DE1949903A1

DE1949903A1 - Vorrichtung zum Verschweissen von Platten

Info

Publication number: DE1949903A1
Application number: DE19691949903
Authority: DE
Inventors: Barger John Joseph; Madewell George Robinson
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1968-10-10
Filing date: 1969-10-03
Publication date: 1970-04-23
Also published as: JPS5116030B1; ES372119A1; DE1949903B2; SE361837B; DE1949903C3; US3482076A; GB1265389A; FR2020331A1; CH508445A

Description

• Beschreibung .

zum Patentgesuch

der Combustion Engineering, Inc., Windsor, Connecticut, USA,

betreffend; .

"Vorrichtung zum Verschweißen von Platten"

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Die Erfindung betrifft eine Schweißvorricntung und insbesondere eine Vorrichtung zum Verschweißen dicker Platten, die zwischen sich einen schmalen, im wesentlichen senkrechten, geradwandigen Schweißschlitz haben.

Zum Schweißen dicker Platten ist es bei bekannten Vorrichtungen erforderlich gewesen, die Platten so auszurichten, daß der Schweißschlitz zwischen ihnen horizontal verlief. Eine beträchtliche Zeit und große Anstrengungen waren erforderlich, die Platten auszurichten und zum Schweissen vorzubereiten. Nach dem Ausrichten und der Vorbereitung waren massive und kostspielige Wende- und Positioniereinrichtungen erforderlich, um die Schweißnut oder den Schweißschlitz unter einen stationären Schweiß-Lichtbogen zu bringen.

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Die durch dieses'kostspielige und zeitraubende Verfahren hergestellte Schweißnaht war nicht immer vollständig zufriedenstellend, da die zum Verbinden der Platten erforderlichen Schv/eißtechniken dazu neigten, die Festigkeits- oder Zähigkeitseigenschaften der Platten zu verringern, und da in bestimmten Fällen eine Hochtemperatur-Austenitisierungs-Wärmebehandlung erforderlich war, um die gewünschten Eigenschaften wieder herzustellen. .

_ Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden und ein wirtschaftliches und äußerst wirksames Mittel zum Schweißen

dicker Platten zu schaffen, ist ein Verfahren entwickelt worden, durch das die zu verschweißenden Platten so ausgerichtet werden, so daß der Schweißschlitz oder die Schweißnut zwischen den Platten senkrecht steht. Dieses Verfahren ist in der am 10. April 1968 angemeldeten, auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragenen, noch im Prüfungsverfahren befindlichen US-Patentanmeldung Nr. 720,223 von Roy E. Lorentz, Jr., beschrieben. Obgleich die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist, ist sie besonders geeignet zum Durchführen des Verfahrens nach der US-Patentanmeldung 720,223.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zum Verschweißen dicker Platten zu vermeiden und eine zuverlässig arbeitende und einfach zu bedienende, in der Herstellung wenig kostspielige Vorrichtung zu schaffen, mit der sich derartige Platten in besonders zweckmäßiger Weise ohne zusätzliche Nebenarbeiten miteinander verschweißen lasten.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zum Verschweißen insbesondere dicker Platten, die wischen sich einen schmalen, im wesentlichen senkrechten, geradwandigen Schueißschlitz

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haben, ist gekennzeichnet durch einen relativ zu den zu verbindenden Platten verfahrbaren Grundrahmen, einen darauf montierten senkrechten Mastständer, eine an dem senkrechten Mastständer senkrecht einstellbare Trageinrichtung für einen daran in Richtung seiner Längsachse verfahrbaren horizontalen Träger, eine an dem horizontalen Träger hin- und herbewegbar gelagerte Schweißeinrichtung, eine Zuführrollenanordnung für die Versorgung der Schweißeinrichtung mit einem verbrauchbaren Schweiß-Elektrodendraht zum Formen einer Schweißnaht und durch eine automatische Steuereinrichtung zum Kontrollieren und Koordinieren der Schweißdrahtzufuhr, der Hin- und Herbewegung der Schweißeinrichtung und der senkrechten Einstellung der Trageinrichtung für den horizontalen Träger, so daß die Schweißeinrichtung über die Tiefe des Schweißschlitzes eine Vielzahl von Schweißwülsten oder -raupen aus dem verbrauchbaren Elektrodendraht ablagert, eine über der anderen, unter Bildung einer Schweißnaht über die Länge des senkrechten Schweißschlitzes.

Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt also im wesentlichen einen Grundrahmen, der auf einem Schienenpaar läuft für die Ausrichtung gegenüber den zu verschweißenden Platten· Auf dem Grundrahmen ist ein um seine Längsachse drehbarer senkrechter Mastständer montiert. Eine senkrecht einstellbare Tragschlittenanordnung läuft an dem Mastständer und unterstützt einen horizontalen Träger. An dem horizontalen Träger, der nach Art einer Schlittenführung ausgebildet ist, ist ein Seitenführungswagen hin- und herbewegbar, der ein Schweißgerät und eine Kipp- und Schweißdrahtzufuhreinrichtung für diese trägt.

