DE2117891B2 - Schweißvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißvorrichtung zum programmierten automatischen Herstellen von Schweißnähten in Ringform, mit einem Zentrierdorn für das zu verschweißende Rohr o. dgL und mit einer Schweißdüse, die mit Schlittenführungen in zwei Koordinaten verfahrbar ist

Eine derartige Scheißvorrichtung ist Gegenstand der DD-PS 49 040. Dabei ist die eine der beiden Schlittenführungen schwimmend gelagert Mit dieser bekannten Schweißvorrichtung können Rohre in vertikal angeordnete Rohrboden unter Schutzgas eingeschweißt werden. Die bekannte Vorrichtung weist einen mit einem Zentrierstift ausgerüsteten Schweißkopf auf.

Eine solche Schweißvorrichtung bringt gegenüber den bisher bekannten Schweißvorrichtungen, bei denen die Anbringung und Befestigung des Schweißgeräts an dem zu verschweißenden Rohr selbst und zwar an dessen Außen- oder Innenseite erfolgt, erhebliche Vorteile. Insbesondere wird ein vollautomatischer, programmierter Betrieb ermöglicht.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine derartige Vorrichtung noch weiter zu verbessern, indem eine kontinuierliche Drehung des Schweißkopfes in einer beliebigen Anzahl von Umdrehungen ohne Behinderung der Speisekabel und Speiseleitungen für Gas oder Kühlmittel bei gleichzeitiger kontinuierlicher Versorgung mit Zusatzmetall sichergestellt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Schweißdüse mit ihrer Schlittenführung auf einer angetriebenen Platte sitzt, die auch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Versorgung mit Zusatzmetall trägt, und deren Welle konzentrisch ist mit der Mittelachse des Zentrierdorns, und einer Versorgungseinrichtung für die Zuleitung von Strom, Schutzgas und Kühlmittel.

Alle diese Bauteile sind mit Mitteln zur Einstellung ihrer Lage versehen, was dadurch besonders erleichtert wird, daß alle einzustellenden und zu regelnden Teile frei zugänglich sind. Außerdem läßt sich die Vorrichtung ohne weiteres an ein Gelenksystem anpassen, das eine genaue und rasche Zentrierung ermöglicht Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung eine beträchtliche Leistungssteigerung erzielt.

Die drehbare Platte sitzt auf einem hohlen Rad, das durch eine Schnecke in Drehung versetzt werden kann, wobei das Rad und die Schnecke in einem Gehäuse angeordnet sind. Der Drehantrieb für die Schnecke und das Rad wird entweder durch eine mit einem dazwischen geschalteten Steuergerät verbundene Biegewelle oder unmittelbar durch einen auf dem Gehäuse befestigten Motor bewirkt. Der obere Teil des glockenförmig ausgebildeten Gehäuses ermöglicht die Unterbringung von Organen für die Zuführung der elektrischen Schweißenergie, von Inertgas und von Kühlmittel. Das Schweißgerät kann auf einem Gelenkträger montiert sein, der es ihm ermöglicht, während des Schweißvorgangs seine vertikale oder horizontale Lage beizubehalten. Die Anordnung läßt sich nach ihrer Zentrierung mittels einer schnell zu betätigenden

Sperrvorrichtung festlegen. Die Zuführung des Zusatzmetalls erfolgt über einen Antriebmotor, der seinerseits Ober Stromabnehmer gespeist wird, die an einer Leitung einer gedruckten Schaltung anliegen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße ausgebildete Schweißvorrichtung als Ganzes,

F i g. 2 eine Seitenansicht des auf einen Gelenkträger montierten Schweißgeräts mit einer Zentriervorrichtung, die in ein Ende eines mit einer Platte zu verschweißenden Rohres eingeführt ist,

F i g. 3 eine Ansicht des gleichen Aufbaus von oben.

