DE1958392B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von stabelementen fuer raumfachwerke - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Schweißtechnik« von Schimpke-Kora, Springer-Ver-

als Voraussetzung für eine noch erfolgreichere An- lag, Berlin, Göttingen, Heidelberg 1950, Band II,

Wendung von Raumfachwerken in allergrößtem Um- S. 268), die zusammengehörigen Teile ineinander

fang die Herstellung der Stabelemente mit den zu- bzw. aufeinander zu stecken und an der Überlap-

gehörigen Knoten-Anschlußelementen weiter zu ver- s pungsstelle der Teile eine Ringschweißnaht anzubrin-

billigen, sowie den Arbeitsaufwand in der Werkstatt gen. Weiterhin ist es bekannt (Fachbuch »Steigerung

und die Gesamtkosten für die Anschlußstücke und der Wirtschaftlichkeit und der Produktivität durch

die Schweißarbeit in der Werkstatt auf ein Minimum die Schweißtechnik«, Deutscher Verlag für Schweiß-

zu beschränken und außerdem die Schweißvorgänge technikGmbH, Düsseldorf 1957, aus der Fachbuch-

zur Herstellung der Stabelemente so zu gestalten, daß io reihe »Schweißtechnik«, Band 13, S. 98 und 99),

die fertigen Stabelemente eine optimale Genauigkeit Rundnaht-Schweißautomaten derart auszubilden,

besitzen und keine unerwünschten Vorspannungen daß sich das Werkstück an dem feststehenden

in das montierte Raumfachwerk gelangen. Schweißkopf vorbeidreht. Jedoch sind die Spannvor-

Die vorstehend umrissene Aufgabe wird gemäß der richtungen der bekannten Schweißautomaten für

Ernndung dadurch gelöst, daß die Endstücke in je 15 Werkstücke, beispielsweise Gasflaschen, ausgelegt,

eine drehbare axial-druckaufnehmende Aufnahme bei denen es nicht auf genaue Längenabmessungen

axial unverschieblich eingespannt werden und sodann ankommt, was auch für die obigen Muffenrohrver-

die eingangs genannten Verfahrensschritte ohne Um- bindungen gilt.

spannen des gehefteten Stabelemtntes erfolgen, wobei Ferner ist es auf dem Gebiet des ReibschweiLWns die beiden Ringschweißungen gleichzeitj und selbst- 20 bekannt (Buch: »Reibschweißen von Metallen«, tätig ausgeführt werden. Deutscher Verlag für Schweißtechnik GmbH, Dadurch wird die Schv.eißp-jeit zur Verbindung Düsseldorf. 1967. aus der Reihe DVS-Berichte. der Endstücke mit den Hohlstäben in Form von Roh- Ba^d 2, S. 85), bei der Herstellung eines dreiteiligen ren oder Profilstäben von der Fertigkeit ausgebilde- länglichen Bauelements das mittlere Teil durch ter, geprüfter, hochqualifizierter Schweißer unabhän- 25 Spannvorrichtungen nahe seinen beiden Enden festgig und außerdem im Vergleich zu dem herkömm- zuhalten, während die beiden Seitenstücke in entlichen Schweißverfahren erheblich verkürzt. Dies ist sprechend motorisch angetriebenen Aufnahmen soinsbesondere dann von Bedeutung, wenn die Ferti- wohl gedreht als auch axial gegen die Stirnseiten des gung der Stabelemente für Raumfachwerke industriell feststehenden mittleren Teils bewegt werden, um sie in einem Land ausgeführt werden soll, das einer- 30 dort durch Reibschweißen zu befestigen. Die drehseits großen Bedarf an weitgespannten Raumfachwer- baren Aufnahmen stehen sich dabei koaxial gegenken. andererseits aber keine entsprechend hochquali- übir. Zur Herstellung von Werkstücken mit sehr gefizierten Schweiß-Facharbeiter in genügender Anzahl nauen Längenabmessungen ist dieses Verfahren jedoch besitzt. Wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen wegen der für das Reibschweißen erforderlichen axi-Verfahrens bestehen darin, daß einerseits auch kleine 35 alen Relativbewegung der einzelnen Teile nicht ge-Ungenauigkeiten der zusammenzusetzenden Teile ei- eignet, da diese Relativbewegung zu praktisch nicht nes Stabe'ementes ausgeglichen werden, andererseits genau kontrollierbaren Längen bei den fertigen Werkdas fertige Stabelement vor dem Zusammenschrau- stücken führt. Außerdem genügen die durch Reibben mit den Knotenstücken eine optimale Genauig- schweißen erhaltenen Festigkeitswerte nicht ankcit aufweist, so daß keine unerwünschten Vorspan- 40 nähernd den Anforderungen und Vorschriften, weinungen in das montierte Raumfachwerk hineinkom- ehe an Stabelemente für Raumfachwe.ke gestellt wermen können. den.

