DE2525938B2 - Rollenführung zum Umlenken eines Schweißdrahtes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißeinrichtung zum Schweißen, insbesondere Unterpulver-Schweißen, von Innennähten mit einem in eine Öffnung eines Werkstückes, vorzugsweise eines Rohres, einführbaren Schweißkopf mit Rollenführungen zum Umlenken eines im wesentlichen parallel zum Schweißnaht- ">o verlauf geförderten Schweißdrahtes zu einer am Schweißkopf vorgesehenen und im wesentlichen senkrecht zum Schweißnahtverlauf angeordneten Drahtführungsdüse.

Die oben beschriebene Schweißeinrichtung ist u. a. ¹^ zum Schweißen von Rohrinnennähten geeignet, bei denen der Rohrdurchmesser beispielsweise unter einem Meter liegt. Dabei ist es erforderlich, von hinter der eigentlichen Schweißstelle liegenden Drahtfördereinrichtungen der Schweißstelle Schweißdrähte zuzufüh- f>o ren, wobei Krümmungen von etwa 90° zu überwinden sind. Bisher werden zur Umlenkung in diesen Schweißeinrichtungen entsprechend gekrümmte Drahtführungsrohre bzw. Drahtförderschläuche eingesetzt. Die Verwendung von Rohrkrümmern hat den Vorteil einer *>' einfachen Bauweise. Von Nachteil ist jedoch die geringe Verstellmöglichkeit in bezug auf den Krümmungswinkel, sowie die relativ hohe Reibung zwischen Schweißdraht und Rohrkrümmer. Durch die Verwendung von Drahtförderschläuchen werden wohl die Verstellmöglichkeiten verbessert, nicht aber die Reibungsverhältnisse. Auch sind Schläuche mechanisch sehr empfindlich, was insbesondere im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit ungünstig ist Neben Rohrkrümmern und Drahtförderschläuchen sind auch sogenannte Rollenbögen bekanntgeworden (siehe auch DE-GM 69 12 679). Diese Rollenbögen sind sehr vorteilhaft im Hinblick auf die Führung des Drahtes (geringste Reibung); haben demgegenüber jedoch den Nachteil, daß keine Verstellmöglichkeiten gegeben sind. Auch ist der bauliche Aufwand dieser bisher bekannten Rollenbögen relativ groß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist und die insbesondere eine gute Verstellmöglichkeit bei gleichzeitig geringstem Verschleiß des Drahtführungselementes sowie die Führung des Schweißdrahtes in kleinsten Krümmungsradien bei minimalen Reibungen zwischen Draht- und Führungen gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Rollenführung mehrere beidseitig des gewünschten Umlenkweges in Haltern angeordnete Rollen aufweist, die zur Veränderung des Umlenkweges an bewegbaren Verbindern befestigt sind. Durch die Erfindung wird somit ein biegsamer Rollenbogen zur Führung von vorgeschobenen Schweißdrähten in Krümmungen erreicht. Durch die Erfindung wird es möglich, bei günstigen Reibungsverhältnissen den Schweißdraht auch mit einem sehr kleinen Krümmungsradius (ca. 80 mm) zur Schweißstelle hinzuführen, wobei gleichzeitig nahezu kein Verschleiß der Führungselemente auftritt. Durch die bewegbare Verbindung ist eine gute Verstellmöglichkeit und damit eine einfache Veränderung des Umlenkweges, also der Krümmungsradien, möglich. Somit wird mit einer Einrichtung es vorteilhaft erreichbar, daß je nach Art der Schweißaufgabe und Größe des Rohrdurchmessers der jeweils optimale Umlenkweg (Krümmungsradius) einfach eingestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht in der erreichbaren kleinen Bauweise, da auf Grund der möglich gewordenen kleinen Krümmungsradien der gesamte Schweißkopf entsprechend kleiner konzipiert werden kann. Hinzu kommt, daß auf Grund der kleiner gewordenen Bauweise zusätzlich am Ende eines Rollenbogens ein Drahtrichtwerk angeordnet werden kann, welches eine verschwenkbare Oberrolle aufweist. Diese Anordnung der Oberrolle ist auf Grund der Erfindung möglich, weil der erfindungsgemäße Rollenbogen wegen seiner Beweglichkeit den verschiedenen Stellungen der Oberrolle folgen kann.

