DE2201791B2 - Einspann- und richtvorrichtung fuer aus blechen gepresste, vorzugsweise konische, schlitzrohrartige masten o.dgl. bei einer rohrschweissvorrichtung - Google Patents

Description

Den Gegenstand der Hauptanmeldung P 19 12 3945 bildet eine Schweißvorrichtung für das Verschweißen des längsgerichtetgn Schweißspaltes bei aus Stahlplatten schlitzrohrartig geformten, begrenzt langen Hohlkörpern, insbesondere konische Masten, wobei die Schweißvorrichtung in zueinander relatiwerschiebücher Anordnung ein Schweißaggregat und eine den Hohlkörper zwischen mehreren versetzten Spannbakkenpaaren haltende Einspannvorrichtung aufweist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiis benachbarten Spannbackenpaare zueinander relativ drehbar und feststellbar angeordnet sind, so daß beim EinsteUen, d.h. beim Richten, des Schweißspaltes das eine P'τ als Haltezwinge dient, während das andere Backenpaar eine Torsionszwinge bildet, die um die Längsachse des eingespannten Hohlkörpers zwangsweise drehbar in einem Lagerrahmen angeordnet ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sollen drehbar gelagerte, mit Spannbacken versehene Einheiten unmittelbar benachbart sein können.

Einspannvorrichtungen der vorgenannten Gattung erhalten in Abhängigkeit von der Länge des Hohlkörpers, insbesondere des Mastes, mehrere, z. B. bis zu 20 Spanneinheiten. Mit diesen Spanneinheiten wird erreicht, daß der von einem Backenpaar festgehaltene schlitzrohrartige Hohlkörper von den nächsten Backenpaaren mehr oder weniger gedreht wird, so daß der Schweißspalt eine genaue Stellung zum Schweißaggregat einnimmt und das anschließende Verschweißen unbehindert in einem Zuge durchgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einspann- und Richtvorrichtung zu schaffen, mit ι r die den Schweißspalt begrenzenden Blechkanten des schlitzrohrartigen Hohlkörpers schneller und genau in die erforderliche Lage zueinander gebracht und gerichtet werden können.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß die Träger der Spanabackenpaare aus scherenförmig ausgebildeten Spannrahmen bestehen. Durch den vorgesehenen scherenförmigen Aufbau der Spannrahmen wird bewirkt, daß die von diesen getragenen Spannbacken das Schlitzrohr unterhalb des Mittelpunktes erfassen und in Richtung auf der Schweißspalt schließen. Diese Verformung des Schlitz rohres beim Spannen folgt gewissermaßen in umge kehrter Richtung dem Weg der Blechkanten wahrem des Auffederungsvorganges nach dem Pressen de Bleche zum Schlitzrohr. Der eingespannte Rohrquer schnitt nimmt mithin weitestgehend wieder die Kreis form an, wie sie zuvor bei geschlossenem Preßwerkzeu gegeben war.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird da Gelenk zwischen den Scherenarmen des Spannrahmer in etwa diametraler Lage zur Schweißnaht in kleinei Abstand von der geschlossenen Rohrunterseite vorg< sehen. Es kann hierbei weiterhin vorteilhaft sein, wer

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üe oberhalb des Scherengelenkes vorgesehene Länge der die Spannbacken tragenden Arme etwa ein Drittel der Gesamtlänge der Arme beträgt. Es wird hierbei nicht nur eine wirksame Hebelübersetzung in dem scherenfönnigen Spannrahmen erzislt, sondern in erster Linie die Wirkung unterstützt, daß die Blechkanten auf demselben Weg zurückgedrückt werden, den sie beim Auffederungsvorgang folgten. Damit werden unerwünschte plastische Biegeverformungen vermieden, und die Blechkanten nehmen die für das Verschweißen wichtige genaue Gegenüberstellung ein.

Die scherenförmige Ausbildung der Spannrahmen wird gemäß der Erfindung dadurch auch für die Zwecke des Ausrichtens des Schweißspaltes nutzbar gemacht, indem diese Spannrahmen mit seitlichen Führungskörpeia auf vosn Vorrichtungsrahmen getragenen Konsolen schwenkbar, und zwar um die Rckrlängsachse begrenzt drehbar aufgehängt sind. Die schnell verspannbaren Scherenarme erfordern für ihre Unterbringung und für die zum Spannen und Verschwenken vorgesehenen Hilfsmittel einen verhältnismäßig geringen Raum. Die in weitestgehend symmetrischer Anordnung unterseitig des eingespannten Schlitzrohres auf Schwenklagern aufgehängten Scherenarme sind bestrebt, diese Mittelstellung einzuhalten. Diese Scherenarme ermöglichen bei ihrer Querverschwenkung ein genaues Ausrichten und Justieren des Schweißspaltes in feinen Grenzen, da wegen des Bestrebens des Zurückschwenkens der Scherenarme die Gefahr eines unerwünschten und plötzlichen Überdrehens des Scblitzrohres ausgeschlossen ist.