Um das Schweißen dicker Platten durchzuführen, die so ausgerichtet sind, daß sie zwischen sich einen senkrechten Schweißschlitz haben, wird der horizontale Träger der Vor-

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richtung durch Bewegen des Grundrahmens auf den Schienen und Drehen des Mastständers um seine Längsachse parallel mit dem Schweißschlitz ausgerichtet«, Der Seitenführungswagen wird darin entlang dem Träger hin-und herbewegt, wobei das Schweißgerät den Schweißschlitz über dessen Tiefe durchquert. Die Kipp- und Schweißdrahtzuführeinrichtung führt automatisch verbrauchbaren Elektrodendraht zu dem Schweißgerät zu zur Bildung der Schweißwülste oder -raupen durch k herkömmliche Schweißverfahren, während sie das Schweißgerät bzw. dessen Schweißkopf derart um seine Längsachse neigt oder kippt, daß überlappende Wülste in dem Schweißschlitz angebracht werden. Wenn die Schweißwülste oder —raupen abgelagert sind, wird der horizontale Träger automatisch derart senkrecht eingestellt, daß eine gleichförmige Schweißnaht über die Länge des Schweißschlitzes oder der Schweißnut aufgebaut wird.

Zusätzlich ist eine Durchhang-Aufnahmevorrichtung vorgesehen, wodurch, verhindert wird, daß in dem verbrauchbaren Elektrodendraht während dessen Hin- und Herbewegung im Zusammenwirken-mit. dem- Schweißgerät'-ein Durchhang einj tritt. Eine erste Nabe oder Rolle ist an dem horizontalen Träger drehbar gelagert, und eine zweite Nabe oder Rolle ist auf der gleichen Achse wie die erste Rolle mit dieser drehfest verbunden. Eine, dritte Nabe oder Rolle ist im Abstand zu dem horizontalen Träger und'zu der ersten Nabe oder Rolle drehbar gelagert und ist mit der Zuführrolle für den verbrauchbaren Elektrodendraht verbunden. Ein erstes Seil verbindet die erste Nabe oder Rolle und die Schweißgerätanordnung, und ein zweites⁷ Seil verbindet die zweite und die dritte Nabe oder Rolle. Durch eine geeignete Wahl der Größen der drei Naben oder Rollen und der Zuführrolle kann eine proportionale. Bewegung der Hin- und Herbewegung des Schweißgerätes oder des Schweißköpfes durch die Seile auf die Zuführrolle übertragen werden, so

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daß, wenn das Schweißgerät oder der Schweißkopf zurückbewegt wird, die Zuführrolle sich um eine gleiche lineare Strecke dreht, um den verbrauchbaren Schweißdraht zurückzuziehen und um ein Durchhängen des Drahtes zu verhindern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Ih der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schweißvorrichtung nach der Erfindung, wobei unwesentliche Teile zur besseren Übersichtlichkeit v/eggelassen worden sind,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Rückansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei wiederum unwesentliche Teile zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen worden sind,

Fig. 4 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, der Ki pp- und Schweißdrahtzuführeinrichtung nach der Erfindung und deren Zuordnung zu dem horizontalen Träger,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Schweißgerätes der er— findungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 7 eine Boden- oder Unteransicht des Schweißgerätes nach Fig. 6, .

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Fig. 8 eine Schnittansicht des Schweißgerätes gemäß Linie 8-8 von Fig. 6,

Fig. 9 eine Schnittansicht gemäß Linie 9-9 von Fig. eines Teiles der Durchhang-Aufnahmevorrichtung und

Fig. 10 eine Endansicht des Schweißgerätes bzw. des

Schweißkopfes bei Anordnung in einem Schweißschlitz oder einer Schweißnut.

Fig. 1 bis 3 der Zeichnung zeigen die Gesamtkonstruktion der Vorrichtung 10 nach der Erfindung. Ein Grundrahmen 12 mit Rädern 14, 14·, die auf Schienen 16, 16» laufen, wird durch einen Motor 17 bekannter Bauart angetrieben. Auf dem Grundrahmen oder der Basis 12 ist ein Mastständer 18 mit einem Basisteil 18· montiert. Der Mastständer 18 ist um seine Längsachse drehbar durch einen Motor 19, der dazu dient, den Basisteil 18» des Mastständers 18 um das Mittellager 20 in den Sicherungsvorsprüngen 20^r zu drehen.

Eine Tragschlxttenanordnung 22 ist an dem Mastständer 18 senkrecht bewegbar montiert. An der Tragschlittenanordnung 22 angebrachte Stützen 48 tragen Führungsrollen 50, SO¹, die beiderseits der senkrechten Führungsschienen 52 des Mastständers 18 geführt sind. Die Tragschlittenanordnung 22, die einen dazu längsbewegbaren horizontalen Träger 24 trägt, ist an den Führungsschienen 52 mittels einer Schraubspindel 26 senkrecht einstellbar, während sie durch Führungsrollen 51 gegen seitliche Bewegung festgehalten wird. Die Schraubspindel 26, die von einem Motor 28 über einen Antriebsriemen oder -gurt 30 und ein Getriebe 32 angetrieben wird_? dient dazu, die Anordnung 22 zu unterstützen als auch zur Regulierung ihrer senkrechten Lage. Ein Seil 34 ist zusätzlich vorgesehen für die

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Halterung der Anordnung 22. Das über Seilrollen 38 und 40, wie in Pig. 3. gezeigt, geführte Seil 34 ist an einem Ende an einer Öse 36 an der Tragschlittenanordnung 22 befestigt und an dem anderen Ende an einem nicht gezeigten Gegengewicht in dem Gehäuse des Mastständers 18. Das Seil 34 und das Gegengewicht dienen zur Sicherung insofern, als sie die Tragschlittenanordnung 22 - und auch das, was diese ihrerseits trägt - bei mechanischem Versagen der Schraubspindel 26 halten.

