DE202006003138U1

DE202006003138U1 - Schweißanlage zum Verschweißen von Kunststoffrohren

Info

Publication number: DE202006003138U1
Application number: DE202006003138U
Authority: DE
Original assignee: Simona AG
Current assignee: Simona AG
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2016-02-25

Abstract

Schweißanlage zum Verschweißen von Kunststoffrohrlängen (3, 4), wobei die Schweißanlage (1, 2) folgende Komponenten aufweist:
– eine Grundspanneinheit (9) zum Einspannen, Ausrichten, passgenauen Halten und Aufeinanderpressen von zwei Kunststoffrohrenden (10, 11) zweier Kunststoffrohrlängen (3, 4);
– eine Steuereinrichtung (12) zum Steuern der Komponenten der Schweißanlage (1, 2) zum Verschweißen von Kunststoffrohrlängen (3, 4);
– eine Planhobeleinrichtung (13) zum koplanaren Hobeln von zwei Stirnseiten (14, 15) der in der Grundspanneinheit (9) eingespannten, ausgerichteten und passgenau gehaltenen Kunststoffrohrenden (10, 11);
– eine Heizeinrichtung (16) zum koplanaren Anschmelzen der zwei Stirnseiten (14, 15) in der Grundspanneinheit (9);
– eine Hydraulikeinrichtung (17) zum Zusammenführen und Aufeinanderpressen und Verschweißen der von der Heizeinrichtung (16) koplanar angeschmolzenen Stirnseiten (14, 15) der Kunststoffrohrlängen (3, 4) in der Grundspanneinheit (9);
– einen Verriegelungsmechanismus (18) der Grundspanneinheit (9) zum Beibehalten des Aufeinanderpressens der verschweißten Stirnseiten (14, 15) der Kunststoffrohrlängen (3, 4);...

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißanlage zum Verschweißen von Kunststoffrohren.
Um Kunststoffrohrlängen zu Kunststoffrohrleitungsstrecken zusammenzuschweißen, sind mehrere Vorrichtungen und Werkzeuge erforderlich. Zunächst müssen die Stirnseiten der Rohrlängen mit entsprechenden Vorrichtungen bearbeitet werden, um sie für ein Zusammenschweißen vorzubereiten. Ferner sind Vorrichtungen erforderlich, um die Stirnseiten der Kunststoffrohrlängen aneinander zu führen, um die Stirnseiten miteinander zu verschweißen. Schließlich sind Heizvorrichtungen erforderlich, um das Verschweißen der Stirnseiten der Kunststoffrohrlängen zu unterstützen, und schließlich sind Haltevorrichtungen erforderlich, um nach dem Zusammenschweißen die Stirnseiten so lange zu stützen, bis eine Schweißnaht ausreichend abgekühlt ist.
Um die Bearbeitung und das Zusammenschweißen ergonomisch zu erleichtern, ist es bisher erforderlich, die Kunststoffrohrlängen auf eine Bearbeitungshöhe mit Hilfsgeräten zu heben. Danach können die einzelnen unterschiedlichen Werkzeuge und Vorrichtungen, die für einen Schweißvorgang erforderlich sind, zum Einsatz kommen, um eine geeignete Schweißnaht an den Stirnseiten der Kunststoffrohrenden von Kunststoffrohrlängen zu erzielen.
Gegenwärtig werden Rohrschweißmaschinen für Kunststoffrohre eingesetzt, bei denen die Kunststoffrohre mit Hilfsgeräten wie Krane, Baggern oder Frontladern von oben in eine Rohrschweißmaschine hineinzuheben sind, um sie dann an den Rohrenden einzuspannen. Bei der Durchführung der Schweißung werden eine Planhobeleinrichtung sowie eine Heizeinrichtung jeweils manuell eingesetzt, wobei die Energiezufuhr auf der Baustelle durch ein externes separates Stromaggregat erfolgt. Zum Schweißen und Bedienen einer derartigen Schweißanlage bzw. Rohrschweißmaschine ist somit für die einzelnen Handgriffe und Vorbereitungen ein hoher Personalaufwand erforderlich.
Ein Zusammenschweißen von Kunststoffrohrlängen zu Kunststoffrohrleitungsstrecken ist mit derartigen bekannten Schweißanlagen zeitaufwendig, zumal erst nach Erkalten einer Schweißnaht der Schweißvorgang für die nächstfolgende Kunststoffrohrlänge vorgenommen werden kann. Darüber hinaus eignen sich derartige Schweißanlagen mit der Vielzahl der erforderlichen Vorrichtungen, die in ihren Einsatzphasen aufeinander abgestimmt sein müssen, nicht für eine Automatisierung und zügige Verschweißung von beliebig langen Kunststoffrohrleitungsstrecken. Auch der Einsatz von Baumaschinen ist bei derartigen Schweißanlagen nur begrenzt möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schweißanlage anzugeben, mit der es möglich ist, die Montagezeiten für Kunststoffrohrleitungsstrecken erheblich zu verkürzen und das Kunststoffrohrschweißen effizienter zu gestalten. Ferner soll die Bedienung der Vorrichtungen der Schweißanlage so weit automatisiert werden, dass für die Bedienung und Überwachung der Schweißanlage lediglich eine Person erforderlich ist. Ferner soll das Kunststoffrohrschweißen so weit vereinfacht werden, dass die Kunststoffrohrlängen nicht mehr in die entsprechenden Rohrschweißmaschinen eingeführt werden müssen, sondern dass das Einspannen der Rohre maschinell erfolgen kann.
Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Schweißanlage zum Verschweißen von Kunststoffrohrlängen bereitgestellt, wobei eine Grundspanneinheit zum Einspannen, Ausrichten, passgenauem Halten und Aufeinanderpressen von zwei Kunststoffrohrenden zweier Kunststoffrohrlängen vorgesehen ist. Darüber hinaus verfügt die Schweißanlage über eine Steuereinrichtung zum Steuern der Komponenten der Anlage zum Verschweißen von Kunststoffrohrlängen. Schließlich ist in die Schweißanlage eine Planhobeleinrichtung zum koplanaren Hobeln von zwei Stirnseiten der in der Grundspanneinheit eingespannten, ausgerichteten und passgenau gehaltenen Kunststoffrohrenden angeordnet.
Zusätzlich umfasst die Schweißanlage eine Heizeinrichtung zum koplanaren Anschmelzen der zwei Stirnseiten in der Grundspanneinheit. Darüber hinaus verfügt die Schweißanlage über eine Hydraulikeinrichtung zum Zusammenführen und Aufeinanderpressen sowie zum Verschweißen der von der Heizeinrichtung koplanar angeschmolzenen Stirnseiten der Kunststoffrohrlängen in der Grundspanneinheit. Ferner weist die Schweißanlage einen Verriegelungsmechanismus der Grundspanneinheit zum Beibehalten des Aufeinanderpressens der verschweißten Stirnseiten der Kunststoffrohrlängen auf. Darüber hinaus kann die Schweißanlage über einen Kopplungsmechanismus zum Ankoppeln und zum Abkoppeln der Grundspanneinheit an bzw. von der Steuereinrichtung, der Planhobeleinrichtung, der Heizeinrichtung und der Hydraulikeinrichtung verfügen. Vorzugsweise weist die Anlage jedoch keinen Kopplungsmechanismus auf.
Eine derartige integrale Schweißanlage zum Verschweißen von Kunststoffrohrlängen hat den Vorteil, dass durch den Kopplungsmechanismus zum Ankoppeln und Abkoppeln der Grundspanneinheit an bzw. von der Steuereinrichtung, der Planhobeleinrichtung, der Heizeinrichtung und der Hydraulikeinrichtung die Möglichkeit besteht, die Grundspanneinheit von den Bearbeitungseinrichtungen der Schweißanlage nach erfolgter Verschweißung zu trennen bzw. abzukoppeln und mit baugleichen weiteren Grundspanneinheiten während der Abkühlphase einer Schweißung zwischen zwei Kunststoffrohrlängen bereits die nächsten Schweißungen entlang der geplanten Kunststoffrohrleitungsstrecken vorzunehmen oder die Schweißanlage stationär zu betreiben und die nächste Schweißstelle der Schweißanlage zuzuführen, während die abgekoppelte Grundspanneinheit ein Erkalten der gerade durchgeführten Verschweißung unter Beibehaltung der Ausrichtung und des Anpressdruckes sicherstellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Steuereinrichtung, die Planhobeleinrichtung, die Heizeinrichtung und die Hydraulikeinrichtung in einem gemeinsamen Rahmen eines Gehäuses angeordnet, wobei der Rahmen auf seiner der Erdoberfläche zugewandten Unterseite den Kopplungsmechanismus zum Ankoppeln und zum Abkoppeln der Grundspanneinheit aufweist. Das hat den Vorteil, dass zum Ankoppeln der Grundspanneinheit lediglich der Rahmen mit Gehäuse und den darin befindlichen Einrichtungen der Schweißanlage auf die Grundspanneinheit von oben aufgesetzt werden kann und zum Abkoppeln des Rahmens mit den Vorrichtungen der Schweißanlage von der Grundspanneinheit der Rahmen mit den Vorrichtungen der Schweißanlage von der Grundspanneinheit abgehoben werden kann. Somit ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Kunststoffrohrlängen in Erdbodennähe miteinander zu verschweißen, so dass einfache Abstandshalter genügen, um die Kunststoffrohrlängen für ein Verschweißen in der Schweißanlage bereitzuhalten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der gemeinsame Rahmen des Gehäuses Antriebsmechanismen zum Ausfahren und Einfahren der Planhobeleinrichtung und/oder der Heizeinrichtung zwischen die Grundspanneinheit auf. Damit ist der Vorteil verbunden, dass die Grundspanneinheit die zu verschweißenden Rohrenden von zwei Kunststoffrohrlängen nur koaxial ausrichten muss und anschließend ein koplanares Bearbeiten der Stirnseite und ein anschließendes Anschmelzen der Stirnseite jeweils von dem gemeinsamen Rahmen aus erfolgen kann. Als Antriebsmechanismen können entsprechende Hydraulikzylinder, die von der Hydraulikvorrichtung betrieben werden und von der Steuereinrichtung gesteuert werden, in der Schweißanlage bzw. in dem Rahmen vorgesehen sein und/oder auch elektrische Antriebsmechanismen in dem Rahmen bereitgestellt werden, die das Ein- und Ausfahren zwischen die in der Grundspanneinheit eingespannten Kunststoffrohrenden bewirken.