Zweckmäßig wird die Achse des Scherengelenks in der Mitte der an den Konsolen aufgehängten Führungskörper bzw. -Segmente des Rahmens gelagert. Scherengelenk und Schwenklager behalten in diesem Fall bei den öffnungs- und Schließbewegungen und auch beim Verschwenken eine funktionssichere Stellung zueinander.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Achse des Scherengelenkes in solchen verschwenkbaren und einstellbaren, seitlichen bogensegmentartigen Führungskörpern gelagert ist, die insbesondere auf Führungszapfen bzw. -rollen der Konsolen des Vorrichtungsrahmens aufgehängt sind. Diese Ausbildung schließt mit verhältnismäßig einfachen Mitteln eine Behinderung der Scherenbewegung der Scherenarme aus und führt trotzdem zu einer sicheren Aufhängung der Scherenarme in den Konsolen und zur Bildung des einstellbaren Schwenklagers.

Zur Bildung einer präzisen Schneilverspannung bzw. einer Schnellentriegelung, die infolge großer Übersetzung eine kleine Kraft erfordert, ist vorgesehen, daß die abwärts gerichteten Scherenarme der Spannrahmen an den Enden durch Kniehebbel verbunden werden und daß im Kniehebelgelenk ein Spannzylinder zum Angriff gebracht ist. Dabei soll das Kniegelenk in einer Geradeführung eines abwärtsgerichteten Steuerarmes etwa radial zur Rohrachse verschieblich zwangsgeführt werden. Diese Zwangsführung des Kniegelenkes führt zu einer gleichmäßigen Arbeitsweise, d. h. Spann- und Schwenkbewegung, der Scherenarme. Der die Zwangsführung für das Kniegelenk bildende Steuerarm ist fest mit den benachbarten bogensegmentartigen Führungskörpern verbunden, so daß der Schwenkarm, d. h. der Steuerarm eines Spannrahmens automatisch an den Schwenkbewegungen der Scherenarme teilnimmt.

Der den scherenförmigen Spannrahmen verschwenkende, im Vorrichtungsrahmen abgestützte Schwenkzylinder ist derart angeordnet, daß er auch den der Geradeführung des Kniegelenkes der Kniehebel dienenden Steuerarm verschwenkt und in der jeweiligen

S Lage festhält

Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht drarin, daß die Spannbacken in dem oberen TeQ der Scherenarme auf jeweils zwei in vertikalem Abstand voneinander angeordneten Bolzen gelagert sind, von welchen der

ίο obere oder der untere Bolzen exzentrisch ausgebildet ist und ein Einstellelement für die Backe bildet. Diese Einstellmöglichkeit der Backen mittels exzentrischer Bolzen erlaubt das Ausgleichen unterschiedlicher Hohen der Blechkanten am Schweißspalt, falls solche

IS Höhenunterschiede vorkommen sollten.

In Figuren ist ein Ausführungsbeispiel einer Schweißvorrichtung mit Einspann- und Richtvonrichtungen nach der Erfindung veranschaulicht Es zeigt