Durch diese schwenkbare Anordnung der Oberrolle wird der bei Richtwerken mit verstellbarer Mittelrolle eintretende Rückbiegeeffekt am Richtwerkauslauf vorteilhaft vermieden.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Halter und als Verbinder ein Rippenblech vorgesehen ist, dessen Wangen für die Rollenlagerung mit biegbaren und/oder federnden Stegen verbunden sind. Durch diese Ausbildung wird eine besonders einfache Fertigung und Montage des biegsamen Rollenbogens erreicht. Durch die Rippenbleche, welche beispielsweise aus Federstahlblech in einem fortlaufenden Stanzvorgang herzustellen sind, wird bei

Anordnungen von zwei Blechen eine Art biegsamer und/oder beweglicher Käfig für die Aufnahme der Rollen und für die Führung des Schweißdrahtes zur Schweißstelle hin erreicht Betreffend einer besonders einfachen Herstellung und auch der guten Verstellbarkeit halber wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Rippenblech aus gelenkig miteinander in Verbindung stehenden Einzelgliedern besteht. Dabei sind beispielsweise die dte Rollen tragenden Einzelglieder H-förmig und die Rollenverbinder U-förmig ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist als Halter und als Verbinder ein Rechen vorgesehen, der aus einem Isoliermaterial (Kunststoff, Polyamid oder dergleichen) gefertigt ist.

Die Erhebungen bzw. Zacken des Rechens sind gabelförmig zur Lagerung der Rollen ausgebildet. Diese Ausbildung ist ebenfalls im Hinblick auf die Fertigung sowie auf die günstigen Isolationsverhältnisse besonders vorteilhaft.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenhalter als Rollenpaar-Baueinheiten ausgebildet sind, die beispielsweise über Einzelstege bewegbar miteinander in Verbindung stehen. Dabei werden bevorzugt die Einzelstege miteinander durch zwei Zugseile bzw. Zugkabel oder Zugstangen über Distanzhülsen miteinander verbunden. Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen können die entsprechenden Bauteile, wie die genannten Rollenhalter und Verbinder, derartig zueinander angeordnet sein, daß ein biegsamer bzw. beweglicher Rollenbogenkäfig gebildet wird. Zur Vermeidung der Berührungsgefahr bei mehreren nebeneinander angeordneten erfindungsgemäßen Rollenbögen, wie es beispielsweise bei sogenannten Mehrdrahtanlagen, insbesondere Mehrdraht-Unterpulverschweißanlagen, der Fall ist, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß jeder der erfindungsgemäßen Rollenbögen mit einem entsprechenden isolierenden Schutz überzogen ist. Hierzu ist ein Isolationsschlauchstück besonders vorteilhaft geeignet.

Wie obige Ausführungen zeigen, liegen im Rahmen des erfindungsgedankens grundsätzlich drei verschiedenartig aufgebaute bewegbare Rollenführungen und zwar biegbare, und/oder federnde und frei bewegliche Rollenführungen, wobei die frei beweglichen Rollenführungen bevorzugt rollenkettenartig ausgebildet sind und vorteilhaft Anschläge zur Begrenzung einer minimalen und/oder maximalen Verbiegemöglichkeit (Krümmungsradiusbegrenzung) aufweisen.

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung und unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher erläutert. Es veranschaulicht

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schweißeinrichtung in Gesamtansicht,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rollenführung,

F i g. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung A gemäß F i g. 2, F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie ß-ßin F i g. 2 und

Fig. 5—9 weitere erfindungsgemäße Rollenführungen.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Schweißeinrichtung in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Die Schweißeinrichtung 10, welche insbesondere zum Schweißen von Innenschweißnähten 11 eines schematisch dareestellten Rohres 12 vorteilhaft anwendbar ist.

weist einen in das Rohr 12 einführbai en Schweißkopf 13 auf. Der Schweißkopf 13 ist über entsprechende Führungseinrichtungen 14 an einem nicht näher dargestellten Fahrwerk oder dergleichen angelenkt. Im Schweißkopf 13 sind Rollenführungen 15 vorgesehen, welche zum Umlenken eines in Rohrlängsrichtung 16 geförderten Schweißdrahtes 17 zu einer am Schweißkopf 13 vorgesehenen und im wesentlichen senkrecht zum Schweißnahtverlauf angeordneten Drahtführungsdüse 18 dient.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind am Schweißkopf mehrere, in diesem speziellen Fall drei Drahtführungsdüsen mit entsprechenden Rollenführungen vorgesehen, so daß eine sogenannte Dreidrahtschweißanlage gebildet wird. Diese drei Schweißdrähte werden einem gemeinsamen Schweißbad 19 zugeführt, welches bevorzugt von einer Pulverschicht 20 abgedeckt ist, so daß die Innenrohrnahtschweißung nach dem Unterpulver-Verfahren erfolgt, wobei die Innennahtschweißung in Pfeilrichtung 55 bevorzugt erst dann vorgenommen wird, wenn die Außenschweißnaht 50 hergestellt worden ist.