Der Verriegelungsmechanismus ist vorzugsweise eine Komponente der Grundspanneinheit, um die Grundspanneinheit für die unterschiedlichen Bearbeitungsphasen des Verschweißens der Kunststoffrohrenden in den vorgesehenen Positionen zu verriegeln. Dazu wird das Verriegeln und das Entriegeln des Verriegelungsmechanismus vorzugsweise von der Hydraulikeinrichtung ausgelöst bzw. betätigt. Jedoch können auch hier Elektroan triebe, wie Solenoid betriebene Betätigungshebel vorgesehen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Grundspanneinheit zum Einspannen von zwei Kunststoffrohrenden pro Kunststoffrohrende jeweils zwei Klemmbügelpaare auf. Durch mindestens zwei Klemmbügelpaare pro Kunststoffrohrende wird gewährleistet, dass sich das Rohrende parallel zu seiner Rohrachse in der Grundspanneinheit ausrichten und einspannen lässt. Dazu sind die mindestens zwei Klammerbügelpaare pro Kunststoffrohrende hintereinander in Richtung der Kunststoffrohrachse und koaxial zu den Rohrenden angeordnet.
Die Klemmbügelpaare weisen vorzugsweise Zangenspannelemente in Form von Klemmbügeln auf, die aus einem Klemmbügelhalter paarweise herausgefahren werden können, wobei die Klemmbügelhalter von oben auf die Rohrenden aufgesetzt werden können und anschließend die Klemmbügel paarweise aus dem Klemmbügelhalter hervorspringen und/oder herausgefahren werden und die Kunststoffrohrenden umfassen. Vorzugsweise weisen somit die Klemmbügelpaare jeweils zwei Klemmbügel auf, die jeweils einem Rohrhälftenquerschnitt der Rohrenden angepasst sind und derart geöffnet werden, dass sie in geöffnetem Zustand über die Kunststoffrohrenden passen und im Klemmzustand die Kunststoffrohrenden in der Grundspanneinheit fixieren. Dieses hat den Vorteil, dass von der Schweißanlage lediglich die Grundspanneinheit mit ihren Klemmbügelpaaren an die unterschiedlichen Rohrquerschnitte angepasst sein müssen, während der gemeinsame Rahmen mit Gehäuse für unterschiedliche Rohrdurchmesser zum Verschweißen von Kunststoffrohrlängen zu Kunststoffrohrleitungsstrecken eingesetzt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Grundspanneinheit Führungsschienen auf, die parallel zu der Kunststoffrohrachse ausgerichtet sind und die Klemmbügelpaare passgenau ausgerichtet halten. Diese Führungsschienen sind vorzugsweise zylindrische Stäbe, die sich durch Öffnungen der Klemmbügelhalter erstrecken, wobei die Führungsschienen gleitverschieblich in den Öffnungen gelagert sind. Somit gewährleisten die Führungsschienen das parallele Ausrichten der Klemmbügelhalter untereinander und in Bezug auf die Kunststoffrohrachse.
Die Planhobeleinrichtung weist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zum koplanaren Hobeln von zwei Stirnseiten der in der Grundspanneinheit eingespannten ausgerichteten und passgenau gehaltenen Kunststoffrohrenden eine in vertikaler Richtung hin- und herbewegbare Linearhobelplatte oder umfasst alternativ eine um ihre Achse drehbare Hobelscheibe auf, die zwischen den Stirnseiten der zu bearbeitenden Rohrenden positionierbar ist. Dazu weist die Hobelscheibe bzw. die Linearhobelplatte auf ihren planparallelen Flächen Messer auf, welche derart ausgerichtet sind, dass in einem einzigen Arbeitsgang die Stirnseiten beider Rohrenden spanabhebend zu koplanaren Stirnseiten bearbeitet werden. In beiden Ausführungsformen der Planhobeleinrichtung ergibt sich der Vorteil dieser Schweißanlage, dass die koplanare Bearbeitung der Stirnseiten der zu verschweißenden Rohrenden direkt in der Grundspanneinheit erfolgen kann, so dass die aufeinander ausgerichteten Stirnseiten nun auch koplanar nach dem Einsatz der Planhobeleinrichtung für das Verschweißen vorbereitet werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Heizeinrichtung zum koplanaren Anschmelzen der zwei Stirnseiten in der Grundspanneinheit eine scheibenförmige Heizplatte mit planparallelen Oberseiten auf. Diese Heizplatte mit planparallelen Oberseiten ist zwischen die Stirnseiten der zu verschweißenden Rohrenden von dem gemeinsamen Rahmen der Schweißanlage aus positionierbar. Über eine in dem Rahmen vorgesehene Energieversorgungseinheit und die in dem Rahmen angeordnete Steuereinrichtung kann die Heizplatte vorzugsweise auf eine Kunststoffschmelztemperatur des Kunststoffmaterials der zu verbindenden Kunststoffrohrenden gebracht werden, so dass gleichzeitig und gleichmäßig ein Anschmelzen der Stirnseiten der Rohrenden in Vorbereitung eines Verschweißens erfolgen kann.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Schweißanlage ein Gehäuse aufweist, das auf seiner dem Erdboden entgegengesetzten Oberseite eine Kopplungseinrichtung aufweist. Mit dieser Kopplungseinrichtung kann die Schweißanlage an eine Baumaschine, vorzugsweise an einen Bagger, angekoppelt werden, so dass die erfindungsgemäße Schweißanlage mit angekoppelter Grundspanneinheit auf die zu verschweißenden Rohrenden gesetzt werden kann, ohne dass weitere Hilfsmittel erforderlich werden.
