind für jede Fixiervorrichtung nur noch die erste und die zweite Klemmbacke erforderlich anstatt der im Stand der Technik benötigten höheren Anzahl an Einsätzen für die Klemmbacken, die bei einer Fixiervorrichtung nur einen begrenzten Teilbereich für den Durchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts abdecken können anstelle des ganzen Bereichs, der mit einer Fixiervorrichtung bearbeitet werden kann. Unter einer „Rotationsachse“ im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Gerade zu verstehen, die eine Rotation oder Drehung, insbesondere eines Körpers, um diese Achse beschreibt. Die Rotationsachse kann durch eine reale Achse gegeben sein oder aber nur ein fiktive Gerade sein. Unter einer „Symmetrieachse“ ist hier hier eine Gerade zu verstehen, die die Kreismittelpunkte des kreiszylindrischen Rohrabschnitts verbindet. Sie kann ebenfalls durch eine reale Achse gegeben sein oder aber nur eine fiktive Gerade sein. Der Wert des Abstands von maximal 2 % des Durchmessers des Rohres bezieht sich hier auf die Toleranzklasse D0 der Norm ISO 1127. Für höhere Toleranzklassen kann dieser Prozentsatz geringer sein.In this arrangement, the pipe section is fixed to the fixing device by means of the gripping device, ie the two gripping arms and the clamping jaws attached thereto. Instead of two clamping jaws with inserts, which can only be used for a limited range of the outer diameter of the pipe section, the solution described above fixes circular-cylindrical pipe sections on the fixing device without it being necessary, depending on the outer diameter of the circular-cylindrical pipe section used, inserts for the to change clamps. As long as the diameter of the tubular is within the allowable range of the fixture, it can be machined using only the first and second jaws. When changing to a different outside diameter, it is only necessary to select a different orientation for the first clamping jaw, adapted to the outside diameter that is now present, and to fix it in this orientation. This arrangement has the advantage that the number of parts is reduced. Only the first and the second clamping jaw are required for each fixing device instead of the higher number of inserts for the clamping jaws required in the prior art, which in a fixing device can only cover a limited partial range for the diameter of the circular-cylindrical pipe section instead of the entire range, which can be processed with a fixing device. An “axis of rotation” within the meaning of the invention is to be understood in particular as a straight line which describes a rotation or rotation, in particular of a body, about this axis. The axis of rotation can be given by a real axis or just a fictitious straight line. An “axis of symmetry” is to be understood here as a straight line that connects the circle centers of the circular-cylindrical pipe section. It can also be given by a real axis or just a fictitious straight line. The value of the distance of maximum 2% of the diameter of the pipe refers here to the tolerance class D0 of the ISO 1127 standard. This percentage can be lower for higher tolerance classes.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Fixiervorrichtung so ausgebildet, dass die erste Klemmbacke um eine parallel zur Achse des Rohrabschnitts verlaufende Achse über einen vorbestimmten Winkelbereich drehbar am ersten Greifarm angebracht ist; und dass die erste Klemmbacke relativ zum ersten Greifarm mittels einer Drehbewegung um die parallel zur Achse des Rohrabschnitts verlaufende Achse in verschieden wählbare Orientierungen, die jeweils zu einem zugeordneten Rohrdurchmesser korrespondieren, gebracht werden kann und in diesen Orientierungen fixierbar ist.In an advantageous embodiment, the fixing device is designed in such a way that the first clamping jaw is attached to the first gripping arm such that it can be rotated about an axis running parallel to the axis of the pipe section over a predetermined angular range; and that the first clamping jaw can be brought into various selectable orientations relative to the first gripping arm by means of a rotary movement about the axis running parallel to the axis of the pipe section, each of which corresponds to an assigned pipe diameter, and can be fixed in these orientations.

Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, dass es in einfacher Weise möglich ist, den Übergang zwischen verschiedenen Radien zu bewerkstelligen. Die Fixierung der ersten Klemmbacke am ersten Greifarm kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass ein Fixierstift in ein Loch gesteckt wird. Die Position des gewählten Loches an der Klemmbacke korrespondiert zu dem Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts. Am Greifarm kann nur ein einziges Loch für den Stift vorgesehen werden. Alternativ ist es weiter möglich, an der Klemmbacke nur ein einziges Loch vorzusehen und am ersten Greifarm mehrere Löcher. So ist es alleine durch Drehen der Klemmbacke und Umstecken des Stifts möglich, eine Anpassung für den Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts vorzunehmen.This arrangement has the particular advantage that it is possible in a simple manner to bring about the transition between different radii. The fixing of the first clamping jaw on the first gripping arm can be done in a simple manner by inserting a fixing pin into a hole. The position of the selected hole on the clamping jaw corresponds to the outside diameter of the circular-cylindrical tube section. Only one hole for the pin can be provided on the gripper arm. Alternatively, it is also possible to provide only a single hole on the clamping jaw and multiple holes on the first gripping arm. It is thus possible to make an adjustment for the outside diameter of the circular-cylindrical tube section simply by turning the clamping jaw and repositioning the pin.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fixiervorrichtung ist die zweite Klemmbacke identisch zur ersten Klemmbacke ausgeführt.In a further advantageous embodiment of the fixing device, the second clamping jaw is designed identically to the first clamping jaw.

Durch die identische Ausführung beider Klemmbacken kann die Teilevielfalt weiter reduziert werden.Due to the identical design of both clamping jaws, the variety of parts can be further reduced.

Ein zweiter Aspekt betrifft eine Klemmbacke zum Fixieren einer Rohrschweißvorrichtung an einem zu schweißenden formstabilen kreiszylindrischen Rohrabschnitt an einer Fixiervorrichtung, zur Anbringung an einem Greifarm, wobei die Klemmbacke relativ zum Greifarm in verschieden wählbaren Orientierungen, die jeweils zu einem Durchmesser eines Rohrabschnitts korrespondieren, fixierbar istA second aspect relates to a clamping jaw for fixing a pipe welding device to a dimensionally stable, circular-cylindrical pipe section to be welded to a fixing device for attachment to a gripping arm, wherein the clamping jaw can be fixed in various selectable orientations relative to the gripping arm, each of which corresponds to a diameter of a pipe section

Durch die Verwendung einer solchen Klemmbacke wird die Teilevielfalt reduziert. Mit einer derart gestalteten Klemmbacke lässt sich jeder Rohrabschnitt mit einem für die jeweilige Fixiervorrichtung zulässigen Außendurchmesser an der Fixiervorrichtung fixieren, ohne dass es nötig wird, je nach verwendetem Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts Einsätze für die Klemmbacken zu wechseln. Es sind nicht mehr für jede Fixiervorrichtung mehrere Einsätze in die Klemmbacken nötig.By using such a clamping jaw, the variety of parts is reduced. With a clamping jaw designed in this way, each pipe section with an outside diameter permissible for the respective fixing device can be fixed to the fixing device without it being necessary to change inserts for the clamping jaws depending on the outside diameter used for the circular-cylindrical pipe section. Multiple inserts in the jaws are no longer required for each fixation device.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die die Klemmbacke um eine parallel zu einer Achse des Rohrabschnitts verlaufende Achse über einen vorbestimmten Winkelbereich drehbar am Greifarm anbringbar; und kann relativ zum Greifarm mittels einer Drehbewegung um die parallel zur Achse des Rohrabschnitts verlaufende Achse in verschieden wählbare Orientierungen, die jeweils mit dem Durchmesser des Rohrabschnitts korrespondieren, gebracht werden und ist in diesen Orientierungen fixierbar.In an advantageous embodiment, the clamping jaw can be attached to the gripper arm such that it can be rotated about an axis running parallel to an axis of the pipe section over a predetermined angular range; and can be brought into various selectable orientations relative to the gripping arm by means of a rotary movement about the axis running parallel to the axis of the pipe section, each of which corresponds to the diameter of the pipe section, and can be fixed in these orientations.

