DE2604584A1

DE2604584A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen laengsnahtschweissen von metallrohren, insbesondere aus stahl

Info

Publication number: DE2604584A1
Application number: DE19762604584
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Ing Benteler; Franz-Josef Dipl Ing Hartmann; Heinz Ing Grad Hefendehl
Original assignee: DELTA KUEHLSCHRANK GmbH
Current assignee: DELTA KUEHLSCHRANK GmbH
Priority date: 1976-02-06
Filing date: 1976-02-06
Publication date: 1977-08-11
Also published as: FR2340167A1; FR2340167B1; DE2604584C2

Description

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PATENTANWALT?;

DR.-ING. W. STUHLMANN — DIPL.-ING. R. WILLERT DR.-ING. P. H.OIDTMANN

AKTEN-NR. 92/26163 463 BOCHUM.⁵*²·¹⁹⁷⁶ XX/M

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Telegr.: Stuhlmannpatent Delta-Kühlschrank GmbH, M800 Bielefeld

Vorrichtung zum kontinuierlichen Längsnahtschweißen von Metallrohren, insbesondere aus Stahl

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Längsnahtschweißen von Metallrohren, insbesondere aus Stahl, im Wege des Rollnaht-Widerstandsstumpfschweißens durch Gleichstrom hoher Stromstärke und niedriger Spannung mittels einer zweipoligen Scheibenelektrode, deren spiegelsymmetrische, durch eine Zwischenschicht aus Isolationsmaterial gegeneinander elektrisch isolierte und fest miteinander verbundene, gegenpolige Scheibenhälften am Außenumfang gemeinsam eine im Bereich der isolierenden Zwischenschicht durch eine mittige Trennut geteilte Hohlkehle bilden, deren Krümmungsradius dem Außenhalbmesser des zu schweißenden Rohres angepaßt ist, wobei der Scheibenelektrode in dem der Schweißzone abgekehrten Umfangsbereich Mittel für die den Verschleiß ausgleichende Nachbearbeitung der Hohlkehle im Sinne wiederholter Anpassung an das Rohraußenprofil zugeordnet sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Gattung besteht das die Scheibenelektrodevon Zeit zu Zeit nachprofilierende Mittel aus einem starren Werkzeug, z.B. in Form eines Nachbearbeitungsstahls, das auf der der Schweißstelle genau diametral gegenüberliegenden Seite der Scheibenelektrode derart vertikal verstellbar an der Vorrichtung gelagert ist, daß es wahlweise in die Hohlkehle der Scheibenelektrode abgesenkt oder aus dieser herausgefahren werden kann. Das bedarfsweise Nachbearbeiten der Scheibenelektrode bzw. deren Hohlkehle geschieht dabei jedoch nicht während des Schweißbetriebes, sondern jeweils zwischen den

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Durchläufen zu schweißender Schlitzrohre. Um ein gleichmäßiges Nachbearbeiten der Scheibenelektrode während dieser Betriebsunterbrechungen zu ermöglichen, ist der Scheibenelektrode ein Eigenantrieb zugeordnet. Die Unterbrechung des Schweißbetriebes zum Zwecke der Nachbearbeitung der Scheibenelektrode ist nicht nur wegen des anderenfalls eintretenden Kurzschlusses notwendig, sondern auch deswegen, weil die bei der Nachprofilierung der Scheibenelektrode von dem Nachbearbeitungswerkzeug abgenommenen und von der Scheibenelektrode in deren Drehrichtung zum Teil mitgenommenen Späne sonst auf das einlaufende Schlitzrohr geschleudert würden und dabei teils in den noch offenen Rohrschlitz gelangen und teils im Schlitz hängen bleiben und dadurch eine einwandfreie Verschweißung der Rohrnaht gefährden.

Da der Verschleiß der Scheibenelektrode bei modernen, mit sehr hoher Rchrvorschubgeschwindigkeit arbeitenden Rohrschweißanlagen beträchtlich ist und bereits ein verhältnismäßig geringfügig erscheinender Verschleiß der Scheibenelektrode die Herstellung einwandfrei verschweißter Präzisionsstahlrohre in Frage stellt, sind die bei dieser bekannten Vorrichtung verhältnismäßig oft notwendigen Betriebsunterbrechungen für das Nachprofilieren insbesondere der Hohlkehle der Scheibenelektrode außerordentlich lästig.