Der horizontale Träger 24 trägt an seinem Vorderteil einen Seitenführungswagen 42, der entlang dem horizontalen Träger hin- und herbewegt wird. Der Seitenführungswagen 42 ■ trägt seinerseits eine Schweißkop'f- oder Schweißbrenneranordnung 44 und eine Kipp- und Schweißdrahtzuführexnrichtung 46 dafür. Fig. 4 ist eine detaillierte Ansicht der einstellbaren Lagerung des horizontalen Trägers 24 an der Tragschlittenanordnung 22 und der Lagerung des Seitenführungswagens 42 an dem horizontalen Träger 24. Die Tragschlittenanordnung 22 trägt Stützeinrichtungen 54 mit Führungsrollen 56, die mit Schienen 58 des horizontalen Trägers 24 zusammenwirken. Rollen 60 und Führungsnutstücke 62 (Fig. 2) dienen weiterhin der Führung des horizontalen Trägers 24 für eine horizontale Hin- und Herbewegung an der Tragschlittenanordnung 22. Der horizontale Träger 24 weist eine zusätzliche Führungsschienenanordnung 64 auf, entlang der die Führungsrollen 66 der 'Tragstützen 68 des Seitenführungswagens 42 hin- und herlaufen.

Die Hin-und Herbewegung des Seitenführüngawagens 42 wird erreicht durch den doppelt wirkenden Seilzylinder 70 (Fig. 5). Der Zylinder 70 hat an jedem Ende, wobei lediglich ein Ende gezeigt ist, einen an dem horizontalen Träger 24 angebrachten Support 72. Jeder Support 72 hat gegabelte Abschnitte 74, in denen eine Seilrolle 76 (Fig. 4) gelagert

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ist, über die ein Betätigungsseil 78 geführt ist. Das Seil ist an seinem Mittenpunkt an einem Tragstück oder einer Konsole 80 befestigt, die wiederum an dem Seitenführungswagen angebracht ist. Die Hin- und Herbewegung des Seiles 78 durch den doppelt wirkenden Seilzylinder 70 führt somit zu der Hin- und Herbewegung des Seitenführungswagens 42 zu dem weiter unten erläuterten Zweck.

An dem Seitenführüngswagen 42 ist eine Kipp- und

W Schweißdrahtzuführeinrichtung 46 angebracht. Die Kipp- und Schweißdrahtzuführeinrichtung 46 weist eine Konsole 82 auf, die ein Stützlager 84 für einen mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufenden Motor 86 trägt. Der Motor 86 treibt eine Schnecke 88 an, die auf der in den Lagern 90 . und 91 gelagerten Motorwelle 89 angebracht ist. An der Konsole 82 ist ebenfalls eine Hohlwelle 92 gelagert, auf der ein mit der Schnecke 88 in Zahneingriff stehendes Ritzel 94 befestigt ist. Das Ritzel 94 ist als ein Segment einer Konsole 96 geformt oder auf andere Weise damit verbunden, die einen an einer Motorstützkonsole 99 befestigten Teil 98 hat, der einen Drahtzuführmotor 100 trägt. Mit dem Drahtzuführmotor 100 ist die Schweißgeräte-' oder Schweißbrenneranordnung 44 mittels einer Kupplung 102 verbunden.

Wie am besten in Fig. 6 bis 8 gezeigt, umfaßt die Schweißgeräte- oder Schweißbrenneranordnung 44 ein längliches Gehäuse 104 mit einem abwärts ge rieh" te ten Spitzenabschnitt 106. Eine Metallplatte 108 mit einer Klemmenöffnung 109dient als elektrisches Anschlußstück für das Schweißgerät.-.Ein mit der Platte 108 verbundener Zylinder ■" 110 dient d!er zweifachen Aufgäbe der Führung eines ver— brauchbaren Elektrodendrahtes 112 durch seine Bohrung 114 CFig. 8) und der Schaffung einer Verbindung zu der Kupplung 102 -der*' Kipp-' und SchweiBdrahtzuführeinrichtung 46, ' und ■

zwar an dem Abschnitt 116. Ein sogenanntes Fluid-Anschlußgehäuse 118 ist an der Platte 108 durch Bolzen 120 befestigt. Dieses Gehäuse 118 enthält Kühlmittelanschlüsse 122, die mit Leitungen 124 für die Zufuhr von Kühlmittel zu dem Gehäuse 104 des Schweißgerätes in Verbindung stehen, um den Schweißgerätekopf oder -brenner auf Betriebstemperaturen zu halten. An dem Gehäuse 104 und an dem oberen Teil des Zylinders Ho sind Platten 126 angebracht, die eine Anschlußkammer für eine Fluß- oder Schweißmittel-Einlaßleitung 128 bilden. Diese Flußmittel-Einlaßkammer steht in Verbindung mit einem Durchlaß 130 in. dem Gehäuse 104 für die Abgabe oder Ablagerung von Fluß- oder Schweißmittel vor dem verbrauchbaren Elektrodendraht 112 während des Sehweifivor- . ganges. Das Gehäuse 104 dient auch als ein Durchlaß für den verbrauchbaren Elektrodendraht 112 zu dem abwärtsgerichteten Endabschnitt 106, der davon an dem Schw.eißspitzen-Ausrichtabschnitt 132 ausgeht. Dieser Abschnitt 132 hat Seiten-Schutzkissen 134 für den im folgenden erläuterten Zweck. ...'.....""

