DE2343992B2

DE2343992B2 - Verfahren und Vorrichtung zum vollautomatischen Verschweißen von Rohren beliebiger Geometrie

Info

Publication number: DE2343992B2
Application number: DE19732343992
Authority: DE
Inventors: Ferruccio Barigozzi; Carlo Brera
Original assignee: AGIP NUCLEARE SpA ROM
Current assignee: Agip SpA
Priority date: 1972-09-15
Filing date: 1973-08-31
Publication date: 1978-12-14
Also published as: DE2343992C3; DE2343992A1; IT969344B; FR2200081A1; FR2200081B1; GB1443792A; DE7331694U

Description

gleichmäßige Schweißnaht erhalten, indem das Schweißwerkzeug an im wesentlichen geraden LJmfangsabschnitten in an sich bekannter Weise entlang bewegt und in Krümmungsabschnitten zusammen mit dem Schweißwerkstück in Gegenrichtung bewegt wird, ohne daß hierfür eine Schablone (DE-PS 2 89 391), eine Vielzahl von Schalt- und Antriebsmitteln (DE-PS 7 64 740; DE-PS 7 45 515) oder eine Unterteilbarkeit des Werkstückumfangs in gerade und in exakt konzentrische Umfangsabschnitte (DE-PS 5 82 753) notwendig wären. Im letztgenannten Fall würden bei nichtkonzentrischen Krümmungsabschnitten sich unterschiedliche Relativbewegungen und damit eine ungleichmäßige Schweißnaht ergeben.

Vorteilhafte Weiterbildungsformen und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen genannt

Mit dieser Vorrichtung wird erreicht, daß das Schweißbad in einer Ebene über den gesamten Schweißverlauf gehalten wird. Anwendbar ist das Verfahren prinzipiell auf sämtliche, auf dem Fachgebiet bekannte Verfahren, insbesondere auf »Tigc (Wolfram-Inertgasschweißen), »Mig« (Metall-Inertgasschweißen), »Plasma«- und »Mikro-Plasma«-Verfahren und Varianten.

Die Maßnahme nach der Erfindung läßt sich anwenden auf das Schweißen von Kästen, die Kernstoffbrennelemente mit einem hexagonalen Querschnitt enthalten. Offensichtlich kommt es hier besonders darauf an, daß gleichmäßig kontinuierlich, vor allen Dingen aber auch völlig selbsttätig geschweißt wird. Die früher hier über den Schweißverlauf in Kauf zl nehmenden ungleichförmigen Bedingungen aufgrund der kontinuierlichen Winkeländerung des Schweißbades, sowie der Winkeländerung des Schweißgeräts bezüglich der Vertikalen werden vermieden.

Besondere Anwendung findet das Verfahren auch auf das Verschweißen von Körpern mit quadratischem, hexagonalem oder rechteckigem Querschnitt

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

F i g. 1 schematisch den Arbeitsablauf verdeutlicht;

F i g. 2 eine Verwirklichungsform einer solchen Vorrichtung nach der Erfindung ist.

Zu Beginn des Schweißvorganges befindet sich das Rohr Γ irnd der Schweißbrenner bzw. das Gerät 2' in Stellung A; das Rohr bleibt unbeweglich und das Schweißgerät beginnt sich parallel zur Rohrseite zu verschieben, bis es Stellung B erreicht. Jetzt beginnt das Rohr, sich um seine eigene Achse zu drehen, bis eine Drehung von 360° In in der bei C gezeigten Richtung erreicht ist (n ist die Anzahl der Seiten des polygonalen Rohres); zum gleichen Zeitpunkt kehrt das Schweißgerät seine eigene Bewegungsrichtung um und verändert gewünschtenfalls seine eigene Geschwindigkeit, so daß wieder am Ende der Rohrdrehung die Stellung A erreicht ist In diesem Augenblick beginnt der Arbeitsablauf für die zweite Seite des polygonalen Rohres.

ίο Während des Schweißverfahrens wird die Schweißgerät-Werkstück-Entfernung mittels eines geeigneten mechanischen Werkzeuges oder durch ein elektromechanisches System konstanter Bogenlänge konstant gehalten.

Die mechanischen Einrichtungen, durch die es möglich wird, die genannten Bewegungen auszuführen, können von unterschiedlicher Bauart oder sämtlich von einem bekannten Typ sein.