In den Fig. 2 bis 9 sind verschiedene konstruktive Ausführungen der in F i g. 1 schematisch dargestellten Rollenführungen 15 veranschaulicht.

Wie aus Fig.2 hervorgeht, weist die Rollenführung 15 mehrere, in diesem Falle sechs beidseitig des gewünschten Umlenkweges 21 in Haltern 22 angeordnete Rollen 23a, 236 auf, die zur Veränderung des Umlenkweges 21 an bewegbaren Verbindern 24 befestigt sind. Die Rollen 23a und 23b sind dabei gegenüberliegend angeordnet, so daß sechs Rollenpaare zur Drahtführung vorgesehen sind. Dabei dienen als Halter 22 und als Rollenverbinder 24 ein Rippenblech 25, dessen Wangen 26 für die Rollenlagerung mit biegbaren und/oder federnden Stegen 27 verbunden sind. Die Führung des Schweißdrahtes 17 sowie die Lagerung der Rollen 23a, 23b erfolgt durch zwei derartige Rippenbleche 25a und 25b, wobei die Befestigung der Rollen 23a und 23b, wie aus Fig. 4 hervorgeht, über Schrauben mit entsprechenden Muttern 28, 29 erfolgt. Die Rollen selbst sind bei diesem Ausführungsbeispiel sowie auch bei den nachfolgenden noch beschriebenen Ausführungsbeispielen als Nadellagerrollen mit einer zur Aufnahme des Schweißdrahtes dienenden konkaven Ausnehmung JO ausgebildet.

Der gegen die Führungseinrichtung 14 gerichtete Steg 27a ist fest mit einer entsprechenden Verschraubung 31 verbunden, die ihrerseits mit einer Drahtzuführungseinrichtung bekannter Bauart 32 in Verbindung steht.

Das der Drahtführungsdüse 18 zugewandte Ende der erfindungsgemäßen Rollenführung ist an einem Richtwerk 33 befestigt. Die Endrollen 2Ja', 23b' sind gleichzeitig die Einlaufrollen des Richtwerks 3Ϊ. Sie sind an dessen verschwenkbarem Einstellhebel 33a befestigt. Die erfindungsgemäße Beweglichkeit (Biegsamkeit) des Rollenbogens ermöglicht die Verstellung dieses Einstellhebels 33a. Das Richtwerk 33 weist eine feste Mittelrolle 34 und eine feste Unterrolle 37 auf. Das Richten des Drahtes erfolgt durch Krümmen des Drahtes um die Mittelrolle 34, was durch Verschwenken des Einstellhebels 33a mit den Einlaufrollen 23a' und 23b'gegen die Mittelrolle 34 hin erreicht wird.

Das Fluchten der festen Mittelrolle 34 und der festen Unterrolle 37 vermeidet den Rikkbiegeeffekt, der an üblichen Richtwerken dadurch eintritt, daß der Draht durch die verstellbare Mittelrolle wohl Berichtet, aber

nach dem Richten in der Bohrung des Richtwerkauslaufs wieder in entgegengesetzter Richtung bleibend verformt wird. Der am Schweißkopf in einer vorgegebenen Position befestigte (angeschraubte) Richtwerkauslauf 38 ist dem Eingang der Drahtführungsdüse 18 zugeordnet.

Der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene und dargestellte biegsame Rollenbogen, welcher auch als biegsamer bzw. beweglicher Käfig mit entsprechenden Führungsrollen bezeichnet werden kann, ist im Hinblick auf die Vermeidung von zufälliger Berührung der stromführenden Teile bevorzugt mit einer Isolierung umgeben. Beispielsweise kann diese Isolierung ein Isolationsschlauch sein, wie er schematisch in Fig. 2 angedeutet und mit 40 bezeichnet worden ist. Dieser Isolationsschlauch ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mehrere derartiger Rollenbögen dicht nebeneinander angeordnet werden, wie es in Fig. 1 bei der Dreidrahtanlage der Fall ist.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rollenführung veranschaulicht. Dabei besteht das in Fig. 2 als eine einzige Baueinheit hergestellte Rippenblech aus mehreren, gelenkig miteinander in Verbindung stehenden Einzelgliedern, wobei beispielsweise die die Rollen 23a und 23b tragenden Einzelglieder 41 H-förmig und die Rollenverbinder 42 U-förmig oder stabförmig ausgebildet sind. Diese gliederkettenartige Bauweise (siehe auch F i g. 5a, in der eine Draufsicht gemäß Pfeil D in Fig. 5 veranschaulicht ist) ist im Hinblick auf eine Fertigung sowie eine kostensparende Lagerung von besonderem Vorteil. Ein rollenkettenartiger Aufbau wird auch vorteilhaft durch Aneinanderordnung (Gelenkverbindung 54) der in den Fig. 6 und 7 veranschaulichten Rollcnglieder 51 und 52 erreicht, wobei jeweils zur Begrenzung der Beweglichkeit ein Anschlag vorgesehen ist, wie er beim Rollenglied 52 mit 53 bezeichnet ist. Durch die in den F i g. 6 und 7 veranschaulichte Ausbildung der Rollengliedcr 51 und 52, werden vorteilhaft Unregelmäßigkeiten der Rollenstellungen, auch bei unterschiedlichen Krümmungsradien vermieden, so daß stets gleichmäßige Stellungen der Rollen zueinander erzielt werden.

