DE1765080A1

DE1765080A1 - Vorrichtung zum selbsttaetigen Verschweissen von Rohren in Rohrboeden

Info

Publication number: DE1765080A1
Application number: DE19681765080
Authority: DE
Inventors: Arne Edlund; Puls Juergen Siegfried
Original assignee: KJELLBERG ESAB GmbH
Current assignee: KJELLBERG ESAB GmbH
Priority date: 1967-03-31
Filing date: 1968-03-29
Publication date: 1969-12-04
Also published as: GB1172663A; FR1558830A

Description

Vorrichtung zum selbsttätigen Verschweissen von Rohren in Rohrböden.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Verschweissen von Rohren in Rohrböden, bei welcher ein Schweisskopf in einem Gestell, welches mit einem Fandgriff und mit einem zur Befestigung des Gestells auf dem Rohrboden dienenden Spann-Elektromagneten versehen ist, mittels eines kraftangetriebenen Tragglieds um eine auf den Rohrboden senkrecht*³ Achse drehbar gelagert ist, wobei zur Ausrichtung der Drehachse des Schweisskopfes in Bezug auf die Achse des zu verschweissenden Rohres-ein unten mit einem Zentrierdorn oder einem sonstigen Zentrierkörper, versehener, in der Drehachsrichtung verschiebbar gelagerter Zentrierbolzen vorgesehen int, welcher durch eine Feder gegen eine von dem Rohrboden zurückgeschobene Ruhelage gedrückt wird.

Vorrichtung dieser Art ist durch die Veröffentlichung des Gebrauchsmusters TTr. 1.924.474 bekannt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung ist ausser dem Spannmagneten mindestens ein weiteres Stützglied auf der dem Spannmagnet abgewandten Seite des Schweisskopfes vorgesehen. Bei der ^fitrierung der Vorrichtung wird der Zentrierbolzen von Schweisser mit der rechten Hand angefasst und nach unten redrückt, während das eine der beiden Handgriffe der Vorrichtung mit der linken Hand angefasst ist. Nach bewirkter Zentrierung wird der Schweissvorgang vom Schweisser durch

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Betätigung eines an dem zweiten Handgriff vorgesehenen Tastschalter ausgelöst. Diese Arbeitsweise ist etwas umständlich und unbequem, vor allem in Betracht darauf, dass sie im laufe einer Arbeitsaufgabe vielleicht tausendmahl oder mehr wiederholt zu werden braucht.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gestell, welcher nur von dem einzigen, vorzugsweise als Topfmagnet ausgebildeten Spann-Elektromagneten getragen wird, mit einem seitlich neben dem Handgriff angeordneten Hebel versehen ist, welcher mit dem Zentrierbolzen in der Weise gekoppelt ist, dass die Bewegung des Hebels gegen den Handgriff den Zentrierbol^en nach unten in die Eingriffslage bewegt. Der Schweisser wird dadurch befähigt, den Einstellungsvorgang unter Verwendung nur der einen Hand bequem durchzuführen, ohne die Hand vom I^T?.ndgriff zu bewegen. Die Tatsache, dass das Gestell nur von dem Spannmagneten getragen wird, erleichtert die Einstellung und ermöglicht ausserdem die Verschweissung auch solcher Rohre, die unmittelbar neben einer am Aussenrande den Rohrbodens gegebenenfalls vorhandenen Wand liegen.

Weitere Einzelheiten untf Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eine^ in der Zeichung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung hervor.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Schweissgeräts, wobei einige Teile im Querschnitt dargestellt sind.

Die Figuren 2 bis 5 stellen Einzelheiten des Gerätes in grösserem Massstabe dar. Es zeigt

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-TI der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der linie III-III der Fig. 1, welcher die Ausführung der mechanischen Kupplung zwischen dem Zentrierbolzen und dem Hebel veranschaulicht, Fig. 4 eine Seitenansicht der Kupplung, wobei gewisse Teile im Schnitt dargestellt sind,

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Pig. 5 einen Schnitt nach, der Linie V-V der Pig. 1. Pig. 6 zeigt das Gerät zusammen mit reinem Schaltdiagramm der zugehörigen elektrischen Vorrichtungen.