Das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfah- , Erfindung ermöglicht es beispielsweise, Hohlstäbe in rens kann eine Vorrichtung verwendet werden, die ge- | Form von Rohren, die nur mit einer Genauigkeit von 45 kennzeichnet ist durch je eine elektrische Schutzgas-1 oder 2 mm auf Länge zugeschnitten sind und kegel- Schweißvorrichtung für jede der Ringschweißungen f förmige Endstücke zur Aufnahme von Schraubver- mit selbsttätiger Schweißdraht-Zuführung und minbindungen, die im Schmiedeverfahren hergestellt sind destens einem Antrieb für die drehbaren Aufnahme- j und infolgedessen ihrerseits in der Länge Maßdiffe- und Einspannvorrichtungen, deren Motor mit der J renzen von 1 bis 2mm aufweisen, trotz dieser Maß- _;o Schaltung der elektrischen Schweißvorrichtungen abweichungen mit Zuverlässigkeit und selbsttätig so über ein Relais gekoppelt ist, das die Betätigung des zu verbinden, daß das fertige Stabelement eine Ge- Antriebsmotor mit derjenigen der Schweiß vorrichnauigkeit von ± 0, ί mm aufweist. Gleichzeitig er- tungen synchronisiert. Eine solche Vorrichtung kann möglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Ar- für die Fertigung von Stabelementen verwendet werbeitszeit zur Herstellung eines Stabelements auf ¹Ao 55 den, die verschiedene Baulängen, verschiedene Stabbis auf Vio der üblichen Arbeitszeit herabzudrücken durchmesser und verschiedene Wanddicken aufwei- und dabei für die Steuerung und Beaufsichtigung der sen.

Herstellungsmaschine angelernte Arbeitskräfte an Die Vorrichtung kann mit einer Gcschwindigkeits-Stelle von hochqualifizierten Schweißern einzusetzen. regelvorrichtung für den Antriebsmotor veise.hen Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfah- 60 sein, die eine Einstellung der Drehgeschwindigkeit ren also auch eine solche Verbilligung bei der Her- des Werkstück?s in Abhängigkeit von seinem Umstllung von Stabetementen, daß die Gesamtwirtschaft- fang ermöglicht. Die Ausrüstung beider drehbarer lichkeit außerordent'ich gehoben wird. Aufnahme- bzw. Einspannvorrichtungen mit gleich-Zweckmäßig werden die Ringschweißungen unter laufenden Antriebsmotoren ist vorteilhaft für die Hereiner Schutzgasatmosphäre ausgeführt 65 stellung sehr langer Stabelemente.

Zum Verbinden zylindrischer Teile, z. B. zur Her- Zur Zentrierung des Hohlstabes zwischen den bei-

stellung einer Muffenrohrverbindung, ist es zwar be- den eingeschobenen Endstücken kann ferner minde-

kannt (»Praktisches Handbuch der gesamten stens ein pneumatisch, hydraulisch oder elektroma-

gnetisch betätigbarer Anschlag am Führungsbett befestigt sein.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines einbaufertigen Stabelements, das nach dem erfindungsgemäO.n Verfahren hergestellt ist,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht Gebrauch von der bekannten elektrischen Lichtbogenschweißung unter einer neutralisierenden Atmosphäre, die durch ein Schutzgas oder durch ein Schutzpulver erzeugt werden kann sowie von den bekannten Hilfsmitteln zum selbsttätigen Verschub des Schweißdrahtes.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Stabelemcnt in F i g. 1 ist aus einem Hohl- ao stab in Form eines Rohres 1 und zwei Endstükken2,3 in Form hohler Kegelstümpfe zusammengesetzt, an denen wiederum Gewindebolzen 4, S mit Betätigungsmuttern 6, 7 angebracht sind. Die Gewindebolzen dienen in bekannter Weise als Anschluß- as elemente, mittels derer das Stabelement mit nicht gezeigten Knotenstücken eines Raumfachwerks verbunden werden kann.