Am hinteren Ende des Horizontalträgers 24 ist
eine Zuführrollenanordnung136 für den zu verbrauchenden Schweißelektrodendraht angeordnet. Ein Tragstück 138
unterstützt einen Zapfen oder eine Achse 140, auf der
eine Zuführrollenspule 142 drehbar gelagert ist. Die
Spule oder Haspelrolle 142 hat mehrere Arme 144, von denen lediglich einer gezeigt ist,· die mit einer Drahtrollen- , halteeinrichtung 146 verbunden sind. Der verbrauchbare
Elektrodendraht 112 ist in der Halteeinrichtung 146 unter- -_; •gebracht und wird von dort zu der Schweißkopfanordnung geleitet^ wobei er an einzelnen Stellen entlang seiner
Länge durch Führungshülsen 148 geführ-t ist.

In Verbindung mit der Zuführrollenanordnung 136 ist eine neuartige Durchhang-Aufnahmeeinrichtung vorgesehen,.

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um das Auftreten von Durchhängen in dem Elektrodendraht zwischen der Schweißkopf anordnung 44 und der Zuführrollenanordnung zu verhindern. An dem hinteren Ende des Trägers 24 ist eine Nabenanordnung 150 montiert. In dem Gehäuse 152 der Nabenoder Rollenanordnung 150 ist eine erste Nabe oder Rolle 154 angeordnet und mit einer zweiten Nabe oder^RoIIe 156 zur gemeinsamen Drehung um einen Zapfen oder eine Achse 158 (Fig. 9) verkeilt. Ein erstes Seil 160 istum die Nabe oder Rolle 154 herumgelegt und an dieser an einem Ende durch das Verbindungsstück 162 befestigt. Dieses Seil läuft entlang dem Horizontalträger 24 durch das Schutzgehäuse 164 zu einem AnsGhlußstück 166 für das andere Seilende an dem Seitehführungswagen 42. Eine Seilrolle 168 ist mittels einer Achse 170 an dem Träger 24 drehbar gelagert. Die Seilrolle 168 ist eine Umlenkrolle, durch die, wenn das Seil 160 über die Rolle 168 läuft, die Bewegung des Seitenführungswageas 42 zu einer im allgemeinen proportionalen Bewegung des Seiles 160 in einer zu der Bewegung des Seitenführungswagens 42 entgegengesetzten Richtung führt. "

Die Spule 142 der Züführrollenanordnung 136 ist von einer dritten Nabe oder Rolle 172 umgeben. Um den Umfang der Rolle oder Nabe 172 ist ein Bremsband 174 herumgelegt, dessen Spannung durch die federbelastete Einstelleinrichtung 176 einstellbar ist. Ein zweites Seil stellt die Verbindung her zwischen der dritten Nabe oder Rolle 172 und der zweiten Nabe oder Rolle 156 und ist an seinen' Enden an die entsprechenden Naben oder Rollen angeschlagen. Die drei Rollen oder Naben 154, 156, 172 und die Drahtzu- r führrol.le in der Halterung 146 sind so bemessen, daß das Verhältnis des Durchmessers der ersten Nabe oder Rolle zu ' dem Durchmesser der zweiten Nabe oder Rolle gleich dem Ver-

hältnis des Durchmessers der"Zuführrolle- zu dem Durchmesser der dritten Nabe oder Rolle ist* Somit resultiert die Drehung

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der. ersten Nabe oder Rolle entsprechend der Wirkung des Seiles 160, als repräsentativ für die Hin- und Herbewegung des Seitenführungswagens 42, in einer proportionalen Drehung der Zuführrolle für den verbrauchbaren Elektrodendraht in der Weise, daß die Zuführrolle rückgespult wird, wodurch ein Durchhang in dem Elektrodendraht 112 vermieden wird. Es versteht sich natürlich, daß diese neuartige Durchhang-Aufnahmevorrichtung in Verbindung mit jeder anderen, geeigneten Draht-Zuführroilenanordnung Verwendung finden kann und nicht auf die besonders dargestellte Anordnung beschränkt ist.

An dem Horizontalträger 2'4 sind Bedienungstafeln und 186 angebracht. Die Tafel 184 enthalt die erforderlichen Steuerschalter zum Einschalten des genauen Arbeits- oder Betriebs ablauf es des Schweißverfahrens, wie in folgenden erläutert. Die Tafel 186 enthält stoppuhrahnIiehe Zeitschalter, die die Betriebszeiten des Motors 86, des doppeltwirkenden Seilnylinderr- 7o bzw. des Motors 28 regeln. Die Lage dieser Tafeln an dr-τ Träger 24 erleichtert die Kontrolle der Vorrichtung oder des Gerätes durch die Bedienungsperson, die dadurch unmittelbar neben dem Arbeitsbereich stehen kann. Hit dem Träger 24 ist auch ein Schweißmittelbehälter 19-4 verbunden, der auf einstellbaren Stütsstreben 196 aufruht xmd der Zufuhr von Schweißmittel zu der Schweißgeräteoder Schweiß-iopifanordnung 44 durch die Leitung 198 dien⁴:. Unterhalb der Trägers 24 ist eine Aufhängung 2CG vorgesehen für einen Drucklufthammer 202, der von der Bedienungsperson dazu verwendet werden kann, während des Schweißverganges gebildete I-ichtbogen-Schlackeneinschlüsse zu entfernen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung: arbeitet folgendermaßen. Die z." verschweißenden Werkstücke sind so ausgerichtet, d?:"· cir:-irr. wesentlicher: senkrechter Schweifisohlitz,