Nach der allgemein gehaltenen Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 2 überträgt ein nicht dargestellter Elektromotor die Bewegung mittc-iS geeigneter immer im Eingriff stehender Zahnräder 1 auf zwei Wellen 3 und 4. Die beiden Wellen 3 und 4 treten über zwei elektrische Kupplungen 5 bzw. 6 wechselweise in Wirkung und versetzen mittels mehrerer Getriebe- oder Zahn, ader 7 eine Schnecke 8 in Drehung, wobei die letztere ihrerseits den Wagen 9 für den Schweißgerätehalter antreibt.
Der Hub des Wagens wird durch geeignete nicht dargestellte Hubenden fixiert und die Bewegungsgeschwindigkeiten, die im allgemeinen in den zwei Richtungen unterschiedlich sind, werden durch Zahnräder 1 und 7 festgelegt

Die Hubenden-Ausbildung des Schweißgerätehalter-Wagens kann derart sein, daß die Vorrichtung für das Schweißen von Rohren mit einem Querschnitt wie dem eines unregelmäßigen Polygons (beispielsweise eines Rechtecks) geeignet gemacht wird.

Das Synchronverhalten der Bewegung des Schweißwerkzeughalter-Wagens und der Hexagondrehung wird ai^lf zwei verschiedene Weisen möglich.

So ist es möglich, zwei Schrittschaltmotoren zu synchronisieren, wobei der erste zur Translation des Schweißwerkzeuges, der zweite zum Drehen des

4-> Rohres dient.

Es ist auch möglich, mechanisch durch Einführen einer dritten Kupplung oder einer Freilauf-Einrichtung die Wagenbewegung mit der Drehbewegung des Rohres um seine eigene Achse zu verbinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum vollautomatischen Verschweißen von Rohren mit beliebiger Geometrie, vorzugsweise polygonalen Querschnitts, mittels eines entlang den im wesentlichen geradlinigen Umfangsabschnitten des drehbaren Rohres verfahrbaren Schweißwerkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißwerkzeug (2') aus einer Anfangsstellung (Stellung A) heraus parallel längs einer im wesentlichen geraden Umfangsseite des feststehenden Rohres verschoben wird und daß mit Erreichen des Eckenbereiches am Ende dieser Umfangsseite (Stellung B) das zu verschweißende Rohr (Γ) um seine Rohrachse entgegen der Richtung der vorerwähnten Verschiebung gedreht wird und gleichzeitig das Schweißwerkzeug ebenfalls in Gegenrichtung zusammen mit dem gekrümmten Eckenbereich in seine Anfangsstellung am Beginn der nächsten Umfangsseite des Rohres bewegt wird (Fig. I, C).

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die dem Schweißwerkzeugwagen die reziprokierende Bewegung aus der Anfangsstellung (Stellung A) in einer Richtung über eine der Rohrflächen längs einer hierzu parallelen Ebene und andererseits in Umkehrrichtung zur Anfangsstellung erteilen; und Einrichtungen, die dem Rohrhalter eine begrenzte Drehbewegung in einer Richtung um einen Winkel gleich 360° In (n = Anzahl der Polygonseiten) bei der Rückführung des Wagens erteilen.

3. Vorrichtung nach Anspi <ich 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Srhweißwerkzeugwagen die reziprokierende Bewegung e» eilenden Einrichtungen bestehen aus einer mit dem Schweißwerkzeugwagen in Eingriff stehenden Schnecke (8) für die Längsbewegung des Wagens (9) bei Drehung der Schnecke (8); einem Paar von auf sich gegenüberliegenden Seiten der Schnecke (8) gelagerten Wellen (3; 4); mit an den Enden der Wellen festen Zahnrädern (7) zum Antrieb der Schnecke; einem zum Antrieb der Wellen (3) in der einen Richtung, der Wellen (4) in der anderen Richtung dienenden Antrieb und einem Paar von Antriebseinrichtungen und Wellen abwechselnd verbindenden Kupplungen (5; 6).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des an einer der Wellen festen Zahnrades (1) unterschiedlich zum Durchmesser des an den anderen Wellen festen Zahnrades (7) der Art ist, daß die Drehgeschwindigkeit der Schnecke in einer Richtung unterschiedlich zur Drehgeschwindigkeit in der anderen Richtung ist "