Um einen praktisch ununterbrochenen Schweißbetrieb zu ermöglichen, ist es gemäß einem anderen Vorschlag bereits bekannt, die beiden gegenpoligen Scheibenhälften der Elektrode zu trennen und ihnen gesonderte Nachbearbeitungswerkzeuge zuzuordnen. Auf diese Weise ist es dabei zwar möglich, das bedarfsweise Nachprofilieren der beiden getrennten Scheibenhälften während des laufenden Schweißbetriebes vorzunehmen. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht aber darin, daß die gesonderte Nachbearbeitung beider Elektrodenscheiben eine genau gleichmäßige Nachprofilierung beider Elektrodenscheiben

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unmöglich macht. Bereits geringfügige Differenzen zwischen der Profilierung beider Elektrodenscheiben beeinträchtigen aber nachhaltig die einwandfreie Verschweißung der Schlitzrohrkanten. Darauf zurückgehende Fehler wirken sich besonders nachteilig bei der Herstellung von Präzisionsstahlrohren aus, die eine im Verhältnis zum Durchmesser geringe Wandstärke besitzen und bei denen es im Interesse der Vermeidung von Ausschuß gleichwohl entscheidend nicht nur auf die einwandfreie Verschweißung der Längsnaht, sondern auch auf die genaue Einhaltung der vorgegebenen Endmaße ankommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und diese so zu verbessern, daß eine gleichmäßige Profilierung beider Scheibenhälften der Elektrode auch über einen längeren Dauerbetrieb ohne Unterbrechung des Schweißvorganges möglich ist, und zwar so, daß der bei der Nachprofilierung anfallende Abrieb nicht in den Schlitzspalt des Rohres gelangen und eine einwandfreie Verschweißung der Schlitzrohrkanten gefährden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die erfindungsgemäße Vorrichtung von der eingangs zuerst beschriebenen Gattung aus und kennzeichnet sich dadurch, daß für die Scheibenelektrode eine während des Schweißbetriebes in deren Hohlkehle einsenkbare Schleifscheibe aus elektrisch nicht-leitendem Material vorgesehen und der Schleifscheibe ihrerseits ein deren Umfangsprofil bedarfsweise entsprechend dem vorgegebenen Rohraußenprofil nacharbeitendes und dabei in einer Achsebene der Schleifscheibe um diese etwa halbkreisförmig verschwenkbares Abrichtwerkzeug zugeordnet ist.

Dadurch, daß für die bedarfsweise Nachbearbeitung der kompakten zweipoligen Scheibenelektrode eine deren Umfangsprofil angepaßte Schleifscheibe aus elektrisch nicht-leitendem Material vorgesehen ist, ist es auch während des Schweißbetrie-

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bes ohne jegliche Kurzschlußgefahr möglich, die beiden elektrisch gegeneinander isolierten Scheibenhälften gleichzeitig und gleichmäßig entsprechend dem fortschreitenden Verschleiß nachzuprofilieren. Da dies ohne Unterbrechung des laufenden Betriebes während des Schweißens geschehen kann, ist es möglich, die Nachprofilierung der Scheibenelektrode in kürzeren Zeitabständen zu wiederholen, noch bevor ein etwa ungleichmäßiger Verschleiß der beiden Scheibenhälften zu Beeinträchtigungen der Schweißnaht oder des Rohrprofils führen kann. Die vorzugsweise im gleichen Drehsinn wie die Scheibenelektrode angetriebene Schleifscheibe vermeidet dabei, daß der von der Nachbearbeitung der Scheibenelektrode herrührende Abrieb auf der Rohreinlaufseite in den offenen Rohrschlitz gelangt und das nachfolgende Verschweißen der Schlitzrohrkanten beeinträchtigt. Dieser Vorteil ist unabhängig davon, ob die Scheibenelektrode von dem zwangsweise vorgeschobenen Sei"'tsrohr lediglich mitgenommen wird oder bevorzugt, entsprechend der Rohrvorschubgeschwindigkeit, ebenfalls angetrieben ist.

Die durch das vertikal verstellbar und dabei zugleich halbkreisförmig verschwenkbar gelagerte Abrichtwerkzeug gleichfalls während de6 ununterbrochenen Schweißbetriebes mögliche Nachbearbeitung der Schleifscheibe selbst hat den weiteren wesentlichen Vorteil, daß auch das Umfangsprofil der Schleifscheibe ständig entsprechend dem vorgegebenen Rohraußenprofil nachgearbeitet werden kann, ohne die Schleifscheibe auswechseln oder den Pertigungsbetrxeb unterbrechen zu müssen.

'Bevorzugt erfolgt die bedarfsweise Nachprofilierung der Schleifscheibe durch das Abrichtwerkzeug nicht gleichzeitig während des Nachprofilierens der Scheibenelektrode, sondern dann, wenn die Schleifscheibe aus der Hohlkehle der Scheibenelektrode wieder herausgefahren ist.