Mit einer solchen Klemmbacke ist es besonders einfach möglich, den Wechsel zwischen verschiedenen Durchmessern des kreiszylindrischen Rohrabschnitts zu bewerkstelligen. Eine derart gestaltete Klemmbacke ermöglicht auch die Verwendung nur eines einzigen Typs an Klemmbacke an allen in einer Fixiervorrichtung angebrachten Greifarmen, wenn die Fixierung nur an einer der in der Fixiervorrichtung verwendeten Klemmbacken eingesetzt wird.With such a clamping jaw, it is particularly easy to change between different diameters of the circular-cylindrical pipe section. A jaw designed in this way also allows the use of only a single type of jaw on all gripping arms mounted in a fixation device when the fixation is used on only one of the jaws used in the fixation device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist für jeden Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts an der Klemmbacke eine erste Bohrung vorhanden, und die Klemmbacke ist mittels eines eingesteckten Fixierstiftes durch die jeweilige erste Bohrung in eine zweite Bohrung des Greifarms fixierbar.In a further advantageous embodiment, there is a first bore for each outer diameter of the circular-cylindrical tube section on the clamping jaw, and the clamping jaw can be fixed by means of an inserted fixing pin through the respective first bore into a second bore of the gripping arm.

Mit dieser besonders einfachen Ausgestaltung der Fixierung der Klemmbacke kann die Anpassung an einen anderen Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts sehr schnell erfolgen.With this particularly simple configuration of the fixation of the clamping jaw, the adaptation to a different outer diameter of the circular-cylindrical pipe section can be carried out very quickly.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Krümmungsradius einer dem Rohrabschnitt zugewandten konkaven Klemmfläche der Klemmbacke kleiner ist als die Hälfte eines minimalen Durchmessers des Rohrabschnitts, sodass die Klemmbacke mit den Enden der der Außenfläche des Rohrabschnitts zugewandten konkaven Klemmfläche an dem Rohrabschnitt anliegt.In a further advantageous embodiment, the radius of curvature of a concave clamping surface of the clamping jaw facing the pipe section is smaller than half a minimum diameter of the pipe section, so that the clamping jaw rests against the pipe section with the ends of the concave clamping surface facing the outer surface of the pipe section.

Wenn der Krümmungsradius der konkaven Klemmfläche der Klemmbacke, die mit der Außenseite des kreiszylindrischen Rohrabschnitts in Kontakt kommt, kleiner ist als der für die vorliegende Fixiervorrichtung zulässige halbe minimale Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts, können nur die Enden (in umfänglicher Richtung gesehen) der Klemmbacke mit dem Rohrabschnitt in Kontakt kommen. Dies ist eine weitere Maßnahme im Hinblick auf das Ziel, unter Verwendung einer einzigen Klemmbacke den gesamten Bereich des Außendurchmessers des kreiszylindrischen Rohrabschnitts abzudecken, der für die jeweilige Fixiervorrichtung verfügbar ist.If the radius of curvature of the concave clamping surface of the clamping jaw, which comes into contact with the outside of the circular-cylindrical pipe section, is smaller than half the minimum outer diameter of the circular-cylindrical pipe section permissible for the present fixing device, only the ends (seen in the circumferential direction) of the clamping jaw can be connected to the Pipe section come into contact. This is a further measure with regard to the goal of using a single clamping jaw to cover the entire area of the outer diameter of the circular-cylindrical pipe section that is available for the respective fixing device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist an der Klemmbacke zumindest ein Anlagekörper vorhanden, der an einem Bereich, an dem der kreiszylindrische Rohrabschnitt an der Klemmbacke anliegt, an der Klemmbacke angebracht ist.In a further advantageous embodiment, there is at least one contact body on the clamping jaw, which is attached to the clamping jaw in an area on which the circular-cylindrical tube section rests on the clamping jaw.

Mit dieser Maßnahme werden einfach zu fertigende und leicht zu wechselnde Verschleißteile zur Verfügung gestellt. Dadurch wird verhindert, dass bei Beschädigungen oder Verschleiß die gesamte Klemmbacke ersetzt werden muss.With this measure, easy-to-manufacture and easy-to-change wearing parts are made available. This prevents the entire jaw from having to be replaced in the event of damage or wear.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der an der Klemmbacke angebrachte Anlagekörper aus einem Material gefertigt, das über eine geringere Härte verfügt als ein Material, aus dem der kreiszylindrische Rohrabschnitt gefertigt ist.In a further advantageous embodiment, the contact body attached to the clamping jaw is made from a material that is less hard than a material from which the circular-cylindrical tube section is made.

Wenn für Stahlrohre z.B. Messing als Material für den Anlagekörper verwendet wird, werden dadurch Beschädigungen des Rohrabschnitts durch die Klemmbacken vermieden. Weiter wird es so ermöglicht, einfach und schnell die Klemmbacke bei einer Änderung des Materials der zu verschweißenden Rohrabschnitte anzupassen.If, for example, brass is used as the material for the contact body for steel pipes, damage to the pipe section by the clamping jaws is avoided. This also makes it possible to easily and quickly adapt the clamping jaw when the material of the pipe sections to be welded changes.

Ein weiterer Aspekt behandelt ein Verfahren zur Fixierung einer Rohrschweißvorrichtung an einem zu schweißenden formstabilen kreiszylindrischen Rohrabschnitt in einer Fixiervorrichtung, die folgendes aufweist: eine Rotiervorrichtung zum kreisbogenförmigen Rotieren eines Schweißkopfes der Rohrschweißvorrichtung um eine Rotationsachse, eine Greifvorrichtung, aufweisend einen ersten Greifarm mit einer daran angebrachten ersten Klemmbacke mit einer ersten konkaven Klemmfläche und einen zweiten Greifarm mit einer daran angebrachten zweiten Klemmbacke mit einer zweiten konkaven Klemmfläche, wobei die erste Klemmbacke so am ersten Greifarm angebracht ist, dass sie relativ zum ersten Greifarm wahlweise in verschiedenen Orientierungen fixierbar ist, die zweite Klemmbacke so am zweiten Greifarm angebracht ist, dass sie relativ zum diesem über einen vorbestimmten Winkelbereich hinweg frei um eine parallel zur Rotationsachse des Rohrabschnitts verlaufende Drehachse drehbar ist, mit den Schritten:

