DE19642701A1

DE19642701A1 - Tragbare Einrichtung zum mechanisierten Schweißen von Kehlnähten in zwei Achsen

Info

Publication number: DE19642701A1
Application number: DE19642701A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr Stroefer; Hendrick Butthoff
Original assignee: SCHWEISTECHNISCHE LEHR und VER
Current assignee: SCHWEISTECHNISCHE LEHR und VER
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2016-10-17
Also published as: DE19642701C2

Description

Die Erfindung betrifft eine tragbare Einrichtung zum mechanisierten Schweißen von Kehlnähten, die es ermöglicht, Nähte, die in ihrem Verlauf eine Richtungsänderung aufweisen, nacheinander ohne Unterbrechung zu schweißen.

Es sind Geräte und Einrichtungen bekannt, die vom Bediener zur Schweißstelle transportiert werden und nach dem Ansetzen am Bauteil eine in Länge und Geschwindigkeit einstellbare Schweißbewegung des Brenners erzeugen. Unabhängig von der Erzeugung der Brenner bewegung, der Führung des Brennerschlittens und der speziellen konstruktiven Ausformung ist das Funktionsprinzip bei allen bekannten Varianten vergleichbar. Derartige Geräte sind beispielsweise als "Mechanisierungshilfe zum Schweißen kurzer Kehlnähte" in "DER PRAKTIKER", Düsseldorf- Heft 9/1993, S. 542-546 oder als "Heftschweißgerät" in "DER PRAKTIKER", Heft 5/1992, S. 300 beschrieben.

Die Geräte werden vom Bediener am Bauteil positioniert, wobei unterschiedlich ausgeführte Positionierhilfen als mechanische Anschläge das Auffinden der Nahtfuge erleichtern und damit die vorgesehene Position des Schweißbrenners sicherstellen. Nachdem das Gerät in die vorgesehene Position gebracht wurde, wird vom Bediener der Schweißvorgang gleichzeitig mit der Vorschubbewegung des Brenners entlang der zu schweißenden Nahtfuge gestartet. Nach Erreichen einer in der Regel einstellbaren Endlagenbegrenzung werden Bewegungs- und Schweißvorgang von der Gerätesteuerung gestoppt und die Einrichtung kann vom Bediener zur nächsten Schweißstelle transportiert und wieder in Betrieb gesetzt werden. Mit diesen Geräten ist es möglich, Schweißnähte mit exakt vorher einstellbarer Länge und in der optimalen Position zu fertigen.

Der entscheidende Vorteil bei Verwendung solcher Kleinschweißgeräte gegenüber dem Handschweißen besteht darin, daß der subjektive Einfluß des Schweißers hinsichtlich der ordnungsgemäßen Nahtausführung weitestgehend ausgeschlossen wird und dadurch potentielle Fehlerquellen vermieden werden. Dies betrifft insbesondere die exakte Brennerposition zur Nahtfuge, die präzise Einhaltung der jeweiligen Nahtdicke durch eine konstante Vorschubbewegung des Brenners während des Schweißprozesses.

Bedingt durch die Art der Erzeugung der Brennerbewegung ist es naturgemäß nur möglich, Schweißnähte entlang einer geraden Linie zu schweißen. Dadurch ist es nicht möglich, Nähte, die in ihrem Verlauf eine Richtungsänderung aufweisen, zu schweißen. Solche Verbindungen kommen beispielsweise dann zustande, wenn Winkel- oder Rechteckprofile stumpf an flächige Bauteile angeschlossen werden sollen. Weitere Nähte mit einem solchen Verlauf entstehen auch, wenn innerhalb der Bauteilstruktur sogenannte Fächer entstehen, die in den Rahmenecken winklig zueinander stehende Kehlnähte aufweisen.

Ein erneutes Ansetzen des Gerätes zum Schweißen des zweiten Nahtabschnittes würde nur ein unvollständiges Erfassen der gesamten Nahtlänge ermöglichen und zudem eine Ansatzstelle im Nahtverlauf bedeuten, welche naturgemäß immer als potentielle Fehlerquelle anzusehen ist.

Es soll auch nicht unerwähnt bleiben, daß vom Bediener tragbare Schweißgeräte mitunter aus Zeitgründen nicht bis zum tatsächlichen Ende der Naht bzw. bis zum Erlöschen des Licht bogens in Arbeitslage belassen werden. Auch dadurch ergeben sich Mängel am Nahtabschluß, die allerdings primär nicht gerätebedingt sind.

Ein weiterer und entscheidender Nachteil der bekannten Gerätevarianten besteht darin, daß es nicht möglich ist, die Naht direkt bis in eine Rahmenecke hinein zu schweißen. Der Grund dafür besteht in der Gestaltung der Positionier- oder Distanzelemente, die sich beidseitig der zu schweißenden Naht direkt in der Nahtfuge bzw. Bauteilkehle abstützen. Dadurch ist es unumgänglich, daß beidseitig der zu schweißenden Naht Bereiche der Fuge von den Positionierelementen verdeckt werden und auch bei einem winklig angestellten Schweißbrenner von diesem nicht zu erfassen sind.

