DE1946485C3 - Vorrichtung zum maschinellen Schweißen zylindrischer Werkstücke großer Abmessungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maschinellen Schweißen zylindrischer Werkstücke großer Abmessungen mit einer ringförmigen Plattform zum Abstützen des Werkstückes und wenigstens einer auf der ringförmigen Plattform abgestützten und um das «5 Werkstück herum verfahrbaren Schweißeinrichtung.

Das maschinelle Schweißen der Ringnähte von zylindrischen Werkstücken, zum Beispiel von Behältern, bzw. das Schweißen der Wurzelnähte von Dampfturbinenrotoren wird im allgemeinen unter Drehung dieser 6ϊ Werkstücke mit einer der Schweißgeschwindigkeit proportionalen Umfangsgeschwindigkeit durchgeführt. Dazu ist eine Vorrichtung bekannt (AU-PS 2 61 362), bei der die Plattform teilbar ist und mehrere, jeweils einer Schweißeinrichtung zugeordnete Aufspannvorrichtungen trägt die jeweils mit Hilfe eines der Plattform angeordneten Zahnantriebes um das Werkstück herum verfahrbar sind. Abgesehen von der Teilung der Plattform erfordern Lagerung, Führung und Antrieb der voneinander unabhängigen Aufspannvorrichtungen ein hohes Miß an konstruktivem Aufwand und große Präzision bei der Fertigung dieser VorrichtuLg, wenn die Schweißeinrichtungen, wie gewünscht längs des Umfangs des Werkstückes genau geführt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung der beschriebenen Gattung konstruktiv und funktionell zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß die Schweißeinrichtung auf einem gegenüber der ringförmigen Plattform drehbaren Tragring angeordnet ist der durch Schwerkraft auf der ringförmigen Plattform gehaJten ist und an dem ein Antrieb angreift

Bei dieser Vorrichtung sind Lagerung, Führung und Antrieb der Schweißeinrichtung bzw. der Schweißeinrichtungen dadurch verbessert daß die Schweißeinrichtung bzw. die Schweißeinrichtungen mit dem drehbaren Tragring zu einer Baueinheit vereinigt sind, wobei der Antrieb an dem Tragring selbst angreift Das vereinfacht nicht nur die Konstruktion sondern verringert auch den Aufwand bsi der Herstellung der Vorrichtung, weil die Toleranzen insbesondere zwischen der Schweißeinrichtung und dem zu schweißenden Werkstück zwangsläufig geringer sind. Die ringförmige Plattform und der Tragring werden ausschließlich durch Schwerkraft zusammengehalten. Der auf die ringförmige Plattform aufgesetzte obere Ring trägt die Schweißeinrichtung und dreht sich mit der zum Schweißen notwendigen Winkelgeschwindigkeit um das zu schweißende Werkstück. Die Fortbewegung der Schweißeinrichtung erfolgt mit Hilfe eines Schnecken-, Riemen- oder Friktionsgetriebes zweckmäßiger jedoch durch Kraftimpulse, die von Eiekti omagneten erzeugt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert; es zeigt

F i g. I teilweise und in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum maschinellen Schweißen von Rohren,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1, imbesondere für das Schweißen von Rohren großer Wandstärke,

Fig. 3 in schematischer Darstellung und teilweise geschnitten eine Vorrichtung zum maschinellen Schweißen von Dampfturbinenrotoren,

F i g. 4 eine Ansicht des Gegenstandes nach F i g. 3 in anderer Funktionsstellung,

Fig.5 in schematischer Darstellung und teilweise geschnitten eine Draufsicht auf einen Antrieb für einen Tragring der Vorrichtung zum maschinellen Schweißen zylindrischer Werkstücke,

F i g. 6 den Gegenstand nach F i g. 5 nach anderer Funktionsstellung,

F i g. 7 den Gegenstand nach F i g. 5 in einer weiteren Funktionsstellung.

Die in Fig. I dargestellte Vorrichtung dient zum maschinellen Schweißen von zwei zylindrischen Rohren I, 2. Zur Vorrichtung gehören eine ringförmige Plattform 3 und ein Tragring 4, der auf der Oberseite der ringförmigen Plattform 3 unter Zwischenschaltung von

in einer Kugelbahn rollenden Kugeln abgestützt und damit gegenüber der Plattform 3 drehbar ist

Die ringförmige Plattform 3 ist mit einer Befestigungseinrichtung an dem unteren Rohr 1 abgestützt. Die Befestigungseinrichtung besteht aus mehreren an die Unterseite der ringförmigen Plattform 3 angeschlossenen Hülsen 6 für darin geführte Schraubenspindeln 7, mit denen Zwischenstücke 8, die an ihren Enden polsterartige Gummibacken 9 tragen, in Richtung auf das untere Rohr 1 verstellt werden können. Durch Einstellung der Schraubenspindeln 7 kann das untere Rohr t in der Vorrichtung eingespannt und zentriert werden.