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BAt ORIGINAL

der eine größere Länge hat als er tief ist und der allgemein parallele, gerade Seitenwandungen aufweist, nach dem in der US-Patentanmeldung Nr. 720,223 beschriebenen Verfahren gebildet ivrird. Der Grundrahmen 12 wird dann durch den Motor 17 entlang den Führungsschienen 16, 16¹ bewegt, so daß der horizontale Träger 24 allgemein mit dem senkrechten Schweißschlitz ausgerichtet ist. Der Mastständer 18 wird dann für die Endausrichtung durch den Motor 19 um seine Längsachse gedreht. Der Motor 28 wird in Gang gesetzt, um die Tragschlittenanordnung 22 an den Schienen 52 auf die besondere Höhe anzuheben oder abzusenken, bei der mit der Schweißnaht zu beginnen ist, woraufhin der horizontale Träger 24 gegenüber der Tragschlittenanordnung 22 in Längsrichtung bev/egt wird, bis sich sein Vorderende neben dem senkrechten Schweißschlitz zwischen den Werkstücken befindet. Nach genauer Ausrichtung betätigt die Bedienungsperson die geeigneten Steuerschalter an der Tafel 184, damit das Schweißgerät so arbeitet, daß es eine besondere gewünschte Schweißnaht herstellt. Derartige gesteuerte Arbeitsvorgänge oder Operationen schließen beispielsweise Träger-Vorlauf-und -Rücklauf geschwindigkei ten, das Haß der Geschwindigkeitsänderung des Trägers zum Ausgleich von Änderungen in der Schweißschlitztiefe, die Fluß- oder Schweißmittelzufuhr zu dem Schweißgerät bzw. dem Schweißkopf und die erforderliche Schweißspannung für die Bildung geeigneter Schweißwülste oder -raupen ein. Die Bedienungsperson stellt auch die Zeitschalter in der Steuertafel 186 ein. Durch diese Regelung steuert und koordiniert er die Hin- und Herbewegung des Seitenführungs-.v/agens 42, den Betrieb des Motors 86 (zum Kippen oder Neigen des Schweißgerates bzw. des Schweißkopfes um seine Längsachse) und den Betrieb des Motors 28 für den senkrechten Vorschub des Horizontal trägers 24, wobei eine derartige Koordinierung erforderlich ist, um die gewünschte Schweißnaht richtia aufzubauen, . ■

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Wenn die Steuergeräte und die Energie zu dem Schweißgerät oder Schweißbrenner eingestellt sind, kann die Vorrichtung in Betrieb gesetzt werden. Der doppelt wirkende Seilzylinder 70 wird den Seitenführungswagen 42 hin- und herbewegen, was dazu führt, daß die Schweißkopfanordnung 44 den Schweißschlitz über seine Tiefe durchquert. Wenn die Wülste des verbrauchbaren Elektrodendrahtes 112 abgelagert sind, wird durch den Drahtzuführmotor 100 weiterer Draht zu der Schweißkopfanordnung 44 zugeführt. Zwischen aufeinanderfolgenden Durchgängen der Schweißkopfanordnung 44 durch den Schweißschlitz arbeitet der Motor 86 für eine besonders eingestellte Zeit, die beispielsweise durch einen der Zeit^ schalter der Tafel 186 vorgegeben ist. Beim Betrieb des Motors 86 wird die Schnecke 88 angetrieben, die ihrerseits das Zahnritzel 94 antreibt, um die Tragkonsole 96 zu kippen. Dies führt zu einem Kippen des Drahtzuführmotors 100 und der damit gekuppelten Schweißkopfanordnung 44 um einen Winkel von etwa 1 bis 3°. Dieses Kippen um die Achse A (bei etwa 2/3 der Hohe des Schweißkopfes, wie in Fig. 10 gezeigt) gestattet die Ablagerung von einander überlappenden Schweißwülsten oder -raupen W. Durch die besondere Lage der Achse A berühren die Seiten-Schutzkissen oder ^-polster 134 die Seitenwandungen der Werkstücke P beim Kippen der Schweißkopfanordnung 44 um die Achse, um dadurch den unteren Teil des Gehäuses 104 am Berühren der Seitenwände (und auch am Erzeugen eines unerwünschten Lichtbogens dazwischen) zu hindern, während zur gleichen Zeit der obere Abschnitt des Gehäuses 104 im Abstand von den Seitenwandungen gehalten wird. Die Berührung der Polster oder Kissen 134 mit den Seitenwandungen dient auch als Maß für den Elektrodendraht zu der Seitenwandung, was auch für- einen gleichbleibenderen Lichtbogen zu dem Grunde des Schweißschlitzes oder der Schweißnut sorgt, was zu einer gleichmäßigeren Schweißwulst- oder Schweißraupenbxldung führt.