Ausgehend von den Nachteilen bekannter Kleinschweißgeräte ergibt sich daher die Aufgabenstellung, eine tragbare Einrichtung zu entwickeln, die es gestattet, ohne zeitliche Unterbrechung und ohne Veränderung der Position nacheinander zwei Kehlnahtabschnitte mit unterschiedlicher Richtung zu schweißen. Dies trifft insbesondere auf die Anschlüsse von Bauteilen zu, die winklig zueinander stehen und in ihrer Struktur sogenannte Rahmen bzw. Fächer bilden. Hier ist es zum Beispiel erforderlich, in der Rahmenecke die aus horizontaler und vertikaler Kehlnaht bestehenden Anschlüsse ohne Unterbrechung zu schweißen. Weiterhin sind für die Einrichtung geeignete Mittel zu entwickeln, die während der Bewegung des Schweißbrenners und der damit verbundenen Verlagerung des Geräteschwerpunktes die ordnungsgemäße Position der Einrichtung gegenüber dem Bauteil sicherstellen, ohne daß die Einrichtung ständig vom Bediener manuell in Arbeitslage gehalten werden muß. In diesem Zusammenhang soll gewährleistet sein, daß eine Entnahme des Gerätes aus der Arbeitslage erst in dem Moment möglich wird, wenn der Lichtbogen erloschen ist.

Die zugehörige Steuerung muß so beschaffen sein, daß es für den Bediener möglich ist, in beiden Bewegungseinrichtungen die jeweils erforderliche Schweißgeschwindigkeit vorzu wählen sowie die jeweilige Richtung vorzugeben, in der neben der Bewegungsfunktion auch die zugehörige Schweißtechnik aktiviert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabenstellung wie folgt gelöst:
Entsprechend dem Patentanspruch 1 wird eine tragbare Einrichtung vorgeschlagen mit der eine Schweißbrennerbewegung nacheinander in unterschiedlicher Richtung und ohne zeitliche Unterbrechung des Schweißprozesses möglich ist, indem die Bewegung des Schweißbrenners durch zwei in ihrem Winkel zueinander einstellbar verbundene elektromotorische Bewegungs achsen erzeugt wird. Dabei ist eine Bewegungsachse am Gehäuse der Einrichtung gelagert, die während ihres Betriebes eine zweite Bewegungsachse transportiert. Einen Support für die Aufnahme des Schweißbrenners trägt die zweite Bewegungsachse. Während des Betriebes der ersten Bewegungsachse wird der erste Kehlnahtabschnitt geschweißt. Durch den gleichzeitigen Transport der zweiten Bewegungsachse kann bei Richtungsänderung ohne eine zeitliche Unterbrechung ein Schweißen der zweiten Kehlnaht erfolgen.

Unter Bezugnahme auf Patentanspruch 1 soll die in ihrem Winkel zueinander mögliche Einstellung der Bewegungsachsen in horizontaler und vertikaler Richtung hervorgehoben werden, denn damit ist prinzipiell bei jeder Richtungsänderung des Nahtverlaufes ein Schweißen ohne zeitliche Unterbrechung möglich.

Weiterhin ist zur Verhinderung der zeitlichen Unterbrechung des Schweißprozesses und zur Gewährleistung eines konstanten Abstandes zwischen Brennerspitze und Bauteilkehle über die gesamte Länge hinweg das Gehäuse der Einrichtung mit Distanz- bzw. Positionierelementen ausgestattet, welche so angeordnet sind, daß sie an keiner Stelle die Zugänglichkeit des Brenners zum zu schweißenden Nahtabschnitt auch nur teilweise behindern.

Mit einem Halteelement gemäß Patentanspruch 2, z. B. als Elektromagnet ausgebildet, wird der Forderung nach ordnungsgemäßer Position der Einrichtung gegenüber dem Bauteil bei Veränderung des Geräteschwerpunktes entsprochen. Weiterhin wird die Arbeitslage bis zum Erlöschen des Lichtbogens gewährleistet.

Die von außen zugänglichen und mechanisch verstell- und arretierbaren elektromechanischen Schaltelemente gemäß Patentanspruch 3 ermöglichen das jeweils unabhängige Einstellen der zu schweißenden Nahtlänge und das Einstellen der Schweißgeschwindigkeit je Nahtabschnitt.

Gemäß Patentanspruch 4 wird einer Forderung entsprochen, daß - abgesehen von der Bewegungsfunktion, während der das Schweißens erfolgt - gegebenenfalls in der anderen Richtung eine reine Zustellbewegung zum Erreichen der Ausgangslage erzeugt wird.