(i) Fixieren der am ersten Greifarm angebrachten ersten Klemmbacke relativ zum ersten Greifarm in einer vom Außendurchmesser des Rohrabschnitts abhängenden Orientierung,
(ii) Greifen des zu schweißenden insbesondere kreiszylindrischen Rohrabschnitts mit der Greifvorrichtung; indem zum Fixieren der Rohrschweißvorrichtung an dem Rohrabschnitt die Greifvorrichtung mittels einer von den Klemmbacken über ihre konkaven Klemmflächen auf den Rohrabschnitt ausgeübten Klemmwirkung von einer geöffneten Stellung in eine von der momentan gewählten und fixierten Orientierung der ersten Klemmbacke abhängige geschlossene Stellung mit einem gegenüber der geöffneten Stellung verringertem Abstand zwischen den konkaven Klemmflächen verbracht wird, sodass in der geschlossenen Stellung eine parallel zur Rotationsachse der Rotiervorrichtung verlaufende Symmetrieachse eines zwischen den konkaven Klemmflächen der Klemmbacken geklemmten formstabilen insbesondere kreiszylindrischen Rohrabschnitts von der Rotationsachse maximal um einen festgelegten Betrag von maximal 2 % des Durchmessers des Rohrabschnitts beabstandet ist, indem die zweite Klemmbacke um eine zur Achse des kreiszylindrischen Rohrabschnitts parallel verlaufende Achse gedreht wird.

Another aspect relates to a method for fixing a pipe welding device to a dimensionally stable, circular-cylindrical pipe section to be welded in a fixing device that has the following: a rotating device for rotating a welding head of the pipe welding device in an arc of a circle about an axis of rotation, a gripping device having a first gripping arm with a first attached thereto Clamping jaw with a first concave clamping surface and a second gripping arm with an attached second clamping jaw with a second concave clamping surface, wherein the first clamping jaw is attached to the first gripping arm in such a way that it can be selectively fixed in different orientations relative to the first gripping arm, the second clamping jaw so is attached to the second gripper arm so that it can be rotated freely relative to the latter over a predetermined angular range about an axis of rotation running parallel to the axis of rotation of the pipe section, with the steps:

(i) fixing the first clamping jaw attached to the first gripping arm relative to the first gripping arm in an orientation dependent on the outer diameter of the pipe section,
(ii) gripping the particularly circular-cylindrical pipe section to be welded with the gripping device; by for fixing the pipe welding device to the pipe section, the gripping device by means of a clamping action exerted by the clamping jaws via their concave clamping surfaces on the pipe section from an open position to one of the currently selected and fixed orientation of the first clamping jaw is brought with a reduced distance between the concave clamping surfaces compared to the open position, so that in the closed position an axis of symmetry running parallel to the axis of rotation of the rotating device of a dimensionally stable, in particular circular-cylindrical clamped between the concave clamping surfaces of the clamping jaws Pipe section is spaced from the axis of rotation by a maximum of a fixed amount of no more than 2% of the diameter of the pipe section by rotating the second jaw about an axis running parallel to the axis of the circular-cylindrical pipe section.

Mit diesen Schritten wird erreicht, dass die Achse des kreiszylindrischen Rohrabschnitts durch die Rotationsachse der Rotiervorrichtung möglichst zusammenfällt. Durch das Festlegen eines Maximalabstandes zwischen diesen beiden Achsen wird der Abstand zwischen Außenwand des Rohrs und Schweißkopf sichergestellt, ohne dass der radial bewegliche Schweißkopf an einen Anschlag läuft. So wird eine gleichbleibende Qualität der Schweißnaht gewährleistet.With these steps it is achieved that the axis of the circular-cylindrical tube section coincides as much as possible with the axis of rotation of the rotating device. By setting a maximum distance between these two axes, the distance between the outer wall of the pipe and the welding head is ensured without the radially movable welding head hitting a stop. This ensures consistent quality of the weld seam.

Mit diesem Verfahren wird es möglich, eine vorstehend beschriebene Fixiervorrichtung mit den zugehörigen Klemmbacken zu nutzen. In wenigen Schritten kann so der Außendurchmesser der kreiszylindrischen Rohrabschnitte verändert werden, die in der Fixiervorrichtung fixiert und geschweißt werden sollen. Es nicht erforderlich, bei einem Wechsel des Außendurchmessers der kreiszylindrischen Rohrabschnitte Teile der Fixiervorrichtung auszutauschen.With this method it is possible to use a fixing device described above with the associated clamping jaws. In just a few steps, the outer diameter of the circular-cylindrical tube sections that are to be fixed and welded in the fixing device can be changed. It is not necessary to replace parts of the fixing device when changing the outside diameter of the circular-cylindrical tube sections.

Zusammengefasst wird hier ein Spannsystem für eine Fixiervorrichtung in einem Orbitalschweißsystem behandelt, mit dem der komplette für einen bestimmten Typ einer Fixiervorrichtung zulässige Bereich des Außendurchmessers kreiszylindrischer Rohre ohne zusätzliche Bauteile spannbar ist. Hierbei wird eine auch als Pendelbacke bezeichnete Klemmbacke eingesetzt, die Unrundheit der zu verschweißenden Bauteile ausgleichen kann. Alle Bauteile im Arbeitsbereich, also dem Bereich von einem minimalen Außendurchmesser bis zu einem maximalen Außendurchmesser der mit der Fixiervorrichtung zu verarbeitenden Bauteile, können unabhängig vom jeweiligen Außendurchmesser durch das Spannsystem im Zentrum gehalten werden. Der Mechanismus des Spannsystems besteht aus zumindest zwei Spannarmen. In summary, a clamping system for a fixing device in an orbital welding system is dealt with here, with which the complete range of the outside diameter of circular-cylindrical pipes permitted for a specific type of fixing device can be clamped without additional components. A clamping jaw, also known as a pendulum jaw, is used here, which can compensate for the out-of-roundness of the components to be welded. All components in the working area, i.e. the range from a minimum outer diameter to a maximum outer diameter of the components to be processed with the fixing device, can be held in the center by the clamping system regardless of the respective outer diameter. The mechanism of the clamping system consists of at least two clamping arms.

An jedem der auch als Greifarme bezeichneten Spannarme ist eine Klemmbacke angebracht. An einem ersten Greifarm wird die Klemmbacke vorab auf den Außendurchmesser des Bauteils eingestellt, das mit der Fixiervorrichtung bearbeitet werden soll. An einem zweiten Greifarm passt sich die Klemmbacke freipendelnd an unterschiedliche Durchmesser an.

1 zeigt eine Schrägansicht einer Fixiervorrichtung mit Greifarmen und Klemmbacken;
2 zeigt eine Schrägansicht derselben Fixiervorrichtung aus anderer Blickrichtung;
3 zeigt die Fixiervorrichtung mit einem darin fixierten Rohrabschnitt minimalen Durchmessers;
4 zeigt die Fixiervorrichtung mit einem darin fixierten Rohrabschnitt maximalen Durchmessers;
5 zeigt die Fixiervorrichtung mit darin fixiertem Rohrabschnitt aus 3 von der Seite;
6 zeigt die Fixiervorrichtung mit darin fixiertem Rohrabschnitt aus 4 von der Seite;
7 zeigt die Fixiervorrichtung mit darin fixiertem Rohrabschnitt aus 3 aus entgegengesetzter Richtung;
8 zeigt die Fixiervorrichtung mit darin fixiertem Rohrabschnitt aus 4 aus entgegengesetzter Richtung;
9 zeigt die Fixiervorrichtung in einer Einstellung für einen Rohrdurchmesser zwischen den Extremwerten;
10 zeigt die Fixiervorrichtung mit Anlagekörpern für die Klemmbacken;
11 zeigt einen Greifarm mit Klemmbacke und Anlagekörpern;
12 zeigt den Greifarm der 11 in zwei weiteren Ansichten.