Das Gestell 1 des Gerätes ist mit einem Spannmagneten 2 und einem Handgriff 3 versehen. Ein als Pührung eines Zentrierbolzens 7 dienender* Rohr 6 wird von einer lagerhülse 5 drehbar unterstützt. Die Lagerhülse ist in einem elektrisch isolierenden, -im Gestell befestigten Tragglied eingesetzt. Eine rinnenförmige Verlängerung 6a des Führungsrohres 6, welche nach unten nus der Lagerhülse 5 hinausragt, ist mit einem Schweisskopfhälter 8 versehen, in welchem ein für das TIG-Schweicsen (Idchtbogenschweissen mit nicht abschmelzender Elektrode in inertem Gas) eingerichtetes Schweisnkopf 9 radial einstellbar befestigt ist. Das SchweisFkopf wird mit üchweissgtroja^und Schutzgas durch die Verlängerung 6a versorgt, deren Wand einen Gaskanal 10 umschliesst, densen untere Mündung mit dem Sohweisskopf durch ein biegr^mer Pohr 29 verbunden ist. Der Gaskanal 10 steht oben mit einer Ringnut des Kontaktglieder 11 in Verbindung, welcher einem Absatze des Pührungcrohres 6 anliegt. Die Ringnut ist wiederum durch einen im Eont!»ktgl3 ed 11 vorgesehenen Kanal mit dem Rohr 1Λ verbunden, welcher sowohl an eine Schutzganleitun^ als auch an ein Sch\7ei~sntromkabel 15 angeschlossen ict. Der Zentrierbolnen ist unten mit einem konischen Sentrierkörper 17 versehen. Der Zentrierkörper und der Zentrierbolsen sind im wesentlichen rund, aber sind °n der dem Gchweirslropf 9 zugewandten Seite mit einer Ausnelimunp¹ versehen, welche genügend tief und breit ist, um einen T^ril den Sohv-pisskopfes aufnehmen zu können. Diese Anordnung hr.t zum Zweck, die Einstellung des Schweisskopfes auf besonders kleine Schweissradien zu erlauben. Der obere, dünnere ^iI öler Stiel 18 des Zentrierbolzens ist durch einen Stift 19 mit einer längs des Pührungsrohres 6 verschiebbaren Hülse 20 verbunden, indem der Stift durch zwei Längsschlitze des Führungsrohres (Pig. 4) hindurchgeführt ist. Die Hü]ro 20 ist aussen mit ^iner Ringnut versehen, in

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welche ein hufeisenförmiger Mitnehmer 21 (Pig. 3» 4) hineingreift. Der Mitnehmer ist zwischen den Schenkeln 22, 23 eines Hebels 24 schwenkbar befestigt. Der Hebel ist um Lagerzapfen 25 drehbar, welche am Gehäuse 26 eines vom Gestell getragenen elektrischen Motors befestigt sind. Das Führungsrohr 6 wird vom Motor durch ein TJebersetzungsgetriebe 27 angetrieben, wobei als Kupplung zwischen der langsamen Welle des Getriebes und dem Führungsrohr 6 eine elektrisch isolierende Hülse 28 vorgesehen ist. Die Umdrehbewegung, welche dem Führungsrohre 6 somit erteilt wird, wird durch den Stift 19 auf den Zentrierbolzen 18, 7 übertragen. Eine zwischen der Hülse 20 und einem Absatz des Führungsrohres 6 eingepasste Schraubenfeder 39 dient dazu, den Zentrierbolzen normal in der in Fig. 6 dargestellten Ruhelage beizubehalten, in welcher der Zentrierkörper 17 vom Rohre 38 bzw. dem Rohrboden 37 entfernt ist. In dieser Lage betätigt der Hebel das Betätigungsglied eines am Gestell befestigten Tastschalters M, sodass der Tastschalter seinen Arbeitskontakt m schliesst. Der Handgriff 3 des Gerätes ist mit einem zweiten Tastschalter K versehen, der ebenfalls einen Arbeitskontakt k hat.

Das Gerät wird mit Schweissstrom durch einen Gleichetromerzeuger G versorgt (Fig. 6). Der Schweissstromkreis enthält den Arbeitskontakt i1 eines Zündrelais I. Das Schutzgas, z.B. Argon, wird aus einer Gasflasche 31 durch ein Reduzierventil 30 un*. eine mit einem Elektromagnetventil versehene Gasleitung 32 dem Geräte zugeführt. Der Schweiss-Stromkreis enthält ferner die Sekundärwicklung eines Transformators 34, dessen Primärwicklung in dem Stromkreis eines Hochfrequenzerzeugers H in Reihe mit einem Arbeitskontakt des Zündrelais T und einem Ruhekontakt si eines Schweissstromrelais S eingeschaltet ist. Ein Arbeitskontakt s2 des Sohweissstromrelaie S verbindet der Motor des Gerä+es, dessen Anschlussklemmen 40 in Fig. 6 dargestellt sind, mit einer Hilf spannung, welche °n den Klemmen 35, 36 lif?gt und von

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einer nicht gezeigten Hilfsspannungsquelle geliefert wird. Die elektrische Steuervorrichtung enthält ferner auch die Relais A, B, 0, Ό, E, F, I, N, deren Aufgaben und Arbeitsweise aus der folgenden Beschreibung der Wirkungsweise des iterates klar sein werden.