Neben dem bereits erwähnten Gehäuse kann zusätzlich eine flexible Schutzhaube die Schweißanlage einschließlich der Schweißverbindungsstelle umhüllen, so dass die Schweißverbindungsstelle gegen Wind, Regen und Kälte geschützt bleibt.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die erfindungsgemäße Schweißanlage als Rohrschweißmaschine kompakt konzipiert ist und alle erforderlichen Vorrichtungen und Werkzeuge zum Schweißen, wie einen Planhobel, ein Heizelement und ein entsprechendes Stromaggregat integriert in einem Rahmen mit Gehäuse aufweist. Außerdem wird beim Schweißen in vorteilhafter Weise die Schweißanlage von oben auf die Rohrenden aufgesetzt, die dann von den Spannelementen der Grundspanneinheit erfasst zentriert und je nach Anforderung zusammengefahren werden. Durch die Möglichkeit das Gehäuse mit dem Rahmen und damit die gesamte Schweißanlage an einen Ausleger eines Baugerätes wie eines Baggers anzukoppeln, wird die Handhabung der Schweißanlage erleichtert und ist von einer einzelnen Person bedienbar.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Schweißanlage einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Schweißanlage einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Die 3 bis 5 zeigen schematische perspektivische Ansichten der Schweißanlage gemäß 1 in unterschiedlichen Fertigungsphasen;
3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Schweißanlage gemäß 1 mit in die Grundspanneinheit eingefahrener Planhobeleinrichtung;
4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Schweißanlage gemäß 1 mit in die Grundspanneinheit eingefahrener Heizeinrichtung;
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Schweißanlage der 1 mit aus der Grundspanneinheit ausgefahrenen Planhobel- und Heizeinrichtungen;
6 bis 8 zeigen schematische perspektivische Ansichten einer Baustelle beim Herstellen einer Kunststoffrohrleitungsstrecke;
6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Baustelle mit ausgelegten Kunststofflängen und beim Verschweißen einer ersten Fügestelle;
7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Baustelle der 6 nach Fertigstellung einer ersten Schweißnaht und Aufsetzen der Schweißanlage auf eine weitere Fügestelle;
8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Baustelle der 6 nach Fertigstellen von zwei Schweißnähten und Aufsetzen der Schweißanlage auf eine weitere Fügestelle.
9 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Kunststoffrohrleitungsstrecke;
10 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Kunststoffrohrleitungsstrecke der 9.
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Schweißanlage 1 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Schweißanlage 1 umfasst ein Gehäuse 21, in dem ein Rahmen zum Halten der Werkzeuge und Vorrichtungen für das Herstellen einer Fügeverbindung zwischen zwei Kunststoffrohrenden angeordnet sind. Das Gehäuse 21 weist eine Oberseite 49 auf, auf der sich eine Kopplungseinrichtung 50 für das Ankoppeln einer Baumaschine befindet, so dass die Schweißanlage 1 komplett mit der auf der Unterseite 22 angekoppelten Grundspanneinheit 9 von der Baumaschine angehoben, transportiert und auf die zu schweißenden Kunststoffrohrenden verbracht werden kann.
Die Grundspanneinheit 9 weist in dieser Ausführungsform der Erfindung vier Klemmbügelpaare 23 bis 26 auf, die jeweils aus zwei Klemmbügeln 27 bis 34 bestehen. Jedes Klemmbügelpaar 23 bis 26 wird von einem Klemmbügelhalter 42 geführt und gehalten, wobei die Klemmbügelhalter 42 durch Führungsschienen 39 und 40 parallel zueinander ausgerichtet bleiben. Dazu sind die Führungsschienen 39 und 40 stabförmig ausgebildet und in Öffnungen 41 der Klemmbügelhalter 42 gleitverschieblich gelagert. Die Klemmbügel 27 bis 34 können in die Klemmbügelhalter 42 eingezogen werden, so dass die Schweißanlage mithilfe der Klemmbügelhalter 42 der Grundspanneinheit 9 auf die beiden zu verbindenden Enden von zwei Kunststoffrohrlängen aufgesetzt werden kann.
Nach dem Aufsetzten der Schweißanlage 1 auf die Rohrenden werden die Klemmbügel 27 bis 34 aus den Klemmbügelhaltern 42 herausgefahren und umschließen die Kunststoffrohrenden, wobei jeweils mindestens zwei Klemmbügelpaare 23 bis 26 pro Rohrende eine Zentrierung der beiden Rohrenden aufeinander ermöglichen.