A clamping jaw is attached to each of the clamping arms, also known as gripper arms. On a first gripping arm, the clamping jaw is previously adjusted to the outer diameter of the component that is to be processed with the fixing device. On a second gripper arm, the clamping jaw adapts to different diameters in a freely swinging manner.

1 shows an oblique view of a fixing device with gripping arms and clamping jaws;
2 shows an oblique view of the same fixing device from a different perspective;
3 shows the fixing device with a tube section of minimum diameter fixed therein;
4 shows the fixing device with a pipe section of maximum diameter fixed therein;
5 shows the fixing device with a pipe section fixed therein 3 of the page;
6 shows the fixing device with a pipe section fixed therein 4 of the page;
7 shows the fixing device with a pipe section fixed therein 3 from the opposite direction;
8th shows the fixing device with a pipe section fixed therein 4 from the opposite direction;
9 shows the fixation device in a setting for a pipe diameter between the extreme values;
10 shows the fixing device with contact bodies for the jaws;
11 shows a gripper arm with clamping jaw and contact bodies;
12 shows the gripper arm 11 in two other views.

In 1 ist eine Fixiervorrichtung 1 dargestellt, mit einer Greifvorrichtung aus Greifarmen 2, 3 und daran angebrachten Klemmbacken 6, 7. Mittels eines Spannhebels 18 an der Greifvorrichtung können die Greifarme 2, 3 aufeinander zu oder voneinander wegbewegt werden. Wenn die Greifarme so weit wie möglich voneinander wegbewegt wurden, also bei maximalem Abstand der Greifarme 2, 3 kann zwischen die Greifarme ein kreiszylindrischer Rohrabschnitt eingebracht und mittels der an den Greifarmen 2, 3 angebrachten Klemmbacken 6, 7 fixiert werden, indem die Greifarme aufeinander zu bewegt werden. Die Klemmflächen der Klemmbacken 6 und 7 sind konkav ausgeformt, um ein kreiszylindrisches, und somit konvexes Rohr aufzunehmen. In einer Halterung 21 kann eine nicht gezeigte Schweißnadel angebracht werden, die mittels der Rotiervorrichtung 22 kreisförmig bewegt werden kann. Während der kreisförmigen Bewegung wird mittels einer Abstandstastvorrichtung 23 eine radiale Bewegung der Halterung 21 ermöglicht. So können in gewissem Umfang Abweichungen des Rohrumfangs von der Kreisform ausgeglichen werden. Dieselbe Fixiervorrichtung ist auch in 2 dargestellt, wobei in der ganzen Beschreibung und in allen Fig. die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Elemente verwendet werden. Zusätzlich zu den in 1 dargestellten Elementen ist in 2 an der ersten Klemmbacke 6 eine Drehachse 4 und an der zweiten Klemmbacke 7 deren Drehachse 5 gezeigt. Weiter ist dargestellt, wie ein Fixierstift 9 in einem Loch der Klemmbacke 6 angebracht ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Fixierung der ersten Klemmbacke 6 am Greifarm 2 auf andere Weise vorzunehmen, zum Beispiel mittels einer Klemmung in einer bestimmten Orientierung oder mittels einer Fixierschraube.In 1 1 shows a fixing device 1 with a gripping device consisting of gripping arms 2, 3 and clamping jaws 6, 7 attached thereto. The gripping arms 2, 3 can be moved towards or away from one another by means of a clamping lever 18 on the gripping device. When the gripping arms have been moved as far away from each other as possible, i.e. at the maximum distance between the gripping arms 2, 3, a circular-cylindrical tube section can be inserted between the gripping arms and fixed by means of the clamping jaws 6, 7 attached to the gripping arms 2, 3 by pulling the gripping arms towards each other be moved. The clamping surfaces of the clamping jaws 6 and 7 are concave in shape in order to accommodate a circular-cylindrical, and thus convex, tube. A welding needle (not shown) can be attached in a holder 21 and can be moved in a circular manner by means of the rotating device 22 can. During the circular movement, a radial movement of the holder 21 is made possible by means of a distance sensing device 23 . In this way, deviations of the pipe circumference from the circular shape can be compensated to a certain extent. The same fixation device is also in 2 with the same reference numerals being used for the same elements throughout the specification and figures. In addition to the in 1 elements shown is in 2 an axis of rotation 4 is shown on the first clamping jaw 6 and its axis of rotation 5 is shown on the second clamping jaw 7 . It is also shown how a fixing pin 9 is fitted in a hole in the clamping jaw 6 . It is of course also possible to fix the first clamping jaw 6 on the gripping arm 2 in a different way, for example by means of clamping in a specific orientation or by means of a fixing screw.

Die 3, 5 und 7 zeigen die Fixiervorrichtung 1, in der ein kreiszylindrischer Rohrabschnitt 32 minimalen Durchmessers eingespannt ist. Die 4, 6 und 8 zeigen die Fixiervorrichtung 1, in der ein kreiszylindrischer Rohrabschnitt 33 maximalen Durchmessers eingespannt ist. Hierbei zeigen die 3 und 4 die Fixiervorrichtung 1 mit Blickrichtung in axialer Richtung des eingespannten kreiszylindrischen Rohrabschnitts und die 7 und 8 die Fixiervorrichtung 1 mit Blickrichtung in entgegengesetzter Richtung zu der Blickrichtung der 3 und 4, also ebenfalls in axialer Richtung des eingespannten kreiszylindrischen Rohrabschnitts. Die 5 und 6 zeigen die Fixiervorrichtung 1 von der Seite, also in Blickrichtung senkrecht zur Achse des eingespannten kreiszylindrischen Rohrabschnitts. In den 3, 5 und 7 ist der kreiszylindrische Rohrabschnitt minimalen Durchmessers mit dem Bezugszeichen 32 gekennzeichnet und in den 4, 6 und 8 der kreiszylindrische Rohrabschnitt maximalen Durchmessers mit dem Bezugszeichen 33. Die 3 und 7 enthalten weiter ein Fadenkreuz 31. Damit wird die Achse des kreiszylindrischen Rohrabschnitts angezeigt. Die Achse dieses kreiszylindrischen Rohrabschnitts fällt im Idealfall mit der Achse der Orbitalbahn der Rotiervorrichtung 22 zusammen.The 3 , 5 and 7 show the fixing device 1, in which a circular-cylindrical tube section 32 of minimal diameter is clamped. The 4 , 6 and 8th show the fixing device 1, in which a circular-cylindrical pipe section 33 of maximum diameter is clamped. Here the show 3 and 4 the fixing device 1 looking in the axial direction of the clamped circular-cylindrical pipe section and the 7 and 8th the fixation device 1 with a viewing direction in the opposite direction to the viewing direction of 3 and 4 , ie also in the axial direction of the clamped circular-cylindrical pipe section. The 5 and 6 show the fixing device 1 from the side, ie in the viewing direction perpendicular to the axis of the clamped circular-cylindrical pipe section. In the 3 , 5 and 7 is the circular-cylindrical pipe section of minimum diameter marked with the reference numeral 32 and in the 4 , 6 and 8th the circular-cylindrical pipe section with the maximum diameter with the reference number 33. The 3 and 7 also contain a crosshair 31. This indicates the axis of the circular-cylindrical tube section. In the ideal case, the axis of this circular-cylindrical tube section coincides with the axis of the orbital path of the rotating device 22 .