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb umfaßt eine Motorwelle; eine wirksam mit einer der Kupplungen (5) verbundene zweite Welle (3); eine wirksam mit der anderen Kupplung (6) des Paares ·> <> verbundene dritte Welle, sowie einen ersten Satz dauernd kämmender Zahnräder zur Verbindung von Motorwelle mit der Welle (3) und durch einen zweiten Satz dauernd kämmender Zahnräder (11) zur Verbindung von Motorwelle mit der dritten *> Welle (4) zur Drehung in entgegengesetzter Richtung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vollautomatischen Verschweißen von Rohren mit beliebiger Geometrie, vorzugsweise polygonalen Querschnitts, mittels eines entlang den im wesentlichen geradlinigen Umfangsabschnitten des drehbaren Rohres fahrbaren Schwsißwerkzeuges (DE-PS 7 45 515).

Ein solches bekanntes Verfahren zum automatischen Verschweißen arbeitet mit einer Abtastschablone, die umfangsmäßig dem zu schweißenden Werkstück identisch ist Dies verteuert allerdings das gesamte Schweißgerät erheblich, da für jedes Werkstück unterschiedlicher Abmessungen eine eigene Schablone erforderlich ist Kombinierte Bewegungen führen Werkstück und Schwoißwerkzeug bezüglich einander nicht aus: das Schweißwerkzeug steht immer fest, während für die Bewegung des Schweißwerkstücks eine Vielzahl von Antrieben einschließlich Getriebeausbildungen erforderlich sind.

Gemäß der DE-PS 2 89 391 erreicht man ein gleichmäßiges Vorbeibewegen des zu schweißenden Gegenstandes am Schweißwerkzeug dadurch, daß eine mit dem Werkstück umfangsmäßig identische Schablone, an welcher das Werkstück befestigt ist, von einem Antriebsband umschlungen wird. Vorausgesetzt wird also eine Schablone, da eine einfache Umschlingung des Werkstückes nicht möglich ist, da dasselbe an eben diesem Umfang verschweißt werden sol!. Bei Fortlassen des Antriebsbandes würden sich im Bereich starker Krümmung große Unterschiede in den Relativgeschwindigkeiten zwischen Schweißwerkzeug und Werkstück einstellen, was zu keiner gleichmäßigen Schweißnaht führen kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auch für solche Schweißungen in einfachster Weise eine gleichmäßige Schweißnaht zu schaffen. Es sollen unrunde Rohre polygonalen Querschnitts in einwandfreier Weise schweißbar sein, ohne daß Schablonen mit bestimmten Nockenkurven oder dergleichen notwendig wären.

Erreicht wird dies überraschend einfach bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch, daß das Schweißwerkzeug aus einer Anfangsstellung (Stellung A) heraus parallel längs einer im wesentlichen geraden Umfangsseite des feststehenden Rohres verschoben wird und daß mit Erreichen des Eckenbereichs am Ende dieser Umfangsseite (Stellung B)das zu verschweißende Rohr um seine Rohrachse entgegen der Richtung der vorerwähnten Verschiebung gedreht wird und gleichzeitig das SchweiOwerkzeug ebenfalls in Gegenrichtung zusammen mit dem gekrümmten Eckenbereich in seine Anfangsstellung am Beginn der nächsten Umfangsseite des Rohres bewegt wird.

An Stellen großer Krümmung (Eckenbereich) wird das Rohr also in einfacher Weise um seine stationäre Rohrachse gedreht, gleichzeitig folgt das Schweißwerkzeug dieser Bewegung des Rohres bzw. der Krümmungsfläche.

Der Vorteil dieser Maßnahme ist vor allen Dingen darin zu sehen, daß einerseits der Antrieb für die Drehbewegung des zu schweißenden Werkstückes an der stationären Rohrachse (gleich Drehachse - d. h. nicht am Umfang) in einfacher Weise erfolgen kann und andererseits eine besondere dem zu schweißenden Werkstück nachgebildete Schablone erübrigt wodurch insgesamt nur im Vergleich mit den bekannten Ausführungen geringer konstruktiver Aufwand bezüglich der Schweißeinrichtung erforderlich wird. Es wird also mit einfachsten konstruktiven Mitteln eine