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Dabei kann die Anordnung jedoch gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorteilhaft so getroffen sein., daß die Schleifscheibe beim Herausfahren aus der Umfangskehle der Scheibenelektrode unmittelbar in die Eingriffstellung des Abrichtwerkzeuges gelangt. Dies muß nicht unbedingt bedeuten, daß das Nachprofilieren der Scheibenelektrode durch die Schleifscheibe und das Nachbearbeiten des Umfangsprofils der Schleifscheibe ständig abwechselnd erfolgen. Vielmehr richtet sich sowohl das Nachprofilieren der Scheibenelektrode durch die Schleifscheibe als auch das Nachbearbeiten der Schleifscheibe selbst durch das Abrichtwerkzeug ausschließlich nach dem jeweiligen Bedarf. Dennoch ist es in an sich bekannter Weise möglich, beide Nachbearbeitungsvorgänge durch Tastvorrichtungen od. dgl. automatisch zu steuern bzw. zu bewerkstelligen, sobald der Verschleiß der Scheibenelektrode und/oder der Schleifscheibe ein bestimmtes Maß überschreitet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schleifscheibe im Bereich der der Schweißzone gegenüberliegenden Umfangshälfte der Scheibenelektrode auf der Rohreinlaufseite angeordnet und zum Einsenken in die Hohlkehle der Scheibenelektrode bzw. zum Herausfahren aus der Hohlkehle der Scheibenelektrode ausschließlich vertikal in Richtung auf die Rohrachse zu verstellbar, wobei das zweckmäßig als stahl-, hartmetall- oder diamantbestücktes Einzelabrichtwerkzeug ausgebildete Nachbearbeitungswerkzeug für die Schleifscheibe sowohl in seiner Längsrichtung im wesentlichen axial verstellbar als auch quer zur Scheibenebene der Schleifscheibe kreisbogenförmig verstellbar gelagert ist.

Im Interesse baulicher Vereinfachung ist es weiterhin zweckmäßig, die gleichsinnig· zur Elektrodenscheibe angetriebene Schleifscheibe und das dieser in dem der Scheibenelektrode· abgekehrten Bereich zugeordnete Abrichtwerkzeug mittels der gleichen, der Vorrichtung ortsfest zugeordneten Verstelleinrichtung verschieblich bzw. schwenkbar zu lagern. Dies kann

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unabhängig davon erfolgen, ob die Vertikalverschiebung und kreisbogenförmige Verschwenkung maschinell oder von Hand vorgenommen wird.

In der Zeichnung ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung in der Vorderansicht mit Blickrichtung quer zum Rohrstrang;

Fig. 2 die Seitenansicht der Vorrichtung mit Blickrich tung quer zum Rohrstrang in verkleinertem Maßstab und teilweise geschnitten nach der Linie II - II der Fig. 1 und

Fig. 3 die Scheibenelektrode und die dieser zugeordneten

Nachbearbeitungsmittel in der Ansicht gemäß Fig. 2, jedoch in einer anderen Arbeitsstellung.

Gemäß Fig. 1 und 2 sind auf dem Arbeitstisch 2 des nur im Ausschnitt dargestellten Sockels 1 Säulen 3 befestigt, die an ihrem oberen Ende durch eine Traverse 4 miteinander verbunden sind und an denen das Gehäuse 5 vertikal verstellbar geführt ist. Das Gehäuse 5 enthält die Antriebs- und Lagermittel für die Scheibenelektrode 6 sowie ferner die Mittel für die Gleichrichtung und Zuführung des Stromes zu deren beiden Scheibenhälften 6a und 6b.

Gleichfalls auf dem Arbeitstisch 2 ist das Lagergehäuse für die Lagerung der beiden Führungsrollen 8 und 8a angeordnet, deren Abstand zueinander über die schematisch angedeutete Stellschraube 9 im Sinne der Anpassung an den jeweiligen Rohrquerschnitt einstellbar ist. Das Rohr ist mit 10 bezeichnet. In Fig. 1 gibt der Pfeil X die Vorschubrichtung des Rohres 10 an. In dem Bereich vor der Scheibenelektrode 6 ist der in Fig. 1 nicht sichtbare Längsschlitz offen und infolge der Verschweißung der Schlitzrohrkanten mittels der Scheibenelektrode 6 in Vor-

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schubrichtung X gesehen hinter dieser geschlossen.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht die zweipolige Scheibenelektrode 