Es sei angenommen, dass das in ein Loch des Rohrbodens 37 eingepasste Rohr 38 mit dem Rohrboden durch eine Ringnaht zu verbinden ist, und dass das Sehweissgerät auf dem Rohrboden neben der Rohrmündung angebracht ist. Der Zentrierbolzen befindet sich noch in der zurückgezogenen lage (Fig. 6), Der Spannmagnet 2 i?t durch den folgenden Stromkreis erregt: Klemme 35» Arbeitskontakt m des Tastschalters M, Umschaltkontakt al des Relais A in der Ruhelage, Wicklung des Spannmagneto ?, Klemme 36. Bevor mit dem Schweissen angefangen werden kann, muss das Gerät in Bezug auf das Rohr 38 zentriert werden. Der Schweisser greift um den Handgriff 3 und bewegt den Hebel 24 nach oben (p.uf den griff zu). Der bisher durch den Hebel betätigte Schalter M geht in die Ruhelage zurück, in welcher der Kontakt m offen ist, sodass der Spannmagnet 2 aberregt wird. Der Schweisser stellt die Lage des Gerätes jetzt so ein, dass der Zentrierkörper mit dem ganzen Innenumkreis der Rohrkante eingreift. Sobald dies getan ist, und während nich der Zentrierkörper noch in der Eingriffslage befindet, betätigt der Schweisser kurz den Tastschalter K des Handgriffs. Der Arbeitskontakt k des Tastschalters schliesfst einen Stromkreis von der Klemme 35 über den Kontakt k, die Wicklung des Relais B, die miteinander parallelgeschalteten Wicklungen der Relais A und C und den Ruhekontakt d des Abschaltrelais D. Das Relais B spricht an und schliesst seinen Arbeitskontakt b, welcher den Kontakt k des Tastschaltern E kurzschliesst. Das Relais B bleibt somit erregt, y/enn die Betätigung des Tast3chalters K aufhört. Das Relais A spricht an und betätigt seinen Ilmschaltkontakt al und seinen Arbeitskontakt a2. Der Arbeitskontakt a2 schliesst einen von der Klemme 35 über den Kontakt a2 und die Wicklung des Spannmagnets 2 zur Klemme 36 verlaufenden Erregungsstromkreis des

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Spannmagnets. Der Spannmagnet verbleibt nunmehr erregt während des ganzen Schweissvorganges. Das gleichzeitig mit den Relais A und B ansprechende Relais C schliesst du^ch seinen Arbeitskontakt c einen Stromkreis von der Klemme 35 über den Arbeitskohtakt b, die Wicklung des Relais B, den Arbeitskontakt c, die Wicklung des Elektromagnetventils 33 und die damit parallelgeschaltete Wicklung des Relais E zur Klemme 36. Das Relais E spricht an und schliesst seinen Arbeitskontakt e. Das Elektromagnetventil 33 öffnet sich, sodass das Schutzgas dem Schweissgerät zugeführt wird.