Die in F i g. 2 gezeigte Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt zwei am Boden 8 verankerte Ständer 9,10, die zwischen ihren oberen Enden zwei als Führungsbett dienende Rohrell tragen, von denen in Fig. 2 nur eines zu ersehen ist. Auf den Führungsrohren 11 sind Supporte 12a. 12b. 13a und 13& axial verstellbar gelagert. die durch Stellschrauben 14 in ihrer jeweiligen Einstellage axial unvcrschieblich arretierbar sind. Die äußeren Supporte i2 α und 12 b tragen im Ausführungsbeispiel je eine drehbare axialdruckaufnehmende Aufnahme- und Einspannvorrichtung 15,16 für die Endstücke 2,3. Im Ausführungsbeispiel ist nur die eine Aufnahme- und Einspannvorrichtung 15 mit einem elektrischen Antriebsmotor 17 ausgerüstet. Es können aber auch beide Aufnahme- und Einspannvorrichtungen 15,16 mit gleichlaufenden Antriebsmotoren versehen sein, wie durch gestrichelte Linien in F i g. 2 angedeutet ist.

Die inneren Supporte 13 α und 13 b dienen jeweils zur Halterung einer elektrischen Schutzgas-Schweißvorrichtung 18,19 mit selbsttätiger Schweißdrahtzuführung. Die Schweißdrähte 20,21 sind auf drehbaren Rollen 22,23 aufgespult und werden zusammen mit den Schweißstromleitungen 24,25 und den Zuführleitungen 26,27 für das Schutzgas durch Rohre 28,29 in die Schweißvorrichtung 18,19 eingeführt. Der Antriebsmotor 17 ist mit der gemeinsamen Schaltung (nicht gezeigt) der elektrischen Schweißvorrichtung 18,19 über ein nicht gezeigtes Relais gekoppelt, das die Betätigung des Antriebsmotors 17 mit derjenigen der Schweißvorrichtungen 18,19 synchroni- siert. Außerdem ist für den Antriebsmotor 17 eine nicht gezeigte Geschwindigkeitsregelvorrichtung vorgesehen, die eine Anpassung der Drehgeschwindigkeit des in den Vorrichtungen 15,16 eingespannten Werkstückes in Abhängigkeit von seinem Umfang zuläßt.

Zur Herstellung eines Stabelementes gemäß F i g. 1 werden zunächst die beiden Gewindebolzen 4,5 in die Endstücke 3,2 eingesetzt, die dann ihrerseits in die drehbaren Aufnahme- und Einspannvorrichtungen 15,16 eingespannt werden. Anschließend wird das Rohr 1 auf die Endstücke 2,3 aufgeschoben, der Abstand der Endstücke 2,3 auf das Ausmaß des fertigen Stabelementes eingestellt und die Endstücke durch Anziehen der Stellschrauben 14 axial unverschicblich arretiert. Mit Hilfe der beiden Anschläge 30,31 wird dann das Rohr 1 auf den Endstücken 2,3 zentriert. Die Anschläge 30.31 sind an den Führungsrohren 11 durch nicht gezeigte Gestänge festgemacht und können aus einer pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigbaren Ausführung bestehen.