Der übrige Aufbau der Rollenführungen ist entsprechend dem gemäß F i g. 2. Dies gilt auch für die in F i g. S veranschaulichte erfindungsgemäße Rollenführung, bei der die Rollenhalter 22 und die Verbinder 24 als ein Rechen 43 ausgebildet sind, dessen Erhebungen 44, siehe Fig. 8a (Schnitt längs der Linie E-E in Fig. 8)

ίο gabelförmig zur Lagerung der Rollen 23a und 23i ausgebildet sind. Der Rechen 32 ist dabei bevorzugt au« Isoliermaterial gefertigt, was den Vorteil hat, daß die gesamte Anordnung ohne Überzugsschlauch selbstisolierend ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 8 wird

ι j somit durch die federnde Ausbildung des Rechens 43 die erfindungsgemäße Beweglichkeit erreicht.

Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 9 ist nut ein Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Rollenführung dargestellt. Dabei sind die Rollenhalter ah

2(1 Rollenpaar-Baueinheiten 45 ausgebildet, die beispielsweise über Einzelstege 46 beweglich miteinander ir Verbindung stehen. Dabei sind zur Fixierung dei Baueinheiten 45 und der Einzelstege 46, welche bevorzugt als Distanzbuchsen ausgebildet sind, in der Baueinheiten — siehe Fig.9a, welche einen Schniti längs der Linie C-C in F i g. 9 darstellt — Führungen 41 für zwei Zugseile 48 vorgesehen. Durch Anspanner oder Lösen dieser Zugseile und der damit verbundener Längenänderung ist der Krümmungsradius 49 veränder

so bar, wobei bevorzugt die Distanzbuchsen 46 an dci Stirnseiten ballig ausgebildet sind und beispielsweise mi entsprechend ausgebildeten Aufnahmen in der Bauein heit 45 zusammenwirken, so daß eine Freibeweglichkei von Distanzbuchse 46 und Baueinheit 45 erreicht wird.

iι Ferner ist es möglich, die Anordnung gemäß F i g. 9 se auszubilden, daß ein federndes oder biegbares Systen entsteht. In diesem Falle ist die Biegesteifigkeit dei Stangen (Zugseile) 48 entsprechend gewählt und die Baueinheiten 45 und/oder die Distanzbuchsen 46 sine

«to auf den Stangen 48 verschiebbar angeordnet.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schweißeinrichtung zum Schweißen, insbesondere Unterpulver-Schweißen von Innennähten, mit einem in eine Öffnung eines Werkstückes, Vorzugsweise eines Rohres, einführbaren Schweißkopf und mit Rollenführungen zum Umlenken eines im wesentlichen parallel zum Schweißnahtverlauf geförderten Schweißdrahtes zu einer am Schweißkopf vorgesehenen und im wesentlichen senkrecht zum Schweißnahtverlauf angeordneten Drahtführungsdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenführung (15) mehrere beidseitig des gewünschten Umlenkweges (21) in Haltern (22) angeordnete Rollen (23a, 2Zb) aufweist, die zur Veränderung des Umlenkweges (21) an bewegbaren Verbindern (24) befestigt sind.

2. Schweißeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halter (22) und als Verbinder (24) ein Rippenblech (25) vorgesehen ist, dessen Wangen (26) für die Rollenlagerung mit biegbaren und/oder federnden Stegen (27) verbunden sind.

3. Schweißeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rippenblech (25) aus gelenkig miteinander in Verbindung stehenden Einzelgliedern (4ί, 42) besteht.

4. Schweißeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (23a, 23b) tragenden Einzelglieder (41) H-förmig und die einzelnen Verbinder (42) U- oder stabförmig ausgebildet sind.

5. Schweißeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halter (22) und als Verbinder (24) ein Rechen (43) vorgesehen ist, dessen Erhebungen (44) gabelförmig zur Lagerung der Rollen (23a, 23b) ausgebildet sind.

6. Schweißeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenhalter (22) als Rollenpaar-Baueinheiten (45) ausgebildet sind, die beweglich miteinander verbunden sind. *o