Mit der beschriebenen Einrichtung wird eine gleichbleibende Schweißnahtqualität auch an komplizierten und schlecht zugänglichen Fügestellen gewährleistet, indem die Bewegungs parameter, wie Schweißgeschwindigkeit, Nahtlänge und exakte Position des Schweißbrenners zur Fügestelle durch die Gerätetechnik sichergestellt und somit potentielle Fehlerquellen durch das subjektive Empfinden des Schweißers ausgeschlossen werden.

Nachfolgend soll anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Prinzipdarstellung der tragbaren Einrichtung

Fig. 2 Nahtanordnung an einem Bauteil.

Die verwendeten Bezugszeichen bedeuten:

Bezugszeichenliste

1 Nahtabschnitt vertikal
2 Nahtabschnitt horizontal
3 Bauteil
4 Distanzelemente
5 elektromotorische Bewegungsachse (horizontal)
6 elektromotorische Bewegungsachse (vertikal)
7 Gehäuse
8 Schweißbrenner
9 elektromechanisches Schaltelement
10 elektromechanisches Schaltelement
11 Halteelement
12 Support
13 Positionierelement

Gemäß Fig. 1 handelt es sich um eine Ausführung der Einrichtung zum Schweißen von zwei senkrecht zueinander stehenden Kehlnahtabschnitten 1 und 2.

In Fig. 2 ist eine Nahtanordnung dargestellt, wie sie beim Schweißen von fächerartigen versteiften Blechen typisch ist.

Die Einrichtung wird in der Art und Weise am Bauteil 3 positioniert, daß die Distanzelemente 4 die vorgeschriebene Position sicherstellen, ohne dabei den aus den Abschnitten 1 und 2 bestehenden Nahtbereich an irgend einer Stelle auch nur teilweise zu verdecken.

Die Ausführung der Schweißbewegung erfolgt durch den unmittelbar und ohne zeitliche Verzögerung einsetzenden Betrieb der Antriebsachse 5, welche im Gehäuse 7 gelagert ist, im Anschluß an die Funktion der Achse 6, an welcher der Support 12 mit dem Schweißbrenner 8 montiert ist. Zur Erlangung eines rechtwinklig zueinander stehenden Nahtverlaufes werden auch die Antriebsachsen 5 und 6 entsprechend im Winkel von 90° zueinander verbunden. Die Länge der zu schweißenden Nahtabschnitte 1 und 2 kann auf einfache Art und Weise durch Verstellen der von außen zugänglichen elektromechanischen Schaltelemente 9 und 10 eingestellt werden.

Zur Lagesicherung der Einrichtung während des Schweißens befindet sich auf der Gehäuseunterseite ein vorteilhafterweise synchron mit dem Schweiß- und Bewegungsvorgang geschaltetes Halteelement 11, welches in seiner Höhe so bemessen ist, daß es gleichzeitig mit den unteren Distanzelementen 4 mechanischen Kontakt zum Bauteil 3 besitzt, d. h. auf dem Blech aufsitzt. Zur Lagesicherung dienen weiterhin Positionierelemente gemäß Bezugszei chen 13.

Claims

1. Tragbare Einrichtung zum mechanisierten Schweißen von Kehlnähten in zwei Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung eines Schweißbrenners (8) durch zwei in ihrem Winkel zueinander einstellbar verbundene elektromotorische Bewegungsachsen (5, 6) erzeugt wird, die so angeordnet sind, daß die erste Bewegungsachse (5) in einem Gehäuse (7) gelagert ist und während ihrer Bewegung die zweite Bewegungsachse (6) transportiert, so daß ein Schweißen von zwei in einem entsprechenden Winkel zueinander befindlichen Nahtabschnitten (1, 2) mit getrennt einstellbarer Geschwindigkeit nachein ander und ohne Unterbrechung möglich ist, die zweite Achse (6) einen Support (12) zur Aufnahme eines Schweißbrenners (8) trägt und daß der Abstand zwischen Brennerspitze und Nahtfuge im gesamten Schweißbereich durch Distanzelemente (4) und Positionierelemente (13) gesichert ist, welche so angeordnet sind, daß sie an keiner Stelle die Nahtabschnitte (1, 2) verdecken.

2. Tragbare Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tragbare Einrichtung mit einem Halteelement (11) versehen ist, welches die Position der Einrichtung gegenüber dem sich während des Schweißvorganges verändernden Schwerpunktes zuverlässig sichert und deren Funktion zeitgleich mit dem Ende des Schweißvorganges erlischt.

3. Tragbare Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tragbare Einrichtung mit von außen verstellbaren elektromechanischen Schaltelementen (9, 10) versehen ist, durch welche die Länge der Naht in den beiden Abschnitten (1,2) unabhängig voneinander einstellbar ist.

4. Tragbare Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise eine reine Fahrbewegung zur Positionierung oder eine mit dem Schweißprozeß gekoppelte Bewegung möglich ist.