Wenn der Schweisser den Hebel 24 loslässt (was er sofort nach der Betätigung des Tastschalters K tun kann), geht der Hebel in die in "Pig. 6 gezeigte Ruhelage zurück und betätigt dabei den Schalter M, wobei dessen Kontakt m einen von der Klemme 35 über den Kontakt m, den betätigten Umschaltkontakt al, den Arbeitskontakt e und die Wicklung dee Zündrelais I zur Klemme 36 verlaufenden Stromkreis schliesst. Das Relais I spricht an. Sein Arbeitskontakt i1 verbindet dabei den Schweisskopf mit dem Schweissstromerzeuger G, während der Arbeitskontakt ±2 den Hochfrequenzerzeuger H an die Primärwicklung des Transformators 34 einschaltet. Wenn der Lichtbogen gezündet wird, erregt der entstehende Schweissstrom das Schweissstromrelais S. Beim Ansprechen des Relais S unterbricht sein Ruhekontakt si den Primärst romkreis des Transformators 34, während sein Arbeitskontakt s2 einen Stromkreis von der Klemme 35 über die Wicklung des Zeitrelais T und den Arbeitskontakt s2 zur Klemme 36 und ausserdem einen Stromkreis von der Klemme 35 über die zwischen den Klemmen 40 liegende Motorwicklung und den Arbeitskontakt s2 zur Klemme 36 schliesst. Der Motor läuft an, sodass der Sehweisskopf in einer ringförmigen Bahn mit angemessener Geschwindigkeit bewegt wird. Gleichzeitig läuft das Zeitrelais T an. Das Zeitrelais ist so eingestellt, dass es seinen Arbeitskontakt t nach dem Ablaufe einer vorbestimmten Zeitdauer, welche einer Umdrehung des Schweisskopfes (annähernd) entspricht, schliesst. Beim Schliessen des Kontaktes t spricht

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das Relais P an, wobei sein Ruhekontakt f den Kurzschluss der Reihenschaltung des Tiderstanden 42 und der Wicklung des verzögert ansprechenden Relais L unterbricht, wobei diese Reihenschaltung in den Stromkreiß der Erregungsv/icklung des SchweissStromerzeugers G eingeschaltet wird. Die somit bewirkte Herabsetzung der Erregung des Schweissstromerzeugers ergibt eine Herabsetzung der Ausgangsspannune¹ und des Belastungsstromee des Schweisostromerzeugers. Das Relais I spricht mit Verzögerung an, wobei sein Ruhekontakt 1 in den Erregungsstromkreir des Generators G noch einen Widerstand 43 in Reihe mit der Erregungswicklung eines verzögert ansprechenden Relais H einschaltet. Der Schweissstrom "^rird somit um eine weitere Stufe herabgesetzt. Das stufenweise erfolgende Herabsetzen des Schweisrstromes am Ende des SchweissVorganges hat zum Zweck, das Entstehen solcher Schweissfehler (Krater, Risse) zu verhindern, welche sonst durch den plötzlichen Abfall des Schweipsstroms von ^ em vollen Betrag auf TTuIl verursacht werden können. Das Relais N schliefst mit Verzögerung seinen Arbeitokont.?.kt n, welcher den ErregungsStromkreis des Abnchaltrelais D schliefst. "Beim Ansprechen des Abschaltrelais D unterbricht sein Ruhekontakt d den Erregungsstroinkreis der Relais B, C und A. Bein Abfüllen der Relais A stell+ sein UmccheltkontPkt al d"n über den Arbeitskontakt m des Tastschalters M verlaufenden ^rregungsstromkreis des Spannmagnets 2 wieder hör. Der Spannmngnet 2 verbleibt somit erregt auch nach dem Abfallen des Relais A. Der Umschaltkontakt al unterbricht auch den ErregungsStromkreis des Zündrelais I. Das Zündrelais fällt ab, wobei sein Arbeitskontakt i1 das Schweissgerät vom Schreissstromerzeuger G abschaltet.

Das Relais C ist etwas abfallverzögert und fällt somit etwas später al3 das Relais A ab. Sein Arbeitskontakt c unterbricht. dab*»i den Erregungsstromkreis der Wicklung des Elektromp./rnetventils 33, sodass das Ventil geschlossen wird. Der Sch'.veinser kann i»tzt den Hebel 24 auf? Heue betätigen, wobei der Erregungsstromk^eis des Spannmagnets geöffnet wird, sodpss das Berät ^n ein anderes zu versclr.veissendes Rohr ver-

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retzt und in Bezug darauf ausgerichtet werden kann.

In dem beschriebenen Beispiele wurde angenommen, dass der Rohrboden aus einem magnetischen Werkstoff besteht. Das Gerät kann aber auch zum Yerschweissen von Rohrböden aus unraagnetischem Werkstoff, z.B. aus austenitischem nichtrostendem Stahl, verwendet werden. In diesem Falle verwendet man eine als Unterlage des Gerätes dienende, den Rohrboden teilweise deckende Hilfsplatte aus magnetischem Werkstoff , welcher mit dem Rohrboden durch geeignete Mittel, z.B. durch zwei oder mehrere in Löcher des Rohrbodens hineinragende Expandierbolzen, verbunden wird.