Zur Verringerung der Teilevielfalt können die erste Klemmbacke 6 und die zweite Klemmbacke 7 identisch ausgeführt werden, ebenso wie der erste Greifarm 2 und der zweite Greifarm 3. Wenn im ersten Greifarm 2 ein Fixierstift zur Festlegung der Orientierung der ersten Klemmbacke 6 verwendet wird und zur Veränderung der Orientierung der ersten Klemmbacke 6 eine Drehung um die Achse 4, empfiehlt es sich, im ersten Greifarm 2 ebenfalls ein Loch für den Fixierstift anzubringen. Dieses Loch für den Fixierstift befindet sich in vorteilhafter Weise zwischen der Drehachse 4 für die erste Klemmbacke und dem Ende des ersten Greifarms 2, an dem der erste Greifarm 2 mit der übrigen Fixiervorrichtung 1 verbunden ist. Die zweite Klemmbacke 7, die identisch zur ersten Klemmbacke 6 ausgeführt ist, wird dann in vorteilhafter Weise so am Greifarm 3 angebracht, dass die Löcher für den Fixierstift 9 auf derjenigen Seite der zweiten Klemmbacke 7 und der Drehachse 5 zu finden sind, die von dem Ende des zweiten Greifarms 3, an dem der zweite Greifarm 3 mit der übrigen Fixiervorrichtung 1 verbunden ist, weiter entfernt liegt. So bleibt die zweite Klemmbacke 7 frei beweglich und kann nicht versehentlich am zweiten Greifarm 3 fixiert werden. Dadurch wird die Fehleranfälligkeit reduziert.To reduce the number of parts, the first jaw 6 and the second jaw 7 can be made identical, as can the first gripping arm 2 and the second gripping arm 3. If a fixing pin is used in the first gripping arm 2 to fix the orientation of the first jaw 6 and to change the orientation of the first clamping jaw 6 a rotation about the axis 4, it is advisable to also attach a hole for the fixing pin in the first gripping arm 2. This hole for the fixing pin is advantageously located between the axis of rotation 4 for the first jaw and the end of the first gripping arm 2 at which the first gripping arm 2 is connected to the rest of the fixing device 1 . The second clamping jaw 7, which is identical to the first clamping jaw 6, is then advantageously attached to the gripping arm 3 in such a way that the holes for the fixing pin 9 can be found on the side of the second clamping jaw 7 and the axis of rotation 5 that is End of the second gripping arm 3, on which the second gripping arm 3 is connected to the rest of the fixing device 1, is further away. In this way, the second clamping jaw 7 remains free to move and cannot accidentally be fixed to the second gripping arm 3 . This reduces the susceptibility to errors.

Die in diesen Figuren gezeigten Rohrabschnitte 32 und 33 können z.B. Abschnitte eines geraden Rohres oder Rohrbögen sein. Die Fixiervorrichtung dient zum Verbinden zweier Rohrabschnitte. Vor der Verwendung der Fixiervorrichtung werden die zu verbindenden Rohrabschnitte an zwei oder drei Punkten miteinander verschweißt. Diese vorläufig miteinander verbundenen Rohrabschnitte werden dann gemeinsam mit der Fixiervorrichtung fixiert. So kann dann die endgültige Schweißnaht automatisiert mittels des Orbitalschweißautomaten erzeugt werden. Die Rotiervorrichtung führt den Schweißkopf entlang eines Kreisbogens um den Rohrabschnitt herum.The pipe sections 32 and 33 shown in these figures can be, for example, sections of straight pipe or pipe bends. The fixing device is used to connect two pipe sections. Before using the fixing device, the pipe sections to be connected are welded together at two or three points. These pipe sections, which are temporarily connected to one another, are then fixed together with the fixing device. The final weld seam can then be generated automatically using the orbital welding machine. The rotating device guides the welding head along an arc of a circle around the pipe section.

In 7 ist mit dem Bezugszeichen 8 dargestellt, dass der Fixierstift die erste Klemmbacke 6 in einer Orientierung fixiert, die dem minimalen Durchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts 32 zugeordnet ist. In 8 ist mit dem Bezugszeichen 10 dargestellt, dass der Fixierstift die Klemmbacke 6 in einer Orientierung fixiert, die dem maximalen Durchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts 33 zugeordnet ist. Diese unterschiedliche Positionierung der ersten Klemmbacke 6 in Abhängigkeit vom Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts ist ein Schritt in dem Verfahren, mit dem die Zentrierung der Achse des kreiszylindrischen Rohrabschnitts auf der Drehachse derjenigen Kreisbahn erfolgt, auf der die Rotiervorrichtung 22 die in der Halterung 21 angebrachte Schweißnadel um den kreiszylindrischen Rohrabschnitt herum führt.In 7 8 shows that the fixing pin fixes the first clamping jaw 6 in an orientation that is associated with the minimum diameter of the circular-cylindrical tube section 32 . In 8th is shown with the reference number 10 that the fixing pin fixes the clamping jaw 6 in an orientation which is assigned to the maximum diameter of the circular-cylindrical tube section 33 . This different positioning of the first clamping jaw 6 depending on the outer diameter of the circular-cylindrical tube section is a step in the process with which the axis of the circular-cylindrical tube section is centered on the axis of rotation of that circular path on which the rotating device 22 rotates the welding needle mounted in the holder 21 leads around the circular-cylindrical tube section.

Im Vergleich zwischen den 3 und 4 wird weiter deutlich, dass in 3 die zweite Klemmbacke 7 um die Drehachse 5 in einem anderen Winkel gegenüber dem zweiten Greifarm 3 geneigt ist als in 4. Dies ist ebenso in den 7 und 8 erkennbar. Wenn die zweite Klemmbacke 7 beim Fixieren eines Rohrabschnitts in Abhängigkeit vom Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts eine bestimmte Drehstellung einnimmt, ist dies ein weiterer Schritt in dem Verfahren, mit dem die Zentrierung der Achse des kreiszylindrischen Rohrabschnitts auf die Rotierachse derjenigen Kreisbahn erfolgt, auf der die Rotiervorrichtung 22 die in der Halterung 21 angebrachte Schweißnadel um den kreiszylindrischen Rohrabschnitt herum führt.In comparison between the 3 and 4 it becomes further clear that in 3 the second clamping jaw 7 is inclined about the axis of rotation 5 at a different angle relative to the second gripping arm 3 than in 4 . This is also in the 7 and 8th recognizable. If the second jaw 7 assumes a specific rotational position when fixing a pipe section depending on the outer diameter of the circular-cylindrical pipe section, this is a further step in the process with which the centering of the axis of the circular-cylindrical Pipe section takes place on the axis of rotation of that circular path on which the rotating device 22 guides the welding needle mounted in the holder 21 around the circular-cylindrical pipe section.