Nach dem Zentrieren des Rohres 1 werden alle Teile 1,2 und 3 in Ruhelage mit Hilfe der Schweißvorrichtungen 18,19 zusammengeheftet. Hierauf wird der Antriebsmotor 17 eingeschaltet, wodurch die zusammengehefteten Teile 1. 2 und 3 gedreht und gleichzeitig mit der Ausführung der Ringschweißungen 32,33 durch die Vorrichtungen 18,19 begonnen wird. Durch die Koppelung des Antriebsmotors 17 mit der Schaltung der elektrischen Schweißvorrichtungen über das nicht gezeigte Relais wird sichergestellt, daß die Ein- und Abschaltung des Antriebsmotors mit der Ein- und Abschaltung der Schweißvorrichtungen zusammenfällt. Die nicht gezeigte Gcschwindigkeitsrcgelvorrichtung für den Antriebsmotor 17 wird zusammen mit dem Schweißdrahtvorschub so eingestellt, daß die jeweils erforderliche Schweißgeschwindigkeit und der notwendige Elektrodenabstand gewährleistet sind. Es wird hervorgehoben, daß im Ausführungsbeispiel die zwei Ringschweißungen 32 und 33 zwischen dem Rohr 1 und den zwei Endstücken 2,3 völlig selbsttätig und gleichzeitig durchgeführt werden.

Da die Endstücke 2,3 auf die genaue Länge des fertigen Stabelements einzustellen sind, werden sie zuerst unverrückbar und gerrau in den Spannvorrichtungen 15,16 befestigt, die, wie bereits erwähnt, in ihrem gegenseitigen Abstand auf den Führungs». jhren 11 in Richtung der Rohrachsel verschiebbar angeordnet sind, abei während des Schweißvorganges in einer bestimmten, genau eingestellten Lage axial unverschieblich so befestigt sind, daß auch die im Augenblick der Schweißung entstehenden Wärmedehnungen und Spannungen keinen schädlichen Einfluß auf die endgültige Länge des fertigen Stabelementes haben.

Das Festspannen der Endstücke kann selbstverständlich in bekannter Weise durch Aufnahme- und Einspannvorrichtungen mit mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Betätigung erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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1*

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Claims (5)

1 2 Es ist bekannt, Raumfachwerke dadurch zu bilden, Patentansprüche: daß Rohre oder entsprechende ProH-Stäbe unmittel bar an Knotenstücke so angeschweißt werden, daß

1. Verfahren zur Herstellung von Stabelemen- die Rohr- bzw. Stab-Achsen sich mit möglichst groten für Raumfachwerke bestehend aus einem 5 ßer Genauigkeit in der Mitte des Knotenstückes Hohlstab und zwei Endstücken, wobei der Hohl- schneiden. Diese Art der Herstellung von Raumfachstab auf oder in die Endstücke geschoben, der werken erfordert auf der Baustelle selbst sehr um-Abstand der Endstücke auf das Längenausmaß fangreiche, schwierige Schweißarbeiten. Durch die des fertigen Stabelements eingestellt und der Notwendigkeit des Schweißens am Bauort, eventuell Hohlstab gegenüber den axial arretierten End- 10 in großer Höhe und unter schwierigen Verhältnissen, stücken zentriert wird sowie alle ruhenden Teile setzen diese Schweißarbeiten den Einsatz von hochgeheftet und anschließend unter Drehen die Ring- qualifizierten Kräften voraus.

schweißungen an den Überlappungen zwischen Um die obigen Schweißarbeiten auf der Baustelle dem Hohlstab und den Endstücken ausgeführt zu vermeiden, ist eine zweite Art von Raumfachwerwerden, dadurch gekennzeichnet, daß 15 ken bekannt geworden, bei der die Knotenstücke mit die Endstücke 10 je eine drehbare axial-druck- Gewindebohrungen versehen sind, während die Rohre aufnehmende Aufnahme axial unverschiehlich bzw. Profil-Stäbe an den beiden Enden Anschlußeingespannt und sodann die oben aufgezählten teile mit Gewindebolzen besitzen. In diesem Fall wer-Verfahrensscaritte ohne Umspannen der gehefte- den bereits in einer Werkstatt sogenannte End-Stücke ten Teile ausgeführt werden, wobei die beiden 20 zur Aufnahme der Gewindebolzen an die Stirnseiten Ringschweißungen gleichzeitig und selbsttätig er- der Rohre oder Profil-Stäbe angeschweißt. Dadurch folgen. werden zwar Schweißarbeiten auf der Baustelle und

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- damit der Einsatz hochqualifizierter Schweißer vollkennzeichnet, daß die Ringschweißungen unter kommen überflüssig und die erforderlichen Montageeiner Schutzgasatmosphäre ausgeführt werden. _a5 arbeiten können Jurch Hilfskräfte relativ schnell