Diese Grundspanneinheit 9 ist für ein Einspannen, Ausrichten und passgenaues Halten sowie für ein Zusammenpressen von zwei Kunststoffenden zweier Kunststoffrohrlängen vorgesehen, wobei ein Verriegelungsmechanismus 18, welcher der Grundspannein heit 9 zugeordnet ist und von einer Hydraulikeinrichtung, die sich in dem Gehäuse 21 befindet, ausgelöst und betätigt wird, in der Lage ist, die beiden Rohrenden in einer vorgegebenen Position koaxial zu der Kunststoffrohrachse 58 während der Vorbereitungs- und der Schweißphase der Schweißanlage 1 zu halten. Neben dem Verriegelungsmechanismus 18 ist ein Kopplungsmechanismus 19 auf der Unterseite 22 des Gehäuses 21 zwischen Gehäuse 21 und der Grundspanneinheit 9 angeordnet, wobei der Kopplungsmechanismus 19 ermöglicht, die Grundspanneinheit 9 an das Gehäuse 21 anzukoppeln und von dem Gehäuse 21 abzukoppeln.
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Schweißanlage 2 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 dadurch, dass die Grundspanneinheit 9 für jedes der Rohrenden 10, 11 an der Stelle von vier Klemmbügelpaaren 23 bis 26 nun noch zwei weitere Klemmbügelpaare 56 und 57 aufweist, wobei eine derartige Grundspanneinheit 9 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung für größer werdende Rohrdurchmesser D eingesetzt wird.
Die Schweißanlage 1 und 2 gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist für Rohraußendurchmesser D von 110 mm bis 1000 mm konzipiert und ist geeignet, insbesondere Kunststoffrohre aus Polypropylen und Polyethylen miteinander zu verschweißen. In der Ausführungsform der 2 sind zwei Rohrenden 10 und 11 eines Kunststoffrohres aus PE 80 mit einem Durchmesser d von 630 mm in den sechs Klemmbügelpaaren 23 bis 26 und 56 und 57 der Grundspanneinheit 9 derart eingespannt, dass sie zueinander ausgerichtet sind und mithilfe der Grundspanneinheit 9 aufeinander zu bewegt werden können, so dass ihre Stirnseiten 14 und 15 koaxial zueinander passen.
Über den Kopplungsmechanismus 19 ist die Grundspanneinheit 9 an einen gemeinsamen Rahmen der Schweißanlage 2 angekoppelt. Dieser gemeinsame Rahmen 20 ist in 1 von einem Gehäuse umgeben, das in 2 weggelassen wurde, um die Vorrichtungen, die im Rahmen 20 untergebracht sind, zu zeigen. In dem gemeinsamen Rahmen 20 sind Werkzeuge mit zugehörigen Einrichtungen angeordnet, wobei das Bezugszeichen 13 eine Planhobeleinrichtung und das Bezugszeichen 16 eine Heizeinrichtung kennzeichnet.
Die Planhobeleinrichtung 13 weist eine Hobelscheibe 43 auf, die planparallele Flächen 44 und 45 besitzt und mit Hobelklingen ausgestattet ist, die zur spanabhebenden Bearbeitung von Kunststoff geeignet sind. Ferner ist in dem gemeinsamen Rahmen 20 eine Heizvorrichtung 16 angeordnet mit einer Heizplatte 46, die ihrerseits zwei planparallele Oberseiten 47 und 48 aufweist, die in der Lage sind, die Stirnseiten 14 und 15 der Rohrenden 10 und 11 auf eine Schmelztemperatur der eingespannten Polyethylenrohre zu erwärmen.
Neben der Planhobeleinrichtung 13 und der Heizeinrichtung 16 sind in dem Rahmen 20 eine Steuereinrichtung 12 mit Energieversorgung und eine Hydraulikeinrichtung 17 untergebracht, die einerseits den Schweißprozessablauf steuern und andererseits die mechanischen Kräfte für das Anpressen von Stirnseiten 14, 15 von Rohrenden 10, 11 zueinander aufbringen. Ferner kann die Hydraulikeinrichtung 17 über entsprechende Hydraulikzylinder als Antrieb der verschiedensten Bewegungsabläufe beim Schweißvorgang dienen. Der gemeinsame Rahmen 20 weist eine Unterseite 22 auf, die einen Kopplungsmechanismus 19 zum Ab- und Ankoppeln der Grundspanneinheit 9 aufweist. Die Grundspanneinheit 9 kann in jeder der erreichten Positionen im Verlauf des Schweißverfahrens durch einen Verriegelungsmechanismus 18 in der entsprechenden Position arretiert werden, wobei der Verriegelungsmechanismus 18 ebenfalls durch die Hydraulikeinrichtung 17 betätigt werden kann.
Die 3 bis 5 zeigen schematische Ansichten der Schweißanlage 1 gemäß 1 in unterschiedlichen Fertigungsphasen. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden in den 3 bis 5 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Schweißanlage 1 gemäß 1 mit einer in die Grundspanneinheit 9 zwischen den Stirnseiten der Rohrenden 10 und 11 eingefahrenen Planhobeleinrichtung 13. Die Planhobeleinrichtung 13 hobelt, während die Stirnseiten durch die Grundspanneinheit 9 auf die planparallelen Flächen 44 und 45 der Planhobeleinrichtung 13 mithilfe der Hydraulikeinrichtung 17 gepresst werden, koplanar die Stirnseiten in Vorbereitung des Schweißvorgangs ab. Nach dem Hobelvorgang wird die Planhobeleinrichtung 13 aus der Grundspanneinheit 9 ausgefahren und wieder in dem Rahmen 20 positioniert.