In 9 ist die Fixiervorrichtung 1 dargestellt, wenn sie vor dem Aufnehmen eines kreiszylindrischen Rohrabschnitts zur Aufnahme eines Rohrabschnitts auf den zweitgrößten mit der Fixiervorrichtung möglichen Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts eingestellt ist. Dies wird durch den Fixierstift in der mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichneten Orientierung dargestellt.In 9 the fixing device 1 is shown when it is set to the second largest possible outside diameter of the circular-cylindrical tube section with the fixing device before receiving a circular-cylindrical tube section for receiving a tube section. This is represented by the locating pin in the orientation identified by reference numeral 12 .

In 10 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die Klemmbacken 6 und 7 mit Anlagekörpern 13 ausgestattet sind. Diese werden in diesem Beispiel an der Klemmbacke mit je zwei Schrauben 14 befestigt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Anlagekörper 13 aus einem weicheren Material gefertigt werden können als das Material, aus dem der zu schweißende Rohrabschnitt besteht. Für Rohrabschnitte aus Stahl empfiehlt sich z.B. Messing.In 10 an embodiment is shown in which the clamping jaws 6 and 7 are equipped with contact bodies 13. In this example, these are fastened to the clamping jaw with two screws 14 each. This embodiment has the advantage that the contact bodies 13 can be made from a softer material than the material from which the pipe section to be welded is made. Brass, for example, is recommended for pipe sections made of steel.

Die 11 und 12 zeigen einen einzelnen Greifarm 16 mit der daran angebrachten Klemmbacke aus verschiedenen Perspektiven. Der Greifarm 3 selbst ist an der Drehachse 5 mit der Klemmbacke 7 verbunden. An der Klemmbacke 7 sind wieder die Anlagekörper 13 angebracht.The 11 and 12 show a single gripper arm 16 with the attached jaw from different perspectives. The gripping arm 3 itself is connected to the clamping jaw 7 at the axis of rotation 5 . At the jaw 7, the plant body 13 are attached again.

Bei den bekannten Fixiervorrichtungen werden für einen Teilbereich des mit der Fixiervorrichtung bearbeitbaren Bereichs für den Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts Einsätze für die Klemmbacken verwendet. Für jeden Außendurchmesser des Rohrabschnitts liegt der jeweilige Rohrabschnitt an verschiedenen Stellen der jeweiligen Einsätze an. Wenn ein solcher Einsatz beschädigt wird, kann es für einen oder mehrere Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts zu Abweichungen von der gewünschten Zentrierung kommen.In the known fixing devices, inserts for the clamping jaws are used for a partial area of the area that can be machined with the fixing device for the outside diameter of the circular-cylindrical pipe section. For each outer diameter of the pipe section, the respective pipe section bears against the respective inserts at different points. If such an insert is damaged, deviations from the desired centering can occur for one or more outside diameters of the circular-cylindrical tube section.

Wenn dagegen Klemmbacken verwendet werden, wie sie in dieser Beschreibung dargestellt sind, liegen diese Klemmbacken immer an ihren beiden Enden (in umfänglicher Richtung gesehen) am kreiszylindrischen Rohrabschnitt an, unabhängig von dessen Außendurchmesser. Dafür ist es erforderlich, dass der Krümmungsradius der dem kreiszylindrischen Rohrabschnitts zugewandten konkaven Klemmfläche der Klemmbacke kleiner sein muss als der kleinste für die jeweilige Fixiervorrichtung zulässige Außendurchmesser des kreiszylindrischen Rohrabschnitts. Dies ist ein Mittel, die korrekte Zentrierung des kreiszylindrischen Rohrabschnitts sicherzustellen.If, on the other hand, clamping jaws are used, as illustrated in this description, these clamping jaws always rest at both of their ends (seen in the circumferential direction) on the circular-cylindrical pipe section, regardless of its outside diameter. This requires that the radius of curvature of the concave clamping surface of the clamping jaw facing the circular-cylindrical pipe section must be smaller than the smallest permissible outer diameter of the circular-cylindrical pipe section for the respective fixing device. This is a means of ensuring the correct centering of the circular cylindrical pipe section.

Durch eine solche Ausgestaltung der Klemmbacken, die immer mit den äußeren Enden ihrer konkaven Klemmflächen am kreiszylindrischen Rohrabschnitt anliegen, wird die Verwendung wechselbarer Anlagekörper 13 ermöglicht. Sollte es zu Beschädigungen dieser Anlagekörper kommen, muss nicht die gesamte Klemmbacke ausgetauscht werden, sondern nur ein einfach zu fertigender Anlagekörper. Ein solcher Anlagekörper kann zum Beispiel ein zylindrischer Messingstift sein, der mit mindestens einer Bohrung versehen und mit der Klemmbacke verschraubt wurde. Alternativ zu den Schrauben 14 können auch andere Arten der Befestigung gewählt werden, z.B. Nieten.Such a configuration of the clamping jaws, which always rest with the outer ends of their concave clamping surfaces on the circular-cylindrical tube section, makes it possible to use exchangeable contact bodies 13 . Should this contact body be damaged, it is not necessary to replace the entire clamping jaw, just a contact body that is easy to manufacture. Such a contact body can, for example, be a cylindrical brass pin which has been provided with at least one bore and screwed to the clamping jaw. As an alternative to the screws 14, other types of attachment can also be selected, e.g. rivets.

Die Verwendung einer solchen Fixiervorrichtung mit einer Greifvorrichtung, die über im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer durch die Achse des Rohrabschnitts verlaufenden Ebene angeordnete Greifarme verfügt, ermöglicht es, den Rohrabschnitt unabhängig vom Durchmesser so zu halten, dass eine Zentrierung relativ zu dieser Ebene erfolgt. In 3 und 7, deren Blickrichtung entlang der Symmetrieachse des Rohrabschnitts verläuft, ist diese Ebene als senkrechte Linie eines Fadenkreuzes 31 dargestellt. Eine zu dieser Ebene senkrecht verlaufende zweite Ebene, die durch die Rohrachse verläuft, ist in 3 und 7, deren Blickrichtung entlang der Symmetrieachse des Rohrabschnitts verläuft, als waagrechte Linie eines Fadenkreuzes 31 dargestellt. Die Ausgestaltung der ersten und zweiten Klemmbacken 6 und 7 ermöglicht es, die Zentrierung der zu schweißenden Rohrabschnitte relativ zu diesen beiden Ebenen vorzunehmen, wobei eine Änderung der Orientierung der Klemmbacke 6 am ersten Greifarm 2 als einzige Maßnahme ausreicht, um die Fixiervorrichtung 1 an den Außendurchmesser des zu verarbeitenden Rohrabschnitts anzupassen. Ein Wechsel von Einsätzen für die Klemmbacken ist nicht erforderlich. So wird außer der Teilevielfalt auch die Fehleranfälligkeit reduziert.The use of such a fixing device with a gripping device, which has gripping arms arranged essentially mirror-symmetrically to a plane running through the axis of the pipe section, makes it possible to hold the pipe section independently of the diameter in such a way that it is centered relative to this plane. In 3 and 7 , whose line of sight runs along the axis of symmetry of the pipe section, this plane is shown as a vertical line of crosshairs 31 . A second plane perpendicular to this plane and passing through the pipe axis is in 3 and 7 , whose line of sight runs along the axis of symmetry of the pipe section, shown as a horizontal line of crosshairs 31 . The design of the first and second clamping jaws 6 and 7 makes it possible to center the pipe sections to be welded relative to these two planes, with a change in the orientation of the clamping jaw 6 on the first gripping arm 2 being the only measure that is sufficient to adjust the fixing device 1 to the outer diameter of the pipe section to be processed. It is not necessary to change inserts for the clamping jaws. This not only reduces the variety of parts, but also the susceptibility to errors.