F i g. 1 den grundsätzlichen Aufbau der Schweißvorrichtung in Seitenansicht,

F i g. 2 und 3 je einen vertikalen Querschnitt durch die Einspann- und Richtvorrichtung, wobei F i g. 2 das Spannen und Aufhängen eines scherenförmig ausgebildeten Spannrahmens gemäß Linie H-Il der Fig. 1 veranschaulicht und F i g. 3 das Querverschwenken des vorgenannten scherenförmig ausgebildeten Spannrahmens gemäß Linie IH-HI der F i g. 1 darstellt.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel der Rohrschweißvorrichtung ist auf einem Wagen 1 eine Einspann- und Richtvorrichtung für aus Blechen gepreßte, vorzugsweise konische, schlitzrohrartige Masten 2 montiert. Diese Einspann- und Richtvorrichtung weist mehrere, vorzugsweise eine größere Anzahl, hintereinanderliegende Spannbackenpaare 20, 21, 22, 23,24,25,26,27 auf. Die Anzahl der Spannbackenpaare kann aber auch geringer oder größer sein und ist abhängig von der Länge der schlitzrohrartigen Hohlkörper, insbesondere der Masten 2. Oberhalb der Einspann- und Richtvorrichtung ist ein Schweißaggregat 3 angeordnet, das an den Aufstellungsplatz gebunden ist. Dem Wagen 1 ist eine Antriebsvorrichtung 4 zugeordnet, die mit einem Hydraulikaggregat 5 für die gesamte Spann- und Schwenkhydraulik ausgerüstet sein kann. Der Wagen 1 ist auf den Fahrschienen 6 genau ausgerichtet geführt. Während des Schweißvorganges fährt der Wagen 1 mit der Einspann- und Richtvorrichtung und dem schlitzrohrartig ausgebildeten Mast 2 unter dem fest montierten Schweißaggregat 3 durch.

Anstelle des fahrbaren Wagens kann auch eine ortsgebundene Einspann- und Richtvorrichtung vorgesehen werden. In diesem Falle ist das Schweißaggregat längsgerichtet zum eingespannten Mast 2 fahrbar ausgebildet und zwangsgeführt.

Das Schweißen wird in einem herkömmlichen Verfahren, z. B. nach dem Unterpulverschweißverfahren, durchgeführt.

Bei der auf dem Wagen 1 montierten Einspann- und Richtvorrichtung sind die Spannbackenpaare jeweils in untereinander weitestgehend gleich ausgebildeten, zueinander relativ drehbar gelagerten Spannrahmen 30 angeordnet. Diese Spannrahmen sind scherenförmig ausgebildet und besitzen die beiden im wesentlichen abwärtsgerichteten, gelenkig verbundenen Scherenarme 31. Das Scherengelenk 32 ist in etwa diametraler Lage zur Schweißnaht 2a in kleinem Abstand χ von der geschlossenen Rohrunterseite vorgesehen. Der Abstand χ wird etwa so gewählt, daß die oberhalb des

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Scherengelenkes vorgesehene Länge der die Spannbakken tragenden Arme etwa ein Drittel der Gesamtlänge dieser Arme beträgt Das Verhältnis der Hebelarme kann von dem angegebenen Maß aber auch mehr oder weniger abweichen.

Die kompletten scherenförmigen Spannrahmen 30 sind an vom Vorrichtungsrahmen, d. h. dem Wagen 1, getragenen seitlichen Konsolen 34 schwenkbar und einstellbar aufgehängt Die Konsolen 34 sind auf einem verhältnismäßig hoch angeordneten Vorrichtungsrahmen des Wagens 1 angeordnet Diese Konsolen 34 weisen in Schwenkrichtung des Rahmens 30 versetzt mehrere Führungsrollen — bzw. Zapfen 35 auf, die in bogenförmige Führungsnuten 33a bogensegmentartiger Führungskörper 33 eingreifen. Die Führungskörper 33 entsprechen in Form und Länge einem Teilkreis, dessen Mittelpunkt gleichzeitig Mittelpunkt des einzuspannenden Rohrquerschnittes ist In den beidseitig eines Rahmens angeordneten Führungskörpern 33 ist die Achse des Scherengelenkes 32 gelagert Diese Scherenarme können mithin mittels der auf den Rollen bzw. Zapfen 35 aufgehängten Führungskörper 33 um den von der Mitte des Rohres gebildeten Drehpunkt begrenzt geschwenkt werden. Die Scherenachse ist in den Führungskörpern 33 sicher gelagert

Die abwärtsgerichteten Scherenarme 31 der Spannrahmen 30 sind an den Enden durch Kniehebel 36 verbunden. Mit dem Kniegelenk 37 verbunden ist ein im wesentlichen vertikal angeordneter Spannzylinder 12, der so gelagert ist daß er den Schwenkbewegungen des Spannrahmens 30 folgen kann. Das Kniegelenk ist in einer Gerade- bzw. Parallelführung 38 etwa radial zur Rohrachse verschieblich zwangsgeführt. Der die Zwangsführung aufweisende Steuerarm 39 ist an den bogensegmentartigen Führungskörpern 33 befestigt und nimmt mit diesen gemeinsam an den Schwenkbewegungen des Rahmens 30 teil.