Anschließend wird wie es 4 zeigt die Heizeinrichtung 16 in den Spalt zwischen den Stirnseiten 14 und 15 der Rohrenden 10 und 11 eingefahren. Die Heizeinrichtung 16 weist eine Heizplatte 46 mit planparallelen Oberseiten 47 und 48 auf. Diese Heizplatte 46 kann mithilfe der Steuerungseinrichtung 12 und der Energieversorgung auf die Schmelztemperatur des hier verwendeten und zu verschweißenden Polyethylens gebracht werden und schmilzt somit die Stirnseiten der Rohrenden 10 und 11 aus Polyethylen an. Anstelle des Polyethylens werden auch Kunststoffrohre aus Polypropylen mit dieser Schweißanlage 1 zusammengeschweißt. Sobald die Stirnseiten 14 und 15 der Kunststoffrohrenden 10 und 11 angeschmolzen sind, kann die Heizeinrichtung 16 aus der Grundspanneinheit 9 ausgefahren und in den Rahmen 20 zurückgefahren werden.
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Schweißanlage 1 der 1 mit aus der Grundspanneinheit 9 ausgefahrenen Planhobel- 13 und Heizeinrichtung 16. Sobald diese beiden Einrichtungen wieder in den gemeinsamen Rahmen 20 der Schweißanlage 1 untergebracht bzw. angeordnet sind, können die eingespannten Rohrenden 10 und 11 mithilfe der Grundspanneinheit 9 und unter Mitwirkung der Hydraulikeinrichtung 17 mit ihren angeschmolzenen Stirnseiten aufeinandergepresst werden, so dass sich eine Schweißnaht 55 ausbildet, die jedoch noch nicht belastbar ist, solange nicht das Kunststoffmaterial erkaltet ist. Jedoch greift hier der Verriegelungsmechanismus 18 und hält den Anpressdruck der Grundspanneinheit 9 aufrecht, während der Rahmen 20 mit den Werkzeugen und Vorrichtungen der Schweißanlage 1 durch Betätigung des Kopplungsmechanismus 19 auf der Unterseite 22 des gemeinsamen Rahmens 20 von dem Rahmen 20 abgekoppelt werden kann.
Die 6 bis 8 zeigen schematische perspektivische Ansichten einer Baustelle beim Herstellen einer Kunststoffrohrleitungsstrecke 52. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden in den 6 bis 8 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und extra erörtert.
6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Baustelle mit ausgelegten Kunststoffrohrlängen 3 bis 8 und ein Verschweißen einer ersten Fügestelle zu einer Schweißnaht 55. Dabei wird davon ausgegangen, dass die alte Schweißnaht 55 zwischen der dritten und der vierten Kunststoffrohrlänge 3 und 4 bereits erkaltet ist, während die Baumaschine 51 die Schweißanlage 1 auf die nächste Fügestelle aufsetzt und nach Planhobeln und Anschmelzen der Stirnseiten die Fügestelle zu einer Schweißnaht 55 zusammenfügt.
Dabei ergibt sich für eine Schweißnaht an einem PE-Rohr mit einem Durchmesser d von 630 mm ein Zeitaufwand zum Angleichen der Stirnseiten mittels des Planhobels von etwa 180 s, eine Anwärmzeit mithilfe der Heizeinrichtung 16 bis zum Anschmelzen der Stirnseiten von etwa 570 s und für das Umstellen, das heißt das Ausfahren der Heizeinrichtung aus der dem Fügebereich ein Zeitaufwand von 115 s sowie für das Aufbringen des Fügedrucks durch Aufeinanderpressen der Kunststoffrohrenden mit einen derartigen Durchmesser eines Kunststoffrohres ein Zeitverzug von 25 s. Die zugehörige Abkühlzeit liegt bei 69 Minuten, so dass der gesamte Schweißvorgang mit Vorbereitungs- und Umrüstzeiten unter einer Viertelstunde bleibt, während die Abkühlzeit zur Verfestigung der Schweißnaht 55 weit über das Vierfache der Fügezeit benötigt. Um der Schweißnaht 55 die Möglichkeit zu geben, sicher zu erkalten bzw. abzukühlen, wird das Gehäuse 21 mithilfe des Kopplungsmechanismus 19 von der Grundspanneinheit 9 abgekoppelt und an eine weitere Grundspanneinheit angekoppelt, was die nächste 7 zeigt.
7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Baustelle nach Fertigstellen einer ersten Schweißnaht 55 und Aufsetzen der Schweißanlage 1 auf eine weitere Fügestelle. Dieses Umsetzen zu einer weiteren Fügestelle des Gehäuses 21 mit den Werkzeugen und Vorrichtungen der Schweißanlage 1 wird mit Hilfe der Baumaschine 51 bewerkstelligt, die hier einen Bagger bildet, der eine Kopplungsstange 59 aufweist, die mit der Kopplungseinrichtung 50 auf der Oberseite 49 des Gehäuses 21 in Eingriff bringbar ist. Nach Durchführung des Angleichens der Stirnseiten und Aufheizens derselben sowie Aufbringen des Fügedruckes auf die Fügestelle, kann wiederum die Grundspanneinheit 53 mithilfe des Kopplungsmechanismus 19 von dem Gehäuse 21 abgekoppelt werden und eine weitere Grundspanneinheit an das Gehäuse 21 angekoppelt werden und die nächste Fügestelle verschweißt werden, wie es 8 zeigt.