Bei der Herstellung einer umlaufenden Schweißnaht zur Verbindung zweier Rohrabschnitte empfiehlt sich nach dieser Beschreibung folgende Vorgehensweise: zunächst wird der Außendurchmesser der miteinander zu verbindenden Rohrabschnitte ermittelt. An der Fixiervorrichtung 1 wird die erste Klemmbacke 6 am ersten Greifarm 2 in der zu diesem Außendurchmesser passenden Orientierung fixiert. Die beiden miteinander zu verbindenden Rohrabschnitte werden möglichst genau an zwei oder drei Punkten miteinander verschweißt, um die Position dieser Rohrabschnitte zueinander festzulegen. Da nun die beiden Rohrabschnitte fest miteinander verbunden sind, ist in der übrigen Beschreibung von einem einzigen Rohrabschnitt die Rede.According to this description, the following procedure is recommended for the production of a circumferential weld seam for connecting two pipe sections: First, the outer diameter of the pipe sections to be connected is determined. On the fixing device 1, the first clamping jaw 6 is fixed on the first gripper arm 2 in the orientation that matches this outer diameter. The two pipe sections to be connected to one another are welded to one another as precisely as possible at two or three points in order to determine the position of these pipe sections in relation to one another. Since the two pipe sections are firmly connected to one another, the rest of the description speaks of a single pipe section.

Dann werden die beiden Greifarme 2 und 3 der Fixiervorrichtung 1 durch Betätigung des Spannhebels 18 so weit geöffnet, dass die miteinander verbundenen Rohrabschnitte in die Fixiervorrichtung eingebracht werden können. Der Rohrabschnitt ist so in der Fixiervorrichtung zu positionieren, dass die Schweißnadel wird in ihrer Halterung 21 an die Stelle der beabsichtigten umlaufenden Schweißnaht gelangt. Die Greifarme 2 und 3 werden durch Betätigung des Spannhebels 18 aufeinander zu bewegt, so dass die Klemmbacke 6 in Kontakt mit der Außenwand des Rohrabschnitts kommt. Dabei bewegt sich auch die Klemmbacke 7 am Greifarm 3 auf das Rohr zu. Bei dieser Bewegung dreht sich die Klemmbacke 7 um die Achse 5. Damit wird der Rohrabschnitt zum Zentrum der Kreisbewegung der Rotiervorrichtung 22 so positioniert, dass die Achse des kreiszylindrischen Rohrabschnitts und die Rotierachse der Kreisbewegung der Rotiervorrichtung 22 zusammenfallen.Then the two gripping arms 2 and 3 of the fixing device 1 by actuating the instep Lever 18 opened so far that the pipe sections connected to each other can be introduced into the fixing device. The pipe section is to be positioned in the fixing device in such a way that the welding needle in its holder 21 reaches the location of the intended circumferential weld seam. The gripping arms 2 and 3 are moved towards one another by actuating the clamping lever 18, so that the clamping jaw 6 comes into contact with the outer wall of the pipe section. The clamping jaw 7 on the gripping arm 3 also moves towards the pipe. During this movement, the clamping jaw 7 rotates about the axis 5. The tube section is thus positioned at the center of the circular movement of the rotating device 22 in such a way that the axis of the circular-cylindrical tube section and the axis of rotation of the circular movement of the rotating device 22 coincide.

Daraufhin beschreibt man mit der Rotiervorrichtung 22 eine umlaufende Bewegung entlang eines Kreisbogens um den kreiszylindrischen Rohrabschnitt. Während dieses Umlaufs wird überprüft, ob der Abstand zwischen der in der Halterung 21 befindlichen Schweißnadel und der Außenwand des kreiszylindrischen Rohrabschnittes dem Sollwert für den beabsichtigten Schweißvorgang entspricht. Mittels der Abstandstastvorrichtung 23 kann während des Umlaufs der Abstand der Schweißnadel zur Außenwand des kreiszylindrischen Rohrabschnitts innerhalb gewisser sehr enger Grenzen verändert werden. Diese Veränderung dient dazu, Unebenheiten auf der Außenwand des kreiszylindrischen Rohrabschnitts auszugleichen. Weiter können sehr geringe Abweichungen von der idealen Zentrierung des Rohrabschnitts relativ zur Rotiervorrichtung 22 kompensiert werden. Wenn während dieses vorläufigen Umlaufs festgestellt wird, dass die Abstandstastvorrichtung 23 gegen voreingestellte Grenzen läuft, müssen die Orientierung der ersten Klemmbacke 6 und die Zentrierung des kreiszylindrischen Rohrabschnitts überprüft werden. Es kann auch notwendig sein, Unebenheiten auf der Außenfläche des kreiszylindrischen Rohrabschnitts zu bearbeiten (z.B. durch Abschleifen o.ä.). Sollten Korrekturen erforderlich sein, wird der vorläufige Umlauf so lange wiederholt, bis schließlich die Schweißnaht erzeugt werden kann.Then the rotating device 22 is used to describe a revolving movement along an arc of a circle around the circular-cylindrical tube section. During this rotation, it is checked whether the distance between the welding needle located in the holder 21 and the outer wall of the circular-cylindrical tube section corresponds to the desired value for the intended welding process. By means of the distance sensing device 23, the distance between the welding needle and the outer wall of the circular-cylindrical pipe section can be changed within certain, very narrow limits during the revolution. This change serves to compensate for unevenness on the outer wall of the circular-cylindrical tube section. Furthermore, very small deviations from the ideal centering of the pipe section relative to the rotating device 22 can be compensated for. If, during this preliminary rotation, it is determined that the distance sensing device 23 is running against preset limits, the orientation of the first jaw 6 and the centering of the circular-cylindrical pipe section must be checked. It may also be necessary to process unevenness on the outer surface of the circular-cylindrical tube section (e.g. by grinding or the like). Should corrections be necessary, the preliminary cycle is repeated until the weld can finally be produced.

