DE1959903C2 - Drehschweißpistole mit einem Expansionsdorn - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehschweißpistole zum Schutzgas-Lichtbogenschweißen von Rundnähten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit diesem Oberbegriff wird auf Drehschweißpistolen Bezug genommen, wie sie aus der GB-PS 10 54 294, der US-PS 31 59 734, der DE-AS 11 32 266, der US-PS 3134 894, der US-PS 15 08 713 und der DE-OS 14 40 424 bekanntgeworden sind.

In der GB-PS 10 54 294 ist eine Drehschweißpistole zum Schweißen von Innen-Rundnähten geoffenbart, die mittels zwei auf einer Spindel angeordneten Lagerbuchsen, die in die Öffnung der zu schweißenden Rohre eingeführt werden und dem Rohrinnendurchmesser entsprechen, zentriert wird. Bei dieser bekannten Einrichtung ist von Nachteil, daß eine Änderung des Rohrinnendurchmessers den Austausch der Lagerbuchsen und somit eine Lagerhaltung von entsprechenden Lagerbuchsen erfordert. Weiterhin ist die Handhabung, d. h. die Einführung der auf den Rohrinnendurchmesser ausgelegten Lagerbuchsen in die Öffnung der zu schweißenden Rohre schwierig bzw. erfordert große Toleranzen zwischen Rohrinnenwand und Lagerbuchse. Dies führt zu einer ungenauen Zentrierung und fehlerhaften Schweißnähten.

Bei der DE-AS 11 32 266 ist ebenfalls eine Drehschweißpistole zum Schweißen von Innen-Rundnähten vorgesehen, wobei lediglich eine Messingbuchse auf einem Schutzrohr zur Zentrierung befestigt ist. Diese Einrichtung weist neben den o. g. Nachteilen noch die Möglichkeit einer Kippbewegung der Drehschweißpistole auf.

Bei der Einrichtung zur Schweißung von Außen-Rundnähten nach der US-PS 31 59 734 ist zur Zentrierung der Drehschweißpistole am Schweißkopf eine Zentriereinheit angeordnet, die im wesentlichen aus einer Spindel mit daran befestigtem Kegelkopf besteht. Dieser Kegelkopf wird in die Rohröffnung eingeführt und zentriert die Drehschweißpistole. Diese mittige Zentrierung der Drehschweißpistole kann jedoch zu keiner axialen Stabilität der Drehschweißpistole und damit zu fehlerhaften Schweißnähten führen.

Auch die US-PS 31 34 894 zeigt eine Drehschweißpistole zum Schweißen von Außen-Rundnähten. Die Zentrierung dieser Drehschweißpistole erfolgt durch einen dem Rohrinnendurchmesser entsprechenden Zylinder. Ein derartiger Zylinder weist neben den eingangs genannten Nachteilen noch die flächige Zentrierungsfläche auf, die eine schwierige und ungenaue Zentrierung und Handhabung der Drehschweißpistole ergibt

In der DE-OS 14 40 424 ist eine Vorrichtung zum Einschweißen hohlzylindrischer Körper geoffenbart, die eine Führungsspindel umfaßt, welche an ihrem unteren Ende ein aus zwei Sätzen von federnden Vorsprüngen bestehendes austauschbares Zentrierfutter aufweist.

Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist, daß mit den federnden Vorsprüngen keine axiale Zentrierung sowie eine Befestigung der Vorrichtung durch das Zentrierfutter innerhalb des Rohres möglich ist