Zum Verschwenken des Spannrahmens 30 dient ein Schwenkzylinder 14 oder ein entsprechendes Verstellelement Dieser Schwenkzylinder 14 ist an einem Ende an einer abwärtsgerichteten Konsole 40 des Vorrichtungsrahmens 1 gelenkig befestigt und mit dem Kolbenstangenkopf mit dem Führungskörper 33 gelenkig verbunden. Bei Beaufschlagung dieses Schwenkzylinders wird der Führungskörper 33 mitsamt dem Spannrahmen nach der einen oder anderen Richtung hin verschwenkt und dann in der erforderlichen Lage festgestellt

Durch die zuvor genannte Geradeführung 38 ist sichergestellt dafi jeweils die Backen eines Spannbakkenpaares das Schlitzrohr 2 gleichzeitig erfassen und genau zur Mitte zu einspannen. Durch den scherenförmigen Aufbau der Spannrahmen wird bewirkt, daß die Spannbacken das Schlitzrohr unterhalb des Mittelpunktes erfassen und in Richtung auf den Schweißspalt 2a schließen.

Die Verformung des Schlitzrohres beim Spannen stellt dadurch fast genau eine Umkehrung des Auffedenmgsvorganges nach dem Pressen dar. Der eingespannte Rohrquerschnitt wird somit weitestgehend in die Kreisform zurückgeführt, wie sie bei geschlossenem Preßwerkzeug zuvor gegeben war.

Bei dem Verschwenken des Spannrahmens 30 mittels des Schwenkzylinders 14 bildet der zuvor bereits gespannte und ausgerichtete Spannrahmen eine Haltezwinge und der gerade aktiv betätigte Spannrahmen die Torsionszwinge. Der in vielen Fällen nicht gerade verlaufende Schweißspalt 2a wird bei diesem Schwenken des die Funktion einer Torsionszwinge ausübenden Spannrahmens mit dessen Spannbacken genau in die Mitte gedrückt so daß der Spalt genau unter die Elektrode des Schweißaggregates zu liegen kommt S Durch das nacheinander erfolgende Verschwenken der Spannrahmen, wobei jeweils der vorhergehende Spannrahmen die Funktion einer Haltezwinge ausübt, wird der Schweißspalt 2a in ganzer Länge des Mastes genau geradlinig ausgerichtet

ίο Falls bei dem zuvor beschriebenen Ausrichten des Schweißspaltes des Schlitzrohres die Blechkanten noch eine unterschiedliche Höhenlage zeigen sollten, kann ein Ausgleich der Höhenlage der Blechkanten dadurch herbeigeführt werden, daß man eine Korrektur der Lage der Backen eines Spannbackenpaares vornimmt Zu diesem Zweck sind die Backen jeweils in zwei Bolzen 41 und 42 gehalten. Die Bolzen sind im Abstand übereinander zueinander parallelgerichtet angeordnet Der obere Bolzen 42 ist exzentrisch ausgebildet und mit einem Hebel 43 versehen. Durch Verdrehen des exzentrischen Bolzens 42 wird die Lage der Spannbacke korrigiert und ein Ausgleich bezüglich der Höhenlage der Blechkanten zueinander erzielt

Mit dieser Einspann- und Richtvorrichtung ist es somit möglich, den infolge Auffederung des gepreßten Schlitzrohres stellenweise mehr oder weniger weiten Schlitz durch eine Umkehr des Auffederungsvorganges schnell und meistens auch sehr genau zu schließen. Gleichzeitig wird mit den gleichen, vom scherenförmig ausgebildeten Spannrahmen getragenen Spannbacken das Schlitzrohr um die Rohrachse gedreht, so daß der Schlitz aus einer leicht schraubenförmigen Richtung geradlinig ausgerichtet wird. Die dritte Funktion der Spannrahmen besteht in dem Ausrichten gegebenenfalls höhenversetzter Blechkanten des Schlitzrohres.

Die Einspann- und Richtvorrichtung ermöglicht auch folgende Arbeitsweise. Bei starr aufgebautem Schweißgerät ist die Schweißdüse genau auf den Mittelpunkt des eingespannten Rohrquerschnittes gerichtet Dem ungeraden Verlauf des Schweißspaltes kann dadurch Rechnung getragen werden, daß sämtliche geschlossenen Backenpaare mit dem eingespannten Schlitzrohr während des Schweißvorganges gleichzeitig um die Rohrlängsachse gedreht werden. Dies geschieht über

die Schwenkzylinder 14 etwa in gleicher Weise, wie es bei der Einzelverdrehung der Spannrahmen beschrieben ist Nach dem Passieren des Schweißaggregates können die Spannrahmen und die zugehörigen Spannbackenpaare automatisch geöffnet werden. Diese

geöffneten Spannrahmen machen dann eine eventuelle Verdrehung um die Rohrlängsachse nicht mehr mit

Um bei sehr exakt gepreßten konischen Rohren bzw. Masten den Einspannvorgang abkürzen zu können, ist ein gemeinsames Schließen aller Spannbacken durch

Anwendung einer entsprechenden Steuerung vorgesehen.