BezugszeichenlisteReference List

11: Fixiervorrichtungfixation device
22: erster Greifarmfirst gripper arm
33: zweiter Greifarmsecond gripper arm
44: Drehachse erste KlemmbackeAxis of rotation of the first jaw
55: Drehachse zweite KlemmbackeAxis of rotation of the second clamping jaw
66: erste (fixierbare) Klemmbackefirst (fixable) clamping jaw
77: zweite (frei drehbare) Klemmbackesecond (freely rotatable) clamping jaw
88th: Fixierung erste Klemmbacke (minimaler Durchmesser)Fixation of the first clamping jaw (minimum diameter)
99: Fixierstiftfixing pin
1010: Fixierung erste Klemmbacke (maximaler Durchmesser)Fixation of the first clamping jaw (maximum diameter)
1212: Fixierung erste Klemmbacke (zweitgrößter Durchmesser)Fixation of the first clamping jaw (second largest diameter)
1313: Anlagekörperplant body
1414: Befestigungsmittel für AnlagekörperFastening means for plant bodies
1616: Greifarm mit KlemmbackeGripper arm with clamping jaw
1818: Spannhebel GreifarmeClamping lever gripper arms
1919: Krümmungsradius der KlemmbackeRadius of curvature of the jaw
2121: Halterung SchweißnadelWelding needle holder
2222: Rotiervorrichtung SchweißnadelRotating device welding needle
2323: Abstandstastvorrichtungdistance sensing device
3131: Fadenkreuzcrosshairs
3232: kreiszylindrischer Rohrabschnitt (minimaler Durchmesser)circular-cylindrical pipe section (minimum diameter)
3333: kreiszylindrischer Rohrabschnitt (maximaler Durchmesser)circular-cylindrical pipe section (maximum diameter)

Claims

Fixing device (1) for fixing a pipe welding device to a dimensionally stable, in particular circular-cylindrical pipe section (32, 33) to be welded, the fixing device (1) having: a rotating device (22) for rotating a welding head of the pipe welding device in particular in the shape of a circular arc about an axis of rotation; a gripping device comprising a first gripping arm (2) having attached thereto a first jaw (6) having a first concave clamping surface and a second gripping arm (3) having attached thereto a second jaw (7) having a second concave clamping surface, wherein: the first Clamping jaw (6) is attached to the first gripping arm in such a way that it can be fixed in different orientations (8, 10, 12) relative to the first gripping arm (2), each of which corresponds to an associated pipe diameter; the second jaw (7) is mounted on the second gripper arm so as to be freely rotatable relative thereto over a predetermined angular range about a pivot axis parallel to the axis of rotation of the tubular portion (32, 33); and the gripping device is configured to fix the pipe welding device to the pipe section (32, 33) by means of one of the jaws via their concave clamping surfaces on the pipe section (32, 33) exerted clamping action from an open position to a closed position dependent on the currently selected and fixed orientation (8, 10, 12) of the first clamping jaw with a reduced distance between the concave clamping surfaces compared to the open position, in the axis of symmetry of a dimensionally stable circular-cylindrical pipe section (32, 33) which is clamped between the concave clamping surfaces of the clamping jaws (6, 7) and running parallel to the axis of rotation of the rotating device (22) deviates from the axis of rotation by a maximum of a specified amount of at most 2% of the diameter of the pipe section ( 32, 33) is spaced apart.

Fixing device (1) after claim 1 wherein the first clamping jaw (6) is mounted on the first gripping arm (2) so as to be rotatable about an axis (4) parallel to the axis of the pipe section (32, 33) over a predetermined angular range; and wherein the first clamping jaw (6) relative to the first gripper arm (2) by means of a rotary movement about the axis running parallel to the axis of the tube section (32, 33) in various selectable orientations (8, 10, 12), each corresponding to an associated diameter of the tube section (32, 33), can be brought and fixed in these orientations (8, 10, 12).

Fixing device (1) after claim 2 , wherein the second jaw (7) is identical to the first jaw (6).

Clamping jaw (6) for fixing a pipe welding device to a dimensionally stable, in particular circular-cylindrical pipe section (32, 33) to be welded to a fixing device (1), for attachment to a gripping arm (2), the clamping jaw (6) relative to the gripping arm (2) in can be fixed in various selectable orientations (8, 10, 12), each of which corresponds to an assigned diameter of a pipe section (32, 33).

clamping jaw (6). claim 4 wherein: the clamping jaw (6) can be attached to the gripping arm (2) so as to be rotatable about an axis (4) running parallel to an axis of the pipe section (32, 33) over a predetermined angular range; and the clamping jaw (6) relative to the gripping arm (2) by means of a rotary movement about the axis (4) running parallel to the axis of the tube section (32, 33) in various selectable orientations (8, 10, 12), each corresponding to the associated diameter of the tube section (32, 33), can be brought and fixed in these orientations (8, 10, 12).

clamping jaw (6). claim 4 or 5 wherein: for each diameter of the tubular section (32, 33) there is a first bore on the jaw (6); and the clamping jaw can be fixed by means of an inserted fixing pin (9) through the respective first hole in a second hole of the gripping arm (2).

Clamping jaw (6) according to one of Claims 4 - 6 , wherein a radius of curvature of a concave clamping surface of the clamping jaw (6) facing the pipe section (32, 33) is smaller than half a minimum diameter of the pipe section (32, 33), so that the clamping jaw (6) with the ends of the outer surface of the pipe section (32, 33) facing concave clamping surface on the pipe section (32, 33).

Clamping jaw (6) according to one of Claims 4 - 7 Having at least one contact body (13) which is attached to the clamping jaw (6) in an area on which the pipe section (32, 33) rests against the clamping jaw (6).

clamping jaw (6). claim 8 , wherein the contact body (13) is made of a material that has a lower hardness than a material from which the circular-cylindrical tube section (32, 33) is made in particular.

Method for fixing a pipe welding device to a dimensionally stable, in particular circular-cylindrical pipe section (32, 33) to be welded in a fixing device (1), which has the following: a rotating device (22) for rotating a welding head of the pipe welding device in particular in the shape of a circular arc about an axis of rotation; a gripping device comprising a first gripping arm (2) having attached thereto a first jaw (6) having a first concave clamping surface and a second gripping arm (3) having attached thereto a second jaw (7) having a second concave clamping surface; wherein: the first clamping jaw (6) is attached to the first gripping arm in such a way that it can be fixed selectively in different orientations (8, 10, 12) relative to the first gripping arm (2), each of which corresponds to an assigned diameter of the circular-cylindrical tube section; the second clamping jaw (7) is attached to the second gripping arm in such a way that it is freely rotatable relative to the latter over a predetermined angular range about an axis of rotation running parallel to the axis of the in particular circular-cylindrical tube section (32, 33); with the steps: fixing the attached to the first gripper arm (2). first clamping jaw (6) relative to the first gripping arm (2) in an orientation (8, 10, 12) corresponding to the outer diameter of the pipe section (32); Gripping the pipe section (32, 33), in particular circular-cylindrical, to be welded with the gripping device; in that, in order to fix the pipe welding device to the pipe section (32, 33), the gripping device is moved from an open position to one of the currently selected and fixed orientation of the first clamping jaw by means of a clamping action exerted by the clamping jaws via their concave clamping surfaces on the pipe section (32, 33). dependent closed position with a reduced distance between the concave clamping surfaces compared to the open position, so that in the closed position an axis of symmetry running parallel to the axis of rotation of the rotating device (22) of a dimensionally stable, in particular circular-cylindrical pipe section (32, 33 ) is spaced from the axis of rotation by a maximum of 2% of the diameter of the pipe section (32, 33) by a fixed amount by the second clamping jaw (7) about an axis of the circular-cylindrical pipe section (32, 33) running parallel Ach se is rotated.