DE2130007A1

DE2130007A1 - Automatische Elektrodenwechselvorrichtung fuer Schweissanlagen

Info

Publication number: DE2130007A1
Application number: DE19712130007
Authority: DE
Inventors: Pierre Menissier; Jacques Pajot
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1970-06-18
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1971-12-30
Also published as: GB1317500A; FR2094353A5; BE768463A

Description

PATENTANWALT
DR. HANS ULRICH MAY

D β MÜNCHEN S, OTTOSTRASSE 1a 5 1 *ί Π Π Π 7

TELEaRAMMEi MAYPATENT MÖNCHEN TELEFON COB11D 0036 82

B 3753 3 JF München, 16. Juni 1971

CP 392/983 ^Dr'^M ^

CG 392/983a

Commissariat ä 1'Energie Atoraique in Paris, Frankreich Automatische Elektrodenwechselvorricbtung für Schveißanlagen

Die Erfindung betrifft eine automatische Elektrodenwechselvorrichtung für Schveißanlagen, in denen die im Gebrauch befindliche Elektrode durch einen Elektrodenhalter oberhalb der zu schweißenden Zone senkrecht gehalten vird, vobei die Elektrodenwecbselvorrichtung eine Trommel mit senkrechter Achse aufweist, welche schrittweise drehbar ist, um die Elektroden senkrecht nacheinander vor einen Elektrodensitz im Elektrodenhalter zu bringen

In einer solchen Schweißanlage wird eine Elektrode in einem oberhalb des zu schweißenden Werkstücks angeordneten Elektrodenhalter senkrecht festgehalten, während sich das Werkstück unter der Elektrode entsprechend dem tfeg der herzustellenden Verbindung bis zur vollständigen Ausführung der Schweißraupe vorbeibewegt.

Venn es sich beispielsweise darum handelt, ein Rohr zu verschließen, wird das mit einem nicht angeschweißten Stopfen versehene Rohr auf einem drehbaren Dorn angebracht, wodurch der Stopfen mit dem Rohr durch eine Ringschweißraupe dicht verbunden werden kann. Venn eine solche Schveiöung nach dem sogenannten TIG - Verfahren hergestellt werden soll, wird sie mit Elektroden aus gesintertem

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Wolfram in einer Helium- oder Argonaiaoöspha^e durchgef^lartV Be- "· kenntlich verbrauchen sich diese Elektroden sehr rasch bzw. verlieren ihre erwünschten Qualitäten, vas zu häufigemElektrodenwechsel zwingt. Das wiederum ist ein Hindernis für eine Serienfabrikation» insbesondere wenn der Arbeitsgang in kontrollierter Atmosphäre durchgeführt werden muß, z.B. wenn das Rohr die Hülle eines Kernbrennstoffelements bildet.

Diese Schwierigkeit soll durch den erfindungsgemäßen automatischen Elektrodenwechsler behoben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen automatischen Elektrodenwechsler der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er im wesentlichen aus einer endlosen Fördereinrichtung mit einer Breite im wesentlichen gleich der Länge einer

neuen Elektrode besteht, durch die gemäß ihrer Breite senkrechte, über die Länge der Fördereinrichtung gleichmäßig verteilte schäc"-te geführt sind, die jeder eine Elektrode enthalten, wobei die Fördereinrichtung schrittweise auf einer waagerechten Platte in der Veise verschiebbar ist, daß die Schächte nacheinander senkrecht oberhalb einer einzigen öffnung der Platte gelangen, wobei diese Öffnung genau über dem Elektrodensitz im Elektrodenhalter angeordnet ist. ,

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße automatische Elektrodenwechselvorrichtung aus einer Trommel mit senkrechter Achse, die auf einem Kranz ruht; und drehbar ist, welcher die Schächte dieser Trommel verschließt, die jeder mit einer Elektrode gefüllt sind und nach Bedarf nacheinander über ei ^ einzige öffnung des Kranzes geführt werden, die genau senkre· .*c über dem Sitz einer Elektrode im Elektrodenhalter angeordnet &.