Unterschiedlichen Durchmessern und Steigungen der konischen Schlitzrohre wird dadurch Rechnung getragen, daß die Backen austauschbar und die einzelnen Spannrahmen in der Höhe verstellbar auf den Wagen 1 montiert sind.

Dem Schweißaggregat 3 kann eine Fräseinheit nachgeschaltet werden, die nach dem Schweißen sofort die Oberfläche der Schweißnaht bearbeitet Anstelle der Fräseinheit kann auch eine Schleifvorrichtung verwendet werden.

Die Spannrahmen sind so angeordnet, daß sie einzeln schaltbar sind, damit auch mit einem TeB der

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Spannrahmen, beispielsweise bei kürzeren Schlitzrohren, gearbeitet werden kann. Zum Einlegen und Auswerfen der Schlitzrohre bzw. Masten sind zwischen den Spannbackenpaaren, und zwar den diese aufweisenden Spannrahmen 30, Hubvorrichtungen 17 vorgesehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Einspann- und Richtvorrichtung fur aus Blechen gepreßte, vorzugsweise konische, schlitzrohrartige Masten od. dgl bei einer Rohrschweißvorrichtung, bei der das Schweißaggregat und die Einspannvorrichtung in Richtung des Schweißspaltes zueinander relatiwerschiebtich zwangsgeführt angeordnet sind und die Einspannvorrichtung mehrere, hintereinander angeordnete, von zueinander relativ drehbar gelagerten Spannrahmen getragene Spannbackenpaare aufweist, nach Patentanmeldung P 19 12394, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger der Spannbackenpaare (20 bis 27) aus scherenförmig ausgebildeten Spannrahmen (^D) bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (32) zwischen den Scherenarmen (31) des Spannrahmens in etwa diametraler Lage zur Schweißnaht {2a) in kleinem Abstand (x) von der geschlossenen Rohrunterseite vorgesehen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die oberhalb des Scherengelenkes (32) vorgesehene Länge der die Spannbacken tragenden Arme (31) etwa ein Drittel der Gesamtlänge der Arme beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die scherenförmigen Spannrahmen (30) mit seitlichen Führungskörpern (33) auf vom Vorrichtungsrahmen (1) getragenen Konsolen (34) schwenkbar, und zwar um die Rohrlängsachse begrenzt drehbar aufgehängt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bzw. 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Scherengelenkes (32) in der Mitte der an den Konsolen (34) aufgehängten Führungskörper bzw. -segmente (33) des Rahmens (30) gelagert ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet daß die Achse des Scherengelenkes

(32) in solchen verschwenkbaren und einstellbaren seitlichen bogensegmentartigen Führungskörpern

(33) gelagert ist, die insbesondere auf Führungszapfen bzw. -rollen (35) der Konsolen (34) des Vorrichtungsrahmens (1) aufgehängt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet daß die abwärtsgerichteten Scherenarme (31) der Spannrahmen (30) an den Enden durch Kniehebel (36) verbunden und letztere durch einen an das Kniegelenk (37) angreifenden Spannzylinder (12) verstellbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet daß das Kniegelenk (37) in einer Geradeführung (38) eines abwärtsgerichteten Steuerarmes (39) etwa radial zur Rohrachse verschieblich zwangsgeführt ist wobei der Steuerarm (39) an dem bogensegmentartigen Führungskörper (33) befestigt und mit diesem nach der Schwenkung gegenüber der Konsole (34) festlegbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der scherenförmige Spannrahmen (30) einschließlich des die Geradeführung bildenden Steuerarmes (39) mittels eines im Vorrichtungsrahmen (1) abgestützten Schwenkzylinders (14) um die Rohrlängsachse verschwenkbar und feststellbar ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet daß die Spannbacken in dem oberen Teil der Scherenarme (31) auf jeweils zwei in vertikalem Abstand voneinander angeordneten Bolzen (41, 42) gelagert sind, von welchen der obere oder der untere Bolzen (42) exzentrisch ausgebildet ist und ein Einstelldement für die Backe bildet