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Claims

— Q — Ansprüche

1. Vorrichtung zum selbsttätigen Yerschweissen von Rohren in Rohrboden, bei welcher ein Schweisskopf in einem Gestell, welches mit einem Handgriff und mit einem zur Befestigung des Traggestells auf dem Rohrboden dienenden Spann-Elektromagneten versehen ist, mittels eines kraftangetriebenen Tragglieds um eine auf den Rohrboden senkrechte Achse drehbar gelagert ist, wobei zur Ausrichtung der Drehachse des Schweisskopfes in Bezug auf die Achse des zu verschweissenden Rohres ein unten mit einem Zentrierdorn oder einem sonstigen Zentrierkörper versehener, in der Drehachsrichtung verschiebbar gelagerter Zentrierbolzen vorgesehen ist, welcher durch eine Feder gegen eine von dem Rohrboden zurückgeschobene Ruhelage gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dasn das Gestell, wolches nur von dem einzigen, vorzugsweise als Topfmagnet ausgebildeten^ Spann-Elektromagneten (2) getragen ist, mit einem seitlich neben dem Handgriff (3) angeordneten Hebel (24) vergehen ist, welcher mit dem Zentrierbol^en (7) in der Weise gekoppelt ist, dass die "Bewegung des Hebels gegen den Handgriff den Zentrierbolzen nach unten in die Eingriffslage bewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dps=s d^r Handgriff (3) mit einem Handschalter (K) zur Steuerung des Erregungsstromkreises des Spannmagneten versehen

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dass der Handschalter ein mit einem Arbeitskontakt (k) versehener Tastschalter'(K) ist, dessen Kontakt in dem gemeinsamen ErregungsStromkreis zweier Relais (A, B) eingeschaltet ist, deren eines (JL) einen in einem ErregungsStromkreis des Spann-Elektromagneten (2) eingeschalteten Arbeitskontakt (a2) und deren anderes (B) einen den Tastschalterkontakt (k) überbrückenden Arbeitskontakt (b) aufweist, sodass beide Relais wie auch der Spann-Elektromagnet erregt bleiben, wenn dor Tastschalterkontakt nach der Betäti- " wieder geöffnet wird.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erstgenannte Relais (A) mit einem zweiten Arbeitskontakt (al) versehen ist, welcher in Reihe mit dem Arbeitskontakt (m) eines zweiten Lastschalters (M) im Erregungsstromkreis eines Zündrelais (I) liegt, welches einen im Schweirsstromkreis liegenden Arbeitskontakt (i1) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei reicher der Sehweisskopf mit einer nicht abschmelzenden Elektrode versehen int, dadurch gekennzeichnet, da^n das Zündrelais (i) beim Ansprechen auch einen Hochfrequenzgenerator (H) in den ^chweissstromkreis einschaltet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dnpR das Petätigunjrsglied des zweiten Tastschalter (M) so angeordnet ist, dass es von dem Hebel (24) in dessen Ruhelage (vom Handgriff abgeschwenkten lage) betätigt vrird, damit das Zündrelais (I) selbsttätig beim Zurückziehen des Zentrierbolzens erregt wird.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Erregungsstromkreis der beiden Relais (A, B) euch einen Ruhekontakt (d) eines Relais (J)/ enthält, das durch eine zeitabhängige Steuervorrichtung (Zeitrelais ? und Relaiakette P, B,' H) nach Ablauf einer. vorbestimmten jSeit nach Schweiöebeginn erregt wird, sodass die beiden Relais (A, B) aberregt werden, und dass der zweite Arbeitskontakt (al) des ersteren (A.) der beiden Relais als !Feil eines TJmschaltkontaktes ausgebildet ist, deseen Ruhekontakt in eine» Brsegungsatromkreis des Spannoagneten (2) in Reihe mit dem Kontakt (m) dee durch den Hebel betätigbaren Tastschalter» (M) eingeschaltet ist ,/air Spannmagnet auch nach Abschluss des Schweissvorganges wirksam bleibt, bis der Schweieser den Hebel auf den Handgriff au bewegt.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 1, boi welchem der Schweisskopf am Tragglied seitlich einstellbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dans der Zentrierbolzen wie auch der Zentrierkörper gemeinsam mit dem Tragglied drehbar sind und eine im wesentlichen runde Querechnittsform aufweinen, wobei jedoch auf der dem "chweisskopf zugewandten Seite eine Ausnehmung zur Aufnahme mindestens eines Teiles des "ch'veisskopfn vorgesehen ist, um dar Einstellungsgebiet des Schweisskopfes gegen kleine Radien zu erweitern.

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