8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Baustelle nach 6 nach Fertigstellen von zwei Schweißnähten 55 und Aufsetzen der Schweißanlage 1 auf eine weitere Fügestelle. Wenn nun die vorhergehenden Fügestellen mit ihren Schweißnähten 55 von den Grundspannheiten 9 und 53 gehalten werden, bis das Material der Schweißnaht 55 erkaltet ist, wird bereits, wie 8 zeigt, die nächste Fügestelle in Angriff genommen, ohne dass das Erkalten der Schweißnähte 55 abgewartet werden muss. Damit ist der Vorteil verbunden, dass Kunststoffrohrleitungsstrecken 52 mithilfe dieser Schweißanlage 1 in kürzester Zeit zusammengefügt werden können.
9 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Kunststoffrohrleitungsstrecke 52, die aus den Rohrleitungslängen 3, 4 und 5 besteht, wobei zwischen den Rohrleitungslängen 3 und 4 bereits der Schweißvorgang beendet ist und lediglich die Grundspanneinrichtung 9 die Schweißnaht 55 bis zum Abkühlen des Kunststoffmaterials zusammengepresst hält, während bereits eine Fügestelle zwischen den Kunststoffrohrlängen 4 und 5 mit einer weiteren an das Gehäuse 21 angekoppelten Grundspanneinheit 53 verschweißt wird. Aufgrund der Bearbeitungsmöglichkeit der Rohrenden der jeweiligen Kunststoffrohr längen von oben, sind für das Auflegen der Rohre relativ niedrige Rohrauflagen 60 erforderlich, wie einen Mindestabstand von 15 mm zum Erdboden 61 sicherstellen, der ausreicht die Funktionsfähigkeit der Werkzeuge und Einrichtungen der Schweißanlage 1 zu gewährleisten. Die Länge L jeder Rohrlänge 3, 4 und 5 beträgt in dieser Ausführungsform der Erfindung 6,0, 12,0 oder 20,0 m bei einem Durchmesser zwischen 355 mm bis 630 mm.
10 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Kunststoffrohrleitungsstrecke 52 der 9. Während die Fügestelle zwischen den Kunststoffrohrlängen 3 und 4 bereits am Erkalten ist und nur noch von der Grundspanneinheit 9 gehalten wird, ist bereits die Schweißanlage 1 auf die weitere Fügestelle zwischen den Kunststoffrohrlängen 4 und 5 mithilfe einer Baumaschine 51, wie einem Bagger, auf die nächstfolgende Fügestelle aufgesetzt worden.

1: Schweißanlage (1. Ausführungsform)
2: Schweißanlage (2. Ausführungsform)
3 bis 8: Kunststoffrohrlänge
9: Grundspanneinheit
10: Kunststoffrohrende
11: Kunststoffrohrende
12: Steuereinrichtung
13: Planhobeleinrichtung
14: Stirnseite der Rohrenden
15: Stirnseite der Rohrenden
16: Heizeinrichtung
17: Hydraulikeinrichtung
18: Verriegelungsmechanismus
19: Kopplungsmechanismus für Grundspanneinheit
20: gemeinsamer Rahmen
21: Gehäuse
22: Unterseite des Rahmens
23 bis 26: Klemmbügelpaar
27 bis 38: Klemmbügel
39: Führungsschiene
40: Führungsschiene
41: Öffnung in Klemmbügelhalter
42: Klemmbügelhalter
43: Hobelscheibe bzw. Linearhobelplatte
44: planparallele Fläche der Hobelscheibe bzw. Linear
: hobelplatte
45: planparallele Fläche der Hobelscheibe bzw. Linear
: hobelplatte
46: Heizplatte (scheibenförmig)
47: planparallele Oberseite der Heizplatte
48: planparallele Oberseite der Heizplatte
49: Oberseite des Gehäuses
50: Kopplungseinrichtung zur Baumaschine
51: Baumaschine
52: Kunststoffrohrleitungsstrecke
53: Grundspanneinheit auf Rohrleitungsstrecke
54: Grundspanneinheit auf Rohrleitungsstrecke
55: Schweißnaht
56: Klemmbügelpaar (2. Ausführungsform)
57: Klemmbügelpaar (2. Ausführungsform)
58: Kunststoffrohrachse
59: Kopplungsstange
60: Rohrauflage
61: Erdboden
d: Innendurchmesser der Rohre
D: Außendurchmesser der Rohre
L: Länge einer Kunststoffrohrlänge

Claims

Schweißanlage zum Verschweißen von Kunststoffrohrlängen (3, 4), wobei die Schweißanlage (1, 2) folgende Komponenten aufweist: – eine Grundspanneinheit (9) zum Einspannen, Ausrichten, passgenauen Halten und Aufeinanderpressen von zwei Kunststoffrohrenden (10, 11) zweier Kunststoffrohrlängen (3, 4); – eine Steuereinrichtung (12) zum Steuern der Komponenten der Schweißanlage (1, 2) zum Verschweißen von Kunststoffrohrlängen (3, 4); – eine Planhobeleinrichtung (13) zum koplanaren Hobeln von zwei Stirnseiten (14, 15) der in der Grundspanneinheit (9) eingespannten, ausgerichteten und passgenau gehaltenen Kunststoffrohrenden (10, 11); – eine Heizeinrichtung (16) zum koplanaren Anschmelzen der zwei Stirnseiten (14, 15) in der Grundspanneinheit (9); – eine Hydraulikeinrichtung (17) zum Zusammenführen und Aufeinanderpressen und Verschweißen der von der Heizeinrichtung (16) koplanar angeschmolzenen Stirnseiten (14, 15) der Kunststoffrohrlängen (3, 4) in der Grundspanneinheit (9); – einen Verriegelungsmechanismus (18) der Grundspanneinheit (9) zum Beibehalten des Aufeinanderpressens der verschweißten Stirnseiten (14, 15) der Kunststoffrohrlängen (3, 4); – einen Kopplungsmechanismus (19) zum Ankoppeln und zum Abkoppeln der Grundspanneinheit (9) an bzw. von der Steuereinrichtung (12), der Planhobeleinrichtung (13), der Heizeinrichtung (16) und der Hydraulikeinrichtung (17).
Schweißanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (12), die Planhobeleinrichtung (13), die Heizeinrichtung (16) und die Hydraulikeinrichtung (17) in einem gemeinsamen Rahmen (20) eines Gehäuses (21) angeordnet sind, wobei der Rahmen (20) auf seiner der Erdoberfläche zugewandten Unterseite (22) den Kopplungsmechanismus (19) zum Ankoppeln und zum Abkoppeln der Grundspanneinheit (9) aufweist.
Schweißanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Rahmen (20) des Gehäuses (21) Antriebsmechanismen zum Ausfahren und Einfahren der Planhobeleinrichtung (13) und/oder der Heizeinrichtung (16) zwischen die Grundspanneinheit (9) aufweist.
Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus (18) eine Komponente der Grundspanneinheit (9) ist, der vorzugsweise von der Hydraulikeinrichtung (17) betätigt wird.
Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundspanneinheit (9) zum Einspannen der zwei Kunststoffrohrenden (10, 11) pro Kunststoffrohrende (10) zwei Klemmbügelpaare (23, 24) aufweist, wobei die Klemmbügelpaare (23, 24) hintereinander in Richtung der Kunst stoffrohrachse (58) und koaxial zu den Rohrenden (10, 11) angeordnet sind.
Schweißanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbügelpaare (23 bis 26) jeweils zwei Klemmbügel (27 bis 38) aufweisen, die jeweils einem Rohrhälftenquerschnitt der Rohrenden (10, 11) angepasst sind und derart geöffnet werden können, dass sie in geöffnetem Zustand über die Kunststoffrohrende (10, 11) passen und im Klemmzustand die Kunststoffrohrenden (10, 11) in der Grundspanneinheit (9) fixieren.
Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundspanneinheit (9) Führungsschienen (39, 40) aufweist, die parallel zu der Kunststoffrohrachse (58) ausgerichtet sind und die Klemmbügelpaare (23 bis 26) passgenau ausgerichtet halten.
Schweißanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen (39, 40) zylindrische Stäbe sind und sich durch Öffnungen (41) von Klemmbügelhaltern (42) erstrecken, wobei die Führungsschienen (39, 40) gleitverschieblich in den Öffnungen (41) gelagert sind.
Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planhobeleinrichtung (13) zum koplanaren Hobeln von zwei Stirnseiten (14, 15) der in der Grundspanneinheit (9) eingespannten, ausgerichteten und passgenau gehaltenen Kunststoffrohrenden (10, 11) eine um ihre Achse drehbare Hobelscheibe (43), die zwischen die Stirnseiten (14, 15) der zu bearbeitenden Rohrenden (10, 11) positionierbar ist, aufweist, wobei die Hobelscheibe (43) auf ihren planparallelen Flächen (44, 45) Hobelmesser aufweist, welche derart ausgerichtet sind, dass in einem einzigen Arbeitsgang die Stirnseiten (14, 15) beider Rohrenden (10, 11) spanabhebend zu koplanaren Stirnseiten (14, 15) bearbeitbar sind.
Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (16) zum koplanaren Anschmelzen der zwei Stirnseiten (14, 15) in der Grundspanneinheit (9) eine scheibenförmige Heizplatte (46) mit planparallelen Oberseiten (47, 48) aufweist, die zwischen die Stirnseiten (14, 15) der zu verschweißenden Rohrenden (10, 11) positionierbar ist und über eine Energieversorgungseinheit und die Steuereinrichtung (12) für ein gleichzeitiges und gleichmäßiges Anschmelzen der Stirnseiten (14, 15) der Rohrenden (10, 11) bei einer Anschmelztemperatur des Kunststoffmaterials der Kunststoffrohrenden (10, 11) gehalten wird.
Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißanlage (1, 2) ein Gehäuse (21) aufweist, das auf seiner dem Erdboden (61) entgegengesetzten Oberseite (49) eine Kopplungseinrichtung (50) aufweist, mit der die Schweißanlage (1, 2) an eine Baumaschine (51), vorzugsweise an einen Bagger ankoppelbar ist.