Die US-PS 15 08 713 offenbart einen manuell um einen Träger drehbaren Schweißkopf, wobei der Träger des Schweißkopfes über einen an seinem Ende konisch ausgebildeten Dorn und einem mit dem Dorn in Wirkverbindung stehenden Isolier- bzw. Druckstück in dem zu verschweißenden Rohr befestigt wird. Bei der Befestigung des Schweißkopfes wird das zylindrische Isolierbzw. Druckstück durch den Dorn derart gespreizt, daß es gegen die Rohrinnenwand gedrückt wird.
Ein derartiges einziges zylindrisches Isolier- bzw. Druckstück weist ebenfalls keine axiale Stabilität sowie die Nachteile der flächigen Zentrierfläche auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentriereinrichtung zu schaffen, die ebenso einfach in die zu schweißenden Rohre einführbar und nach erfolgter Schweißung leicht aus dem Rohr entfernbar ist, wie die durch die US-PS 15 08 713 bekannte Vorrichtung. Darüber hinaus soll die Zentriereinrichtung aber auch noch eine bessere axiale Zentrierung sowie Befestigung bei axialer Stabilität der Drehschweißpistole ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in einer exakten Zentrierung bei einfacher Handhabung. Auch kann ein Expansionsdorn für verschiedene Rohrdurchmesser verwendbar sein. Durch den Expansionsdorn wird ferner eine axiale Kippbewegung der Drehschweißpistole vermieden. Die Zentrierung erfolgt hierbei toleranzfrei an mehreren Berührungsstellen. Durch die zentralen Kraftübertragungsglieder liegt an jedem Spannpunkt die gleiche Spannkraft an. Weiterhin wird durch die Einstellbarkeit der Spannelemente bzw. die Verstellbarkeit des Außendurchmessers eine einfache Handhabung möglich und insbesondere eine einfache Einführung des Expansionsdornes in das zu schweißende Rohr ohne zu verkanten erreicht. Dabei wird durch die Verkleinerung des Außendurchmessers der Zentriereinrichtung eine einfache Einführung und insbesondere eine leichte Entfernung des Expansionsdorns aus dem Rohr nach der Schweißung ermöglicht. Auch haben in den Rohrinnendurchmesser des Schweißbereiches eindringende Schweißspritzer bzw. nach innen gelaufenes Schweißgut keinen Einfluß auf die Handhabung der Drehschweißpistole, da die Pistole mit der expandierenden Zentriereinrichtung auch dann ohne weiteres aus dem geschweißten Rohr entfernt und zu einer neuen Schweißstelle gebracht werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. In den Zeichnungen zeigen

F i g. 1 bis 6 Radialschnitt verschiedener Außen-Schweißanordnungen bei denen Rohre auf dicke Platten geschweißt werden;

F i g. 7 einen Schnitt durch eine Schweißpistole zum Außen-Schweißen.

Die in F i g. 7 dargestellte Pistole 101 besitzt einen Griff 10, in dessen Innerem ein Schlauch 47 verläuft, der die Gaszuführungsleitung 37, die Wasserzuführungsleitung 41, die Stromzuführungskabel 45 und die Wasserrückführungsleitung 45' enthält

Ein Motor 25 treibt eine Kupplung 27 an, die die Umdrehung der Drehspindel 11 steuert, an der der Schweißkopf 31 —33 sitzt

Zur Benutzung der Pistole 101 und zur Ausführung eiwer Außen-Schweißung gemäß dem Pfeil /Ί ohne Auftragsmetall eines Rohres 12 geringer Dick;, das in das Innere eines in einer dicken Platte 13 vorgesehenen Loches eingesetzt ist verfährt man wie folgt:

Man nimmt die Pistole an dem Griff 10 in eine Hand, treibt die Spindel 11 in das Rohr 12, das an die Platte 13 geschweißt werden soll, bis der Anschlag 14 die Platte 13 berührt Dann dreht man den Bedienungsknopf 15, der die Nocken 16 betätigt. Die Anordnung 17, die schraubenförmige Rampen besitzt die sich an den Nokken 16 durch die Wirkung der Feder 18 abstützen, schiebt sich und die Welle 19 zurück. Diese Welle 19 drückt mittels ihrer konischen Fläche 60 die Kugeln 20 auseinander und übt auf die Hülse 21 einen Druck aus, die die Kugeln 22 auseinanderdrückt Die Spindel expandiert und gestattet eine Zentrierung der Pistole in dem Rohr 12. Diese Expandierung der Drehspindel behindert ihre Drehung nicht, da die Kugeln 20 und 22 ihr als Kugellager dienen.

Der Schweißvorgang wird dadurch ausgelöst, daß man auf den Drücker 23 drückt, der einen elektrischen Kontakt 24 betätigt Dieser Kontakt löst eine vollstänclige Schweißfolge aus, d. h. Gasspülung, Hochfrequenzbogenzündung, Drehung, gegebenenfalls Anwärmen durch schnelle Drehung des Kopfes 3i.—33 mit einem Bogen geringer Stärke, Schweißen, Glätten der Schweißung durch Erhöhung der Geschwindigkeit, fortschreitende Löschung des Bogens, Gasspülung und Stillstand. Die Steuerung dieser Folgen setzt eine anfängliche Bestimmung der Winkellage der Elektrode voraus. Man bewirkt zunächst eine erste Drehung, um zu prüfen, daß keine mechanischen Störungen vorhanden sind; dies erfolgt ohne Auslösung einer Bogenzündung.