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Wenn die Schweißkopfanordnung 44 durch den Schweiß schlitz hin- und herbewegt wird, wird in diesen Fluß- oder Schweißmittel durch die Leitung 198 von dem Fluß- oder Schweißmittelbehälter 194 zugeführt zum richtigen Abschirmen des Schweiß-Lichtbogens. Auch ein Kühlmittel wird durch die Fluid-Anschlüsse 122 und die Leitungen 124 zugeführt, um eine geeignete Arbeitstemperatur in dem Schweißkopfoder Schweißgerätegehäuse 104 aufrechtzuerhalten. Nach jedem Schweißdurchgang, oder wie es sonst erforderlich ist, kann der Betrieb für eine ausreichende Zeit unterbrochen werden, um die Bedienungsperson in die Lage zu versetzen, die Schlacke von der Schweißnut oder dem Schweißschlitz mittels des Abstechwerkzeuges' 202 zu entfernen.

Der Elektrodendraht 112 wird durch den Zuführmotor 100 mit einer ausreichenden Geschwindigkeit zugeführt, um gleichmäßige Schweißwulstablagerungen beim Vorlauf der Schweißkopf*· oder Schweißbrenneranordnung 44 sicherzustellen, wobei dieses Maß durch eine besondere Einstellung an der Steuertafel 184 bestimmt wird. Während des Rücklaufes der Schweißkopf- oder Schweißbrenneranordnung 44 würde der Elektrodendraht 112 zwischen den Führungen 148 zum Schlagen neigen, wenn nicht für das Vorhandensein der neuartigen Durchhang-Aufnahmevorrichtung gesorgt wäre. Wie sich der Seitenführungswagen 42 in Vorwärtsrichtung bewegt, so wird auch der Elektrodendraht 112 in einer Vorwärtsrichtung mit einer Geschwindigkeit bewegt, die gerade etwas größer als die Geschwindigkeit des Seitenführungswagens 42 ist, und zwar ,zum Ausgleich für den durch die Schweißwulstablagerung verbrauchten Draht. Wird der Elektrodendraht 112 in der Vorwärtsrichtung zugeführt, so dreht sich die Zuführrolle 136 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Zapfen oder die Achse 140. Während dieser Drehung wird das zweite Seil 178 um das Bremsband 174

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(und die dritte Nabe oder Rolle 172) gewickelt, während es von der zweiten Nabe 156 abläuft und somit den Zapfen oder die Achse 158 dreht. Die Drehung der Achse 158, die das zweite Seil 178 von der zweiten Nabe oder Rolle 156 ablaufen läßt, führt zum Aufwickeln des ersten Seiles 160 um die erste Nabe 154, wobei sich das erste Seil 160 proportional bewegt in einer relativen Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Seitenführungswagens 42 als ein Ergebnis der Umlenkrolle 168, wie vorher dargelegt. Entsprechend der Größe der ersten, zweiten und einer dritten Nabe oder Rolle und der Zuführrolle, wie oben bemerkt, resultieren die Bewegungen der Se.ile 160 und 178 in einer proportionalen Winkeldrehung der Zuführrolle entsprechend der Winkeldrehung der Nabenanordnung 150 und in einer Linearbewegung des Elektrodendrahtes 112 entsprechend der Bewegung des Seitenführungsv/agens 42. Daher werden die Seile 160 und 178 beim Rücklauf der Schweißkopfanordnung 44 und bei der entsprechenden Rückwärtsbewegung des Seitenführungswagens 42 in umgekehrter Richtung arbeiten und die Zuführrolle,im Uhrzeigersinn drehen, um den Elektrodendraht 112 darauf aufzuwickeln, der sonst durchhängen und zum Schlagen neigen würde. Zweck der Einstelleinrichtung 176 für das Bremsband 174 ist die Regulierung der Reibungskraft zwischen der dritten Nabe oder Rolle 172 und der Zuführrollenspule 142. Die Spannung in dem Bremsband 17 4 wird durch die federbelastete Einstelleinrichtung 17C so eingestellt, daß sie eine Relativdrehung zwischen der Spule 142 und der dritten Nabe oder Rolle 172 zuläßt bei Anv/endung oiner ausreichenden Kraft, d.h. von dem Zuführmotor 100 her, um eine Relativdrehung der Zuführrolle von einem solchen Ausmaß zu erreichen, daß der als Schweißwulst oder -raupe abgelagerte verbrauchbare Eiektrcdendraht 112 ausgeglichen wird.

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. Die Vorrichtung nach der Erfindung zum Aufbauen einer gleichmäßigen senkrechten Schweißnaht zwischen dicken Platten bietet somit eine beim Verbinden dicker Platten durch Schweißen bisher unbekannte Einfachheit und Wirtschaftlichkeit. Die Vorrichtung ist vollkommen einstellbar, so daß dadurch die Notwendigkeit einer massiven Dreh-, Wende- und Positionierausrüstung für die zu verbindenden Werkstücke entfällt. Ist die Vorrichtung einmal mit dem Schlitz oder der Nut ausgerichtet, in dem bzw. der die senkrechte Schweißnaht hergestellt werden soll, so können die Steuereinrichtungen so eingestellt werden, daß sie vollständig die fortschreitende Ablagerung des Schweißwulstes quer durch die Tiefe des Schweißschlitzes regulieren unter Ausgleich des senkrechten Aufbaues der Schweißnaht durch gleichmäßigen, senkrechten Vorschub der Hin- und Herbewegungsachse des Schweißgeräte- oder Schweißbrennerkopfes. Ferner ist auch eine automatische .Steuerung .der Ausrichtung des Schweißkopfes oder Schweißbrenners um seine Längsachse vorhanden. Diese Steuerung sorgt für das Neigen oder Kippen des Schweißgerätekopfes um diese Achse nach aufeinanderfolgenden Durchläufen durch den.Schweißschlitz, um überlappende Schweißwülste für eine verbesserte Schweißnahtfestigkeit hervorzubringen.