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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Höheneinstellung einer Elektrode bei ihren Fall in den Elektrodenhalter automatisch durch regelbares Absenken des Elektrodenhalters von seiner Arbeitsstellung bis auf eine Höhe oberhalb des zu schweißenden Werkstücks, welche der gewünschten Regelung entspricht, indem das untere Ende der Elektrode in Berührung mit dem zu schweißenden Werkstück kommt.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnung die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen vereinfachten Aufriß einer Schweißanlage zum Anschweißen eines VerschlußStopfens auf einem Rohr, welche »it einer erfindungsgenäßen automatischen Elektrodenwechselvorrichtung versehen ist, welche hier die Form einer Trommel aufweist.

Wie gezeigt ist ein Rohr 10, das mit seinem noch nicht angeschweißten Verschlußstopfen Π versehen ist, am Ende und in Richtung der Achse eines drehbaren Spannfutters 12 gehalten, dessen nicht gezeigter Antriebsaotor sich im Inneren eines Gestells 13 befindet.

Oberhalb des Rohrs IO befindet sich eine Elektrodenhalter 14, der gemäß den Pfeilen £ gehoben oder gesenkt werden kann und duxch den eine senkrechte zylindrische Bohrung 15 von genügendem Durchmesser zur Aufnahme der Elektrode 16 führt. Diese Elektrode ist im inneren des Elektrodenhalters durch eine Klemme die aus einer feststehenden Backe 17 und einer beweglichen Backe 18 besteht, in der gewünschten Stellung genalten. Die bewegliche Backe kann wie ein Kolben durch eine Stange 19 unter der Wirkung einer nicht gezeigten

Steuerung gegen die Wirkung einer Feder 20 zurückgezogen werden, wobei die Feder 20 die bewegliche Backe 18 automatisch in ihre Klemmsteilung zurückbringt> wenn die rückwärts gerichtete Steuerung aufhört.

Am Gestell ist ein starkes Winkeleisen 21 befestigt, welches den feststehenden Kranz 22 und den schrittweise arbeitenden Antriebsmechanismus einer auf dem Kranz ruhenden Drehtrommel 23 trägt» Diese Trommel, beispielsweise eine Revolvertrommel, weist an ihrem Umfang in gleichmäßigem Abstand voneinander eine Folge zylindrischer Schächte 24 auf, welche die Trommel ganz durchbohren« Jeder schacht kann eine Ersatzelektrode aufnehmen und ist am Eingang und Ausla leicht aufgeweitet, um die Einführung und dann den Fall der im Schacht enthaltenen Elektrode zu erleichtern, wenn diese im Verlauf der Drehbewegung vor die einsige Öffnung 25 des Kranzes gelangt, die selbst mit der Bohrung 15 des Elektrodenhalters senkrecht ausgerichtet ist.

Die Mittelöffnung des Kranzes 22 ist in einem verstärkten Teil des Kranzes ausgebildet und bildet das Lager 26 für den Zapfen 27 der Trommel. Unter diesem Achszapfen und vor dem Lager ist ein Klinkenrad 28 für den schrittweisen Antrieb der Trommel 23 angeordnet, dessen Schritt gleich dem Abstand zwischen den Achsen zweier benachbarten Schächte 24 ist. Das Klinkenrad kann durch eine Art Klinke 29 betätigt werden, die von einem Exzenterhebel 30 bewegt wird, der an der. Welle 3t eines am senkrechten Arm des Winkel ei sens 21 festgeschraubten Motors 32 befestigt ist und durch Steuerimpulse in Betrieb gesetzt werden kann.

Das Wechseln einer Elektrode erfolgt in, jedem Fall wie folg ti

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Zunächst wird das zu schweißende Werkstück abgehoben, gleichgültig ob der Schweißvorgang beendet ist oder nicht. Der Elektrodenhalter wird auf die richtige Höhe, welche für das Einsetzen einer neuen Elektrode in seine Bohrung vorgesehen ist, abgesenkt, und die Klemme wird durch Zurückziehen der Backe 18 geöffnet und offengehalten, wodurch die verbrauchte Elektrode herausfällt.