Die dargestellte Schweißvorrichtung besitzt eine drehbare Platte 1, die fest mit einem hohlen Rad 2 verbunden ist, das durch eine Schnecke 3 in Drehung versetzt wird, die unmittelbar oder über eine Biegewelle mit einem Antriebsmotor in Verbindung steht Die Kombination von Rad 2 und Schnecke 3 ist in einem Gehäuse 4 untergebracht, dessen Deckel 5 glockenförmig ausgebildet ist und in seinem oberen Teil einen zylindrischen Drehzapfen 6 aufweist, der in den zum Tragen der Schweißeinrichtung bestimmten Träger eingepaßt ist Ein unterhalb des Rades 2 befestigter Träger 7 weist an seinem unteren Teil einen Vorsprung auf, in dem in einer Bohrung ein Zentrierzapfen 8 eingepaßt ist der stabförmig ausgebildet ist und am Ende in einen sphärischen Dorn 9 ausläuft, der zurückziehbar ist und mit ihm Elastizität verleihenden Schlitzen versehen ist, und die Achse der Bohrung für die Aufnahme des Zentrierzapfens 8 liegt auf genau der gleichen Linie wie die Drehachse des Rades 2, Der stabförmige Teil des Zentrierzapfens 8 weist zwei im Querschnitt halbkreisförmige Rinnen 10 und U auf, die jeweils einer oberen bzw. einer unteren Stellung des Zentrierzapfens 8 relativ zu einem zu verschweißenden Werkstück entsprechen, und eine federnde Klemmvorrichtung 12 gestattet eine Festlegung des Zentrierzapfens 8 in der gewünschten Stellung. Im Inneren des Gehäuses 4 und des Deckels 5 ist eine kreisförmige Platte 13 aus isolierendem Material zentriert, die genau in ihrer Mitte eine Hülse 14 trägt, die von oben in sie eingeführt ist und in die elektrische Speisekabel 15, Zuführungsleitungen 16 für Neutralgas beispielsweise für Argon, sowie Zu- und Ableitungen 17 bzw. 18 für Kühlmittel münden. Der elektrische Kontakt zu einer Welle 19 wird über Schleifkohlen 20 hergestellt, wobei der nötige Kontaktdruck durch eine Feder 21 erzielt wird. Die WeISe 19 weist eine Reihe von Rinnen 22 auf, die den Mündungen der Leitungen 16, 17 und 18 gegenüberliegen, und die gegeneinander durch Dichtungsringe 23 abgedichtet sind. Jede der Rinnen 22 versorgt eine ihr zugeordnete, zur Achse der Welle 19 parallel verlaufende und in deren unterem Teil in einem Anschluß zu Speiseleitungen für die Versorgung einer Schweißdüse 24 endende Leitung. Die Schweißdüse 24 selbst ist auf der drehbaren Platte 1 mit Hilfe von bekannten Schwalbenschwanzführungen für Horizontal- und Vertikalbewegungen befestigt, wobei die Bewegung der Schweißdüse 24 relativ zu der drehbaren Platte 1 von Hand oder unter automatischer Steuerung mit Hilfe einer geeigneten Richteinrichtung erfolgen kann. Diese Anordnung ermöglicht es, der Schweißdüse 24 jede gewünschte Neigung in einer eingestellten Höhe und in einer vorgegebenen Entfernung von der Drehachse zu geben. Die aufeinanderfolgenden Hübe des Schweißbrenners während der verschiedenen Schweißschritte werden in genauer Weise mit Hilfe eines Anschlagkeiles 25 mit entsprechend den Hubhöhen abgestuftem Profil festgelegt, der seinerseits auf dem Träger für die Auf- und Abbewegung des Schweißbrenners befestigt ist und damit dessen Verschiebung begrenzt Die aufeinanderfolgenden Hübe des Schweißbrenners lassen sich auch automatisch mit Hilfe eines Servormotors festlegen. Aus Gleichgewichtsgründen dem Träger für die Schweißdüse gegenüber ist eine Baugruppe für die Bevorratung

ίο und die Versorgung mit Zusatzmetall untergebracht; dieses Zusatzmetall wird auf einer Spule 26 in Vorrat gehalten, von der es sich unter der Einwirkung eines Rollensatzes abwickelt der seinerseits durch einen Elektromotor 27 angetrieben wird. Die Speisung des Elektromotors 27 erfolgt über eine kreisförmige Platte 28 aus Isoliermaterial, die mit einer gedruckten Schaltung versehen ist auf der Stromabnehmer aufliegen. Ein Potentiometer gestattet die Einstellung der Abrollgeschwindigkeit für die Zuführung des Zusatzmetalls in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Schweißfortschritts.

Die gesamte Schweißvorrichiung kann auf allen festen oder gelenkigen Trägern montiert werden. Bei dem beschriebenen Beispiel, wie dieses in F i g. 2 und 3 dargestellt ist, ruht die Schweißeinrichtung auf einem gelenkigen Träger nach Art eines Pantographen. Auf einer Säule 29 ist eine Muffe 30 angebracht, die zwei Schwenkachsen trägt, an denen ein erstes Tragelement 31 angelenkt ist, mit dem wiederum ein zweites

3u Tragelement, das als Winkeleisen 32 ausgebildet ist, gelenkig verbunden ist Am Ende des horizontalen Schenkels des Winkeleisens 32 sitzt ein Elektromagnet 33, unter dessen Einwirkung sich eine kreisförmige Kappe 34 in das Innere einer horizontalen Gleitschiene 35 einschiebt bzw. daraus löst, die ihrerseits schwenkbar auf der Säule 29 gelagert ist und sich darauf durch einen Sperrhebel 36 festlegen läßt. Am unteren Teil des vertikalen Schenkels des Winkeleisens 32 ist ein Tragarm 37 in einem Schwenklager 38 schwenkbar befestigt, und an dessen freiem Ende wiederum sitzt die Schweißeinrichtung, wobei sich deren Lage mittels Justierens ihres Schwenkzapfens 6 in einer zu diesem Zwecke vorgesehenen Bohrung einstellen läßt. Der Tragarm 37 ermöglicht eine Horizontalverstellung der Schweißeinrichtung von Hand, mittels einer Hydraulik oder mittels einer mechanischen oder elektrischen Einstelleinrichtung. Ein auf der Säule 29 festlegbarer Anschlagring 39 hält die gesamte Anordnung während der winkelmäßigen Einstellung darauf fest. Beispielsweise sei eine Reihe von vertikalen Rohren mit einer horizontalen Platte zu verschweißen. Dazu wird die Muffe 30 für eine Reihe von in einer bestimmten Arbeitszone vorzunehmenden Schweißvorgängen auf der Säule 29 festgelegt. Für die Einstellung der Schweißeinrichtung ist die richtige Lage relativ zu einem zu verschweißenden Rohr genügt es dann, den Dorn 9 in das Innere des zu verschweißenden Rohres einzuführen. Sodann wird die Kappe 34 durch Erregung des Elektromagneten 33 in der Gleitschiene 35