Der drehbare Tragring 4 trägt eine Konsole 10 mit einem Schweißkopf 111 an einer im einzelnen nicht is dargestellten SchweiBeinrichtung. Aa der Konsole 10 kann gegebenenfalls auch ein Sitz für eine Bedienungsperson befestigt werden.

Der Tragring 4 wird relativ zur ringförmigen Plattform 3 mit Hilfe eines Antriebes gedreht, zu dem ein Getriebe 10,39 gehört.

Je nach Größe des Durchmessers der zu verschweißenden Rohre 1,2 können drei bis zwölf Befestigungseinrichtungen an der Plattform 3 angeordnet werden.

Nach Fertigstellung der Ringnaht werden die Befestigungseinrichtungen gelöst und die Vorrichtung kann von den miteinander verbundenen Rohren getrennt werden.

Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform eignet sich insbesondere zur maschinellen Herstellung von jo Ringnähten an zylindrischen Werkstücken großer Wandstärke und/oder aus legierten Metallen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile. Bei dieser Ausführungsform sind an die Unterseite des Tragrings 3 Füße 14 angeschlossen, die unter Zwischenschaltung von Wärmeisolierungselementen 15 auf Konsolen 16 abgestützt sind, welche starr mit dem unteren Werkstück bzw. Rohr 1 verbunden sind. An die ringförmige Plattform 3 ist innenseitig außerdem ein Wärmeschutzschild 41 angeschlossen, der die funktionell wichtigen Teile der Vorrichtung ebenso wie Bedienungspersonen vor Strahlungswärme schützt

Bei den beschriebenen Ausführungsformen können auch mehrere Schweißeinrichtungen in symmetrischer Anordnung am Tragring 4 angeordnet werden, und zwar insbesondere in paarweiser Anordnung derart, daß die durch einen Schweißkopf erzeugte Naht durch die von dem anderen Schweißkopf verlegte Naht zugleich auch thermisch behandelt wird.

Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform dient zum maschinellen Schweißen von Rotoren 17 von Dampfturbinen. Die ringförmige Plattform 3 ist auf einem Tisch 18 montiert, an dessen Oberseite verstellbare Zentrier-und Klemmbacken 19 angeordnet sind, mit denen der Rotor 17 auf dem Tisch f8 zentriert und in der dargestellten Lage festgespannt werden kann. Zur Aufnahme des Wellenzapfens und der zugeordneten Wellenkupplung des Rotors 17 weist der Tisch 18 einen Korb 20 auf, an dessen Boden 21 die aus der Wellenkupplung des Rotors

17 vorstehenden Schrauben mit Hilfe von Muttern 22 und zwischengeschalteten Gummielementen 23 festgelegt sind.

Der Tisch 18 ist um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert, so daß der Rotor 17 mit dem Tisch

18 in eine horizontale Lage gekippt werden kann. Als μ Schwenklager sind rn gegenüberliegenden Seiten des Korbes 20 vorstehende Bolzen 24 angeschweißt, die in Lagerschalen 25 aus Wvichmetall gelagert sind. Die Lagerschalen 25 befinden sich an den oberen Enden von Lagerböcken 26, auf denen die ganze Vorrichtung abgestützt ist

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 trägt der obere Tragring 4 Säulen 27, an denen die Konsolen 10 mit zugeordneten Schweißköpfen 11 angeordnet sind.

Der Tisch 18 kann mittels einer in senkrechter Richtung zur Zeichnungsebene montierten Stütze fixiert werden. Die mit einem Kran auf den Tisch 18 gehobenen Elemente des Rotors 17 werden zweckmäßig mittels elektrischer Widerstandsheizkörper erhitzt und durch Schweißen von Wurzelnähten miteinander verbunden. Dann kann der Rotor 17 zusammen mit dem Tisch 18 und gegebenenfalls auch der Heizvorrichtyjig mit Hilfe des Krans in die in Fig.4 dargestellte waagerechte Lage gekippt werden. Zur Abstützung in waagerechter Lage dient ein Bock 28 mit zugeordnetem Lager 29 für den zugeordneten Wellenzapfen des Rotors 17. Das Lager 29 besteht im wesentlichen aus Rollen 30; die sich um horizontale Achsen freidrehen können, wenn sie vom Wellenzapfen des Rotors 17 mitgenommen werden. In dieser waagerechten Lage kann der Rotor 17 bei Drehung um seine Achse nach irgend einem automatischen Schweißverfahren fertiggestellt werden.