Das gegenwärtig bearbeitete oder folgende zu schweißende Stück wird nun wieder in die gleiche Stellung gebraaht, und die Trommel 23 wird um einen Schritt vorgeschoben, indem dem Motor 32 ein entsprechender Steuerimpuls zugeleitet wird. Eine Ersatzelektrode fällt aus ihrem Schacht durch die öffnung 25? und nimmt in der Bohrung 15 die richtige Stellung ein, indem sie in Berührung mit dem zu schweißenden Werkstück gelangt (die in der Figur gezeigte Stellung). Nun wird die Klemmbacke 18 freigegeben, so daß sich die Klemme unter der Wirkung der Feder 20 automatisch gegen die Elektrode legt. Der Elektrodenhalter wird nun in seiner Arbeitsstellung angehoben, und ein neuer Schweißvorgang kann sofort beginnen. In der Figur wird der Stopfen am Rohr durch eine Ringschweißnaht 33 festgeschweißt.

Es sei bemerkt, daß die Folge der verschiedenen oben angegebenen Arbeitsgänge durch Kontaktgeber programmiert werden kann, was den ganzen Elektrodenwechselzyklus automatisch innerhalb der kürzest möglichen Zeit ablaufen läßt.

Im Verlauf des Verbrauchs einer Elektrode im Betrieb ist der Abstand von der Spitze der Schweißelektrode zum zu schweißenden Stück in bekannter Weise durch Haagsam fortschreitendes Absenken des Elektrodenhalters automatisch regelbar.

Wie oben erläutert ist jede Schweißanlage, die mit einem erfindungsgemäßen automatischen Elektrodenwechsler ausgerüstet ist, insbesondere für einen Betrieb in einer mit Helium- oder Argonatmosphäre gefüllten Kammer bestimmt. Wenn die Füllung an neuen Elektroden verbraucht ist, muß sie erneuert werden.

Bei dem beschriebenen erfindungsgeinäßen automatischen Elektrodenwechsler muß die Trommel nach ihrer Entleerung wieder gefüllt werden, da sie sich im allgemeinen vollkommen in Inneren der Kammer befindet. Die Figur zeigt ebenfalls als Beispiel eine dafür vorgesehene Trommelftillvorrichtung. Diese weist eine Nachfülltrommel 34 von gleicher Bauweise und gleichen Abmessungen wie die Trommel auf, welche jedoch oberhalb dieser Trommel fest angeordnet ist und daher keine Zapfen besitzt. Die Nachfülltrommel ist so angeordnet, daß jeder ihrer Schächte 35 senkrecht mit einem Schacht der Trommel ausgerichtet ist. Diese Nachfü11trommel ist außerdem an ihrem unteren Teil mit einem System zum gleichzeitigen Öffnen und Schließen aller ihrer Schächte versehen·. Dieses System kann beispielsweise eine auf der Achse der Nachfülltrommel zentrierte und szwischen zwei Stellungen schwenkbare Scheibe 3β sein, die mit öffnungen 37 versehen ist, welche zum Entleeren der Schächte jede unter einen Schacht der Nachfülltrommel gelangen können.

Die Arbeitsweise dieser Nachfülleinrichtung ist somit leicht verständlich?

Von außerhalb der Kammer her werden alle Schächte 35 mit Elektroden gefüllt, während sich die Scheibe 36 in Schließstellung befindet. Durch eine besondere Schleuse wird die Nachfülltrommel in das Innere der Kammer über die Trommel in die gezeigte Stellung gebracht, wobei die Winkelteilung der Nachfülltrommel mittels Markierungen

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eingestellt verden kann. Wennn-die trommel 23 leer ist, vird die Scheibe 36 in die in der Figur gezeigte Öffnungsstellung geschvenkt, vodurch alle Schächte der Trommel 23 gleichzeitig gefüllt verden. Die Nachfülltrommel wird anschließend durch die Schleuse ausgebracht, die Scheibe 36 wird in die Schließstellung gebracht, und die Schächte 35 verden von neuem mit'Elektroden gefüllt, vorauf die Nachftilltrommel in die Wartestellung über der Trommel zurückgebracht wird.

Bs sei bemerkt, daß ein Schacht der Nachfülltrommel weggelassen werden kann, nämlich derjenige, der sich in der Kammer in senkrechter Linie über der Öffnung 25 des Kranzes befindet. Das Schvenken der Scheibe 36 kann elektrisch oder durch Arbeitszylinder gesteuert werden.