Die Drehung der Welle wird durch die Inbetriebnahme des Elektromotors 25 sichergestellt, der mit dem stationären Körper 26 der Pistole verbundtn ist Die Drehung der Welle des Motors wird durch eine Kupplung 27 mit einem Untersetzungsgetriebe 28, dessen Ausgangsritzel 29 das Zahnrad 30 antreibt, übertragen. Dieses Zahnrad 30 dreht die mit ihm verbundene Halterung 31 des Kopfes, an dem das Ansatzstück 32 des Kopfes und seine Elektrode 33 befestigt sind. Die Austauschbarkeit des Ansatzstückes 32 des Kopfes und der Elektrode 33 läßt Änderungen der Winkelstellung und der diametralen Stellung der Elektrode zu, was folglich die Möglichkeit gibt, die verschiedenen Anordnungen zu schweißen, die in den F i g. 1 bis 6 dargestellt sind, ebenso wie den Durchmesser der Schweißung zu ändern.

Die Einstellung des Abstaiides Elektrode —Schweißnaht wird durch Drehung des Teils 34 bewirkt das zwei entgegengesetzte Gewinde 35 und 36 besitzt Die Drehung des Teils 34 in der einen oder der anderen Richtung ermöglicht eine Annäherung oder Entfernung des Anschlags 14 des stationären Körpers 26 der Pistole, der bei dieser Verschiebung die Elektrode 33 bewegt Das Gas, das verwendet wird, um die Oxidation der Schweißung zu verhindern, wird bei 37 und dann durch die Leitungen 38 geführt und gelangt in die Kammer 39. Die Beobachtung des Schweißvorgangs erfolgt durch das transparente Quarzrohr 40. Das Kühlwasser wird bei 41 in die Ringnut 42 eingeführt; von dieser Nut wird es durch eine Leitung 43 zu dem Ende des Ansatzstückes 32 des Kopfes geführt. Danach läuft es durch die Leitung 43 zu der Nut 44 zurück und wird bei 45 abgeführt. Im Inneren der Leitung verläuft ein Metallkabel 45', das den Schweißstrom führt und ihn durch einen sich drehenden. Quecksilber enthaltenden Kanal 46 zu der Halterung 31 des Kopfes und durch einen Kontakt zu dem Ansatzstück 32 überträgt

Diese sich drehenden Kanäle für die Gas- und Wasserzufuhr, die Wasserrückführung und die Stromzufuhr bilden insgesamt eine Drehanordnung, deren Dichtheit durch Drehanschlüsse sichergestellt wird, was die Verwendung von stationären Kabeln und Versorgungsleitungen zuläßt, die bei 47 aus dem Griff austreten. Durch diese Drehanschlüsse wird die Verdrehung der Versorgungskabel vermieden.

Um einen vollkommen automatischen Schweißbetrieb zu erhalten, um demnach alle während eines Schweißzyklus notwendigen Folgen durchzuführen, die verschiedenen Folgen den Anforderungen entsprechend zu regeln und die Schweißparameter automatisch entsprechend den Anforderungen ändern zu können, ist ein Impulsgeber in der Pistole angeordnet. Die Impulse wirken auf die Geschwindigkeit des Motors, die Gasmenge und den Schweißstrom ein.

Die Drehschweißpistole 10 kann auch derart angewendet werden, daß dünne Rohre auf dicke oder dünne Platten durch Außen-Schweißung des Rohransatzes, daß dünne Rohre an dicke oder dünne Platten durch Innen-Schweißung und dünne Rohre oder Rohrmuffen an dünne Rohre oder Rohrmuffen durch Innen-Schweißung angeschweißt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Drehschweißpistole zum Lichtbogenschweißen von Rundnähten mit einer Drehspindel zum Drehen eines Schweißkopfes, einem Schweißkopf und einer an der Innenseite des zu schweißenden Rohres angreifenden Zentriereinrichtung, die als Expansionsdorn ausgebildet und mit einer Welle mit einer konischen, bei einer axialen Verschiebung dieser Welle in der koaxialen Drehspindel mittels Bedienungseinrichtung auf ein expandierbares Element radiale Kräfte ausübenden Fläche ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Expansionsdorn (11, 19, 20, 21, 22, 60) als expandierbares Element zwei Sätze Kugeln (20, 22) mit in ihren Durchmessern veränderbaren Lagern enthält, zwischen denen eine Hülse (21) angeordnet ist, wobei das Lager für den ersten Satz Kugeln (20) von der konischen Fläche (60) der Welle (19) sowie einer konischen Fläche (60) an einem Ende der Hülse (21) und das Lager für den zweiten Satz Kugeln (22) von einer konischen Fläche (60) an dem anderen Ende der Hülse (21) und einer konischen Fläche (60) der Drehspindel (11) gebildet werden.