In dui F i g. 5 bis 7 ist die bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zum Drehen des Tragrings 4 mit angeschlossener Schweißeinrichtung dargestellt Der Tragring 4 wird dabei durch Kraftimpulse gedreht Das hat gegenüber anderen Ausfühningsformen den Vorteil, das Bewegungsungleichmäßigkeiten ohne die Verwendung von kostspieligen Konstruktionen und ohne einen Anspruch auf eine besonders genaue Bearbeitung innerhalb zulässiger Toleranzen gehalten werden können. Die zu bestimmten Zeitpunkten erforderlichen Verdrehungen des Tragringes 4 um ein geeignetes Maß werden durch tangential wirkende Kraftimpuise an symmetrischen Umfangspunkten des Werkstücks verwirklicht

Die in den Fig.5 bis 7 dargestellte Einrichtung besteht aus einem an der ringförmigen Plattform 3, an Stüczeiementen oder an anderer Stelle befestigten Lagern 31 für eine darin in achsiaier Richtung verschiebliche Welle 32, die an einem Ende über eine Feder 33 am zugeordneten Lager abgestützt ist und die am anderen Ende einen Weicheisenkern 34 trägt, vor dessen freier Stirnseite in einigem Abstand ein Elektromagnet 35 fest angeordnet ist Die Welle 32 trägt einen Kreuzkopf 36 mit einem darin gelagerten und senkrecht zur Welle 32 verschieblichen Stab 37, dessen eines Ende über rine Feder 38 am Kreuzkopf 36 abgestützt ist und an dessen anderes Ende ein Elektromagnet 42 über ein Gelenk 39 angeschlossen ist

Weih der Elektromagnet 42 hl einen nicht dargestellten Stromkreis geschaltet wird, zieht er sich und den Stab 37 in Richtung auf einen den Tragring 4 umgebenden Weichstrahlring 40 und haftet an diesem. Das erläutert F i g. 6. Nunmehr wird der Elektromagnet 35 in einen zugeordneten Stromkreis geschaltet, wobei er den Weicheisenkern 34 mit der Welle 32 anzieht Dabei wird auch der Stab 37 mit dem Elektromagneten 42 in Richtung der in F i g. 7 dargestellten Pfeile uewegt. Der Elektromagnet 42 nimmt den Weichstahlring 40 und damit den Tragring 4 in Umfangsrichtung mit. Die notwendige Verdrehung des Elektromagneten 42 wird durch das Gelenk 39 gesichert.

Wenn die Stromkreise des Elektromagneten 42 und 35 geöffnet werden, kehrt die Einrichtung unter der

Wirkung der Federn 33 und 38 wieder in die in F i g. 5 dargestellte Position zurück. Die Regelung der Umfangsgeschwindigkeit des Tragringes 4 erfolgt durch Änderung der Hublänge und der Impulsfrequenz.. Die maximale Größe der Verstellung entspricht der ί Entfernung zwischen dem Elektromagneten 35 und dem Weicheisenkern 4.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum maschinellen Schweißen zylindrischer Werkstücke großer Abmessungen mit einer ringförmigen Plattform zum Abstützen des Werkstücks und wenigstens einer auf der ringförmigen Plattform abgestützten und um das Werkstück herum verfahrbaren Schweißeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißeinrichtung (10,11) auf einem gegenüber der ringförmigen Plattform (3) drehbaren Tragring (4) angeordnet ist, der durch Schwerkraft auf der ringförmigen Plattform (3) gehalten ist und an dem ein Antrieb angreift

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Befestigungseinrichtung (6 bis 9; 14 bis 16) zwischen ringförmiger Plattform (3) und Werkstück (IX

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung eine an der ringförmigen Plattform (3) starr oder gelenkig angebrachte Hülse (6) für eine Spindel (7) aufweist, deren Ende (8) zur Abstützung am Werkstück (1) ein Polster (9) besitzt

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Plattform (3) in einem Schwenklager (24,2S) gehalten ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daS das Schwcnklager Lagerbocke (26) für in Gleitlagern (2S) gelagerte Lagerzapfen (24) aufweist

6. Vorrid..ung nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 5, dadurch gv kennzeichnet, daß die ringförmige Plattform (3) eine Führungsnut für Kugeln (S) aufweist auf den,:-, der Tragring (4) J5 abgestützt und verdrehbar ist

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der Antrieb für den Tragring (4) eine Welle (32) aufweist die in einem an der ringförmigen Plattform (3) angeordneten Lager (31) verschieblich gehalten ist und die an einem Ende einen Weicheisenkern (34) trägt dem ein an der ringförmigen Plattform (j) angebrachter Elektromagnet (35) zugeordnet ist, und daß die Welle (32) außerdem einen Kreuzkopf (36) mit einem darin verschieblichen Stab (37) trägt, der an seinem dem Tragring (4) zugewandten Ende einen Elektromagneten (42) aufweist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß der Elektromagnet (42) am Ende des so Stabes (37) gelenkig an diesen angeschlossen ist.