Für alle obigen Erläuterungen vurde angenommen, daß der erfindungsgemäße automatische Elektrodenvechseler nur eine einzige Schveißanlage versorgt, was meist der Fall sein wird. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, mehrere, beispielsweise zwei Schweißanlagen mit einem einzigen Elektrodenwechsler zu speisen, und das könnte durchgeführt werden mit einer Trommel oder einer Fördervorrichtung mit zwei endlosen Reihen von Schächten. Da der V rbrauch der Elektroden nicht unbedingt in allen Schweißanlagen mit der gleichen Geschwindigkeit erfolgt, k&nn es dann erforderlich sein, daß eine öffnung 25 vorübergehend verschließbar ist.

Die Erläuterung bezieht sich auf das Anschweißen von Verschlußstopfen auf Rohre, jedoch ist die Erfindungn nicht auf diesen Fall beschränkt* Sie kann insbesondere für alle Schveißmaßnahmen an Rohren oder Stangen sowie an jedem waagerecht unter der Schweißelektrode verschiebbaren zu schweißenden Werkstück angewandt verden.

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Claims

Patentansprüche

M.) Automatischer Elektrodenwechsler für eine Schweißanlage, in ^er die in Benutzung befindlich Elektrode durch einen Elektrodenhalter senkrecht über der zu schweißenden Zone gehalten wird, mit einer schrittweise drehbaren Trommel mit senkrechter Achse, welche die Elektroden senkrecht eine nach der anderen senkrecht über den Sitz für eine Elektrode im.Elektrodenhalter bringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (23) eine axiale Länge im wesentlichen gleich der Länge einer neuen Elektrode aufweist, daß senkrechte Schächte (24), die in regelmäßigen Abständen voneinander auf einem Kreis angeordnet sind wid jeder eine Elektrode aufnehmen können, durch die Länge der Trommel hindurchführen, daß die Trommel auf einem Kranz (22) ruht und drehbar ist, der die Schächte verschließt, und daß die Schächte bei der Drehung der Trommel auf ddem Kranz einer nach dem anderen über eine einzige, senkrecht über dem Elektrodensitz (15) angeordnete Öffnung (25) des Kranzes gelangen.

2.) Elektrodenwechsler anach Anspruch 1 für eine in Helium- oder Argonatmosphäre arbeitende Schweißanlage, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer durch eine Schleuse in die die Schweißanlage enthaltende Kammer einführbaren Elektrodennachfü1!vorrichtung (34) zum Einbringen von Elektroden in die Schächte der Trommel (23) ausgerüstet ist.

3.) Elektrodenwechsler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodennachfüllvorrichtung (34) aus einer zweiten Trommel besteht, die gleich der Elektrodenwechslertrommel ist und, in

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einer solchen Stellung befestigt werden kann, daß ihre Schächte in einer Linie mit den Schächten der Trommel (23) liegen, unabhängig davon, welche Haltestellung diese einnimmt, und daß die Nachfüllvorrichtung an ihrem unteren Teil mit einem Verschlußsystem (36) zum gleichzeitigen öffnen und Verschließen aller ihrer Schächte ausgerüstet ist.

4«) Elektrodenwechsler nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Klinkenradmechanismus zum schrittweisen Drehen der Trommel, wobei der Schritt gleich dem konstanten Abstand zwischen den Achsen zweier benachbarter Schächte ist.

5.) Elektrodenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenhalter (14) innen mit einer Elektrodenklemme ausgerüstet ist, deren eine Backe (17) feststeht und deren andere Backe (18) einen Kolben bildet, der an einer rückziehbaren Stange (19) angebracht ist und unter der Wir· kung einer Rückstellfeder (20) steht, welche die Backe in die Klemmstellung zurückzieht.

6.) Elektrodenwechsler nach Anspruch 4 zur Ausführung von Schweißnähten an zylindrischen Stücken, die während der Schweißens durch ein Spannfutter langsam gedreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (23),ihr Verschlußkranz (22), ein Motor (32), der durch einen Exzenter (30) eine das Klinkenrad (28) schrittweise antreibende Klinke (29) trägt, und das das zu schweißende Werkstück tragendejspannfutter (12) an ein und demselben Gestell montiert sind*

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