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens durchgeführt werden. Andererseits verursachen aber nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch je eine die an die Rohr- bzw. Profil-Stäbe anzuschweißenden elektrische Schutzgas-Schweißvorrichtung (18, End-Stücke und die Schraub-Verbindungsteile zu-19) für jede i>.i Ringschweißungen mit selbsttä- sätzliche Kosten, die zu der in der Werkstatt auszutiger Schweißdrahtzuführung und mindestens ei- 30 führenden Schweißarbeit hinzutreten.

nem Antrieb für die drehbaren Aufnahme- und Bei den bisher bekannten Herstellu^verfahren

Einspannvorrichtungen (15), <*i:ren Motor (17) für Raumfachwerke, bei denen entwede, ... WBau-

mit der Schaltung der elektrischen Schweißvor- stelle selbst oder in der Werkstatt Schweilia.beiten

richtungen (18, 19) über ein Relais gekoppelt ist, auszuführen sind, spielt auch die Frage der Genauig-

das die Bestätigung des Antriebsmotors mit der- 35 keit bezüglich der Ausführung der Schweißungen eine

jenigen der Schweißvorrichtungen synchronisiert. entscheidende Rolle. Selbst wenn die einzelnen Bau-

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- elemente eines Stabes mit großer Genauigkeit hergekennzeichnet, daß eine Geschwindigkeitsregelvor- stellt werden, besteht bei den bisher bekannten Herrichtung für den Antriebsmotor (17) vorgesehen stellungsverfahren die Gefahr, daß beim Zusammenist, die eine Einstellung der Drehgeschwindigkeii ₄₀ schweißen der Bauelemente die fertigen Konstruktides Werkstückes (1, 2, 3) in Abhängigkeit von onen Maßabweichungen aufweisen oder daß in ihnen seinem Umfang ermöglicht. x-Vorspannungen«auftreten, die sich bei der Belastung

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, des Raumfachwerks durch die Nutzlast unangenehm dadurch gekennzeichnet, daß zur Zentrierung des auswirken können. Um den hohen Anforderungen an Hohlstabes (1) zwischen den beiden eingeschobe- 45 die Maßgenauigkeit von Stabelementen für Raumnen Endstücken (2,3) mindestens ein pneuma- fachwerke gerecht zu werden, hat man bisher bereits tisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätig- die Einzelteile eines jeden Stabelements mit hoher barer Anschlag (30,31) am Führungsbett (11) be- Präzision hergestellt sowie nach dem Auf- oder Einfestigt ist. schieben des Hohlstabes auf oder in die Endstücke

so letztere in einer Maßlehre auf das Längenausmaß des fertigen Stabelements eingestellt und nach dem Zen-

trieren des Hohlstabes auf den beiden Endstücken

die Bauteile zunächst provisorisch zusammengeheftet. Die zusammengehefteten Bauteile wurden anschlie-55 ßend auf Maßhaltigkeit überprüft und gegebenenfalls nachbearbeitet, und erst dann erfolgten die Ring-Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und schweißungen an den Überlappungen zwischen dem eine Vorrichtung zur Herstellung von Stabelementen Hohlstab und den Endstücken. Schließlich hat man für Raumfachwerke, bestehend aus einem Hohlstab das fertige Stabelement nochmals auf Maßgenauig- und zwei Endstücken, wobei der Hohlstab auf oder 60 keit kontrolliert und erforderlichenfalls zusätzlich in die Endstücke geschoben, der Abstand der End- nachbearbeitet. Diese wiederholten Fertigungskonstücke auf das Längenausmaß des fertigen Stabele- trollen, Nachbearbeitungsvorgänge zur Erzielung gements eingestellt und der Hohlstab gegenüber den nauer Stablängen und das Umspannen der Werkaxial arretierten Endstücken zentriert wird sowie alle stücke sind jedoch für eine wirtschaftliche Massenruhenden Teile geheftet und anschließend unter Dre- 65 fertigung solcher Stabelemente nicht tragbar. Außerhen die Ringschweißungen an den Überlappungen dem erforderte diese Art der Herstellung der Stabzwischcn dem Hohlstab und den Endstücken ausge- elemente hochqualifizierte und dementsprechend teuführt werden. ere Fachkräfte.