Zusätzlich ist die Vorrichtung mit einer neuartigen Durchhang-Aufnahmeeinrichtung ausgestattet, die den hin- und hergehenden verbrauchbaren.Elektrodendraht am Schlagen unter Bedingungen hindert, unter denen sonst ein Durchhang eintreten würde. Indem besonders für ein Ausmaß an Drehung der Zuführrolle für den verbrauchbaren Elektrodendraht gesorgt wird, das proportional ist der linearen Hin- und Herbewegung des Schweißbrenners oder Schweißgerätekopf es , dreht sich die Zuführrolle derart, daß sie eine Menge des Drahteswiederaufwindet, die gleich dem Rücklaufweg des Schweißbrenners oder Schweißgerätekopfes ist, wodurch sor; it jegliches Durchhängen des Elektrodendrahtes verhindert' wird. . .. -

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Claims

Pa te en ta η s ρ r ü c h e

Qorrichtung zum Verschweißen insbesondere dicker zwischen sich einen schmalen, im wesentlichen senkrechten, geradwandigen Sch" weiß schlitz haben, gekennzeichnet durch einen relativ zu den zu verbindenden Platten (P) verfahrbaren Grundrahmen (12), einen darauf montierten .senkrechten Mastständer (18), eine an dem senkrechten Mastständer (18) senkrecht einstellbare Trageinrichtung (22) für einen daran in Richtung seiner Längsachse verfahrbaren horizontalen Träger (24), eine an dem horizontalen Träger (24) hin- und herbewegbar gelagerte Schweißeinrichtung (44), eine Zuführrollenanordnung (136) für die Versorgung der Schweißeinrichtung mit einem verbrauchbaren Schweiß-Elektrodendraht zum Formen einer Schweißnaht und durch eine automatische Steuereinrichtung zum Kontrollieren und Koordinieren der Schweißdrahtzufuhr, der Hin- und Herbewegung der Schweißeinrichtung (44) und der senkrechten Einstellung der Trageinrichtung (22) für den horizontalen Träger (24), so daß die Schweißeinrichtung über die Tiefe' des Schweißschlitzes eine Vielzahl von Schweißwülsten oder -raupen (W) aus dem verbrauchbaren Elektrodendraht ablagert, eine über der anderen, unter Bildung einer Schweißnaht über die Länge des senkrechten Schweißschlitzes.

2* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführrollenanordnung (136) für den verbrauchbaren Elektrodendraht (112) eine drehbare Zuführrolle und eine Durchhang-Aufnahmeeinrichtung (150) umfaßt, wodurch ein Durchhang in-dem verbrauchbaren Elektrodendraht (112) zwischen der Zuführrolle und der Schweißeinrichtung (44) bei deren Hin- und Herbewegung Verhindert wird.

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3. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchhang-Aufnahmeeinrichtung Ί. 150) aus einer ersten, an dem horizontalen.Träger (24) drehbar gelagerten Nabe oder Rolle (154) besteht sowie aus einer zweiten., an dem horizontalen Träger (24) auf der gleichen Achse (158) wie die erste Nabe oder Rolle (154) drehbar gelagerten Nabe oder Rolle (156), die mit der ersten Nabe oder Rolle (154) drehfest verbunden ist, und ferner aus einer dritten Nabe oder Rolle (172), die im Abstand zu dem horizontalen Träger (24) und der ersten Nabe oder Rolle (154) drehbar gelagert ist, wobei die Zuführrolle (136) an dieser dritten Nabe oder Rolle (172) für eine begrenzte Drehung damit einstellbar angebracht ist, daß ein erstes Seil (160) die erste Nabe oder Rolle (154) und die Schweißeinrichtung ■ (44) oder die hin- und hergehende Drahtzuführeinrichtung miteinander verbindet, daß ein zweites Seil (178) die zweite Nabe oder Rolle (156) und die dritte Nabe oder ■ Rolle (172) miteinander verbindet, und daß die Zuführrolle (136) und die ersten, zweiten und dritten Naben öder Rollen (154,156,172) eine solche Größe haben, daß das Verhältnis des Durchmessers der Zuführrolle (136) zu dem Durchmesser der dritten Nabe oder Rolle (172j gleich dem Verhältnis des Durchmessers der ersten Nabe oder Rolle (154) zu dem Durchmesser der zweiten Nabe oder Rolle (156) ist, wodurch die Hin- und Herbewegung der Schweißeinrichtung (44) bzw. der hin- und hergehenden Drahtzuführeinrichtung auf das erste Seil (160) wirkt unter Erzeugung einer Drehung" der ersten Nabe oder Rolle (154) und der daran angebrächten .· zweiten Nabe oder Rolle (156), die wiederum durch das zweite Seil (178) eine proportionale Drehung der dritten Nabe oder Rolle (172) und der Zuführrolle (136) hervorruft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte Mastständer (18) an dem Grundrahmen (12) um seine Längsachse drehbar und einstellbar gelagert ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schweißeinrichtung (44) einen an dem horizontalen Träger (24) verschiebbar gelagerten Seitenführungswagen (42) umfaßt sowie eine Betätigungseinrichtung für die Hin-, und Herbewegung des Seitenführungswagens (Λ2) gegenüber dem horizontalen Träger (24), daß die Schweißeinrichtung eine Schweißkopf- oder Schweißbrenneranordnung umfaßt, und daß eine Kipp- und Schweißdrahtauführeinrichtung (46) an dem das Schweißgerät tragenden Seitenführungswagen (42) angebracht ist, die die Neigung des Schweißgerätekopfes und die Zufuhr des verbrauchbaren Elektrodendrahtes (112) eu diesem steuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißeinrichtung bzv?. das Schweißgerät (λδ) ein längliches Gehäuse (104) aufweist mit einem abwärts gebogenen Endteil (106), daß durch das Gehäuse (104) mehrere Durchlässe (130,124) verlaufen-, wobei der Elektrodendraht (112) durch einen dieser Durchlässe und ein Lichtbogenschutzmittel durch einen anderen Durchlaß zugeführt wird, daß Einrichtungen zum Kühlen des länglichen Gehäuses (104) vorgesehen sind, und daß en dem abwärts gebogenen Endteil (106) des Gehäuses (104) Schutzeinrichtungen bzw. Schutzpolster oder -kissen (134) angeordnet s^ind, um den Endteil (10t) an einer Berührung der Seiten des Schweißschlitzes, ντ·ηη er durch diesen hindurchbewegt wird, zu hindern.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die; Kip;>- und Schv/eißdrahtzuf ühreinr: chtumj (^) einen an dem Seitenführungswagcu (Ί2) angebrachten umsteuerbaren Motor (86) umfaßt, daß der Motor (86) ein Antriebsrahnrad bzw. eine Antriebsschnecke (Sc) mit wechselnder Drehrichtung antreibt, daß ein angetriebenes Zahnrad (94) nn dem Seitenführungswagen (42) drehbar gelagert.ist und in