to festgelegt, worauf dann nur noch der Sperrhebel 36 betätigt zu werden braucht. Sodann kann der Zentrierdorn 9 aus seiner unteren in seine obere Stellung überführt werden. Damit befindet sich dann die Schweißdüse 24 in einer Lage und einer Ausrichtung für einen vorgegebenen Schweißlichtbogen, und der eigentliche Schweißvorgang kann beginnen.

In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann die Schweißeinrichtung auch auf anderen

gelenkigen Trägern bekannter Art montiert sein, die Verschiebungen in einer vorgegebenen Ebene ermöglichen. Außerdem kann für das Verschweißen von Rohren geringen Durchmessers oder zum Verschweißen einer Serie von Rohren mit stark unterschiedlichem Durchmesser statt eines Zentrierzapfens ein Zentrierkegel vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Schweißeiinrichtung läßt sich immer dann einsetzen, wenn kontinuierliche ringförmige Schweißnähte erzeugt werden sollen, und eignet sich insbesondere für eine Großserienfertigung, wie sie etwa bei der Verschweißung von Wärmetauscherrohren mit den zugehörigen Tragplatten oder Sammlerwänden erforderlich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schweißvorrichtung zum programmierten automatischen Herstellen von Schweißnähten in Ringform, mit einem Zentrierdorn für das zu verschwei- s ßende Rohr o. dgl. und mit einer Schweißdüse die mit Schlittenführungen in zwei Koordinaten verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißdüse (25) mit ihrer Schlittenführung auf einer angetriebenen Platte (1) sitzt, die auch eine m Vorrichtung (26, 27) zur kontinuierlichen Versorgung mit Zusatzmetall trägt, und deren Welle (19) konzentrisch ist mit der Mittelachse des Zentrierdornes (9) und einer Versorgungseinrichtung für die Zuleitung von Strom, Schutzgas und Kühlmittel (15, π 16,17,18).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Verschweißen von Rohren mit einem Rohrboden, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierorgan an einem Ende mit einem einziehbaren Dorn (9) versehen ist, der in das Ende des zu verschweißenden Rohres einführbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Verschweißen von Rohren mit einem Rohrboden, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierorgan an einem Ende als in das Ende des zu verschweißenden Rohres einführbarer Kegel ausgebildet ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß zum mehrfachen Verdrehen der Schweißdüse (24) eine drehfest mit jo der die Schweißdüse (24) tragenden Platte (1) verbundene Welle (19) vorgesehen ist, die in ihrer oberen Verlängerung den Versorgungskopf (19') trägt, der kreisförmige Rinnen (22) und in Längsrichtung verlaufende und mit in einer fest im Zentrum eines Gehäuses (4) sitzenden Muffe (14) vorgesehenen öffnungen korrespondierende Kanäle (16, 17, 18) enthält.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen Versorgung mit Zusatzmetall ein einen Rollensatz für die Abwicklung des Zusatznietalls von einer Vorratsspule (26) antreibender Elektromotor (27) vorgesehen ist, der zusammen mit der Vorratsspule (26) auf der drehbaren Platte (1) sitzt und über Stromabnehmer gespeist wird, die an einer gedruckten Schaltung anliegen, die zu einer fest im Gehäuse angeordneten kreisförmigen Platte (28) gehört, und über dessen Drehzahl die Translationsgeschwindigkeit für die Zuführung des Zusatzmetalls relativ zu der der Schweißdüse (24) einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erstellen aufeinanderfolgender Schweißnähte ein Anschlagkeil (25) mit abgestuftem Profil zur Begrenzung des Hubes v-, für die Schweißdüse (24) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erstellen aufeinanderfolgender Schweißnähte ein auf den Mechanismus zum Anheben und Absenken der Schweißdüse mi (24) einwirkender Servomotor vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—7, mit einem sie tragenden gelenkigen Träger nach Art eines Pantographen, der ihre Verschiebung parallel zur Ebene der herzustellenden Schweißnähte und μ eine dauernde Festlegung während aufeinanderfolgender Schweißvorgänge gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Pestlegen der Lage der Schweißeinrichtung ein Elektromagnet (33) vorgesehen ist, der nach der Zentrierung der Schweißeinrichtung eine Kreisscheibe (34) in eine Gleitschiene (35) einschiebt (F i g. 2 und 3).