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Eingriffsverbindung mit dem Antriebszahnrad oder der Antriebsschnecke (88) steht, und daß an dem angetriebenen Zahnrad oder Zahnsegment (94) eine Trag- oder Stützeinrichtung (96,99)- drehfest befestigt ist, und daß von dieser Trag- oder Abstützeinrichtung (96,99) ein Zuführmotor (100) für den verbrauchbaren Elektrodendraht (112) getragen wird, mit dem die Schweißkopfanordnung bzw. das Schweißgerät durch eine Verbindungseinrichtung (102) verbunden ist und der dazu dient, den verbrauchbaren Elektrodendraht (112) durch die Verbindungsein- ™ richtung (102) zu der Schweißkopf anordnung bzw', zu dem Schweißgerät zuzuführen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch.gekennzeichnet, daß die automatische Steuerung, eine Reihe von . Zeitschaltern umfaßt, die den Betrieb oder die Arbeitsweise der senkrecht einstellbaren Tragschlittenanordnung (22), der Antriebseinrichtung für die Hin- und Herbewegung des Seitenführungswagens (42) und des an dem Seitenführungswagen (42) angebrachten umsteuerbaren I-lotors (86) derart regeln und koordinieren, daß die Schweißnaht (W) in dem senkrechten Schweißschlitz oder in der Schweißnut gleich-. mäßig aufgebaut wird.

9.. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Steuerung aus einer Einrichtung für die Aussteuerung der senkrechten Stellung der Tragschlittenanordnung (22), aus einer Einrichtung für die horizontale Hin- und Herbewegung der Schweißeinrichtung bzw. des Schweißgerätes oder der Schweißkopfanordnung (44), aus einer Einrichtung für die Ausrichtung der Schweißeinrichtung oder des Schweißkopfes um deren bzw. dessen Längsachse (A) und aus einer Reihe aufeinander abgestimmter Zeitschalter be-^ rteht, die die Arbeits- oder Betriebszeiten der Tragschlittenanordnung (22) und der Einstelleinrichtungen für den Träger (24

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der Einrichtung für die Hin- und Herbewegung des Schweißgerätes oder des Schweißkopfes und der Ausrichteinrichtung für das Schweißgerät derart regeln, daß die Schweißnaht (W) in dem senkrechten Schweißschlitz gleichmäßig aufgebaut wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen an dem horizontalen Träger (24) angebrachten und mit dem Seitenführungswagen (42) für dessen Hin- und Herbewegung an dem horizontalen Träger (24) verbundenen doppelt wirkenden Zylinder (70)»

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Halterung der Schweißdrahtzuführrolle (136) gegenüber der dritten Nabe oder Rolle (172) aus einer in der dritten Nabe oder Rolle (172) konzentrisch angeordneten Spule (442), die die Schweißdrahtzuführrolle (136) zusammen mit ihr drehbar trägt, und aus einem einstellbar federbelasteten Bremsband (174) besteht, das die Nabe oder Rolle (172) umgibt zur Erzeugung einer einstellbaren Reibungskraft zwischen der dritten Nabe oder Rolle (172) und der Spule (142) für deren gemeinsame Drehung bis zu einer bestimmten Krafthöhe, während sie je nach Einstellung eine begrenzte Relativbewegung dazwischen zuläßt, wenn eine größere Krafthöhe vorhanden ist? um den Draht von der Zuführrollc ,(136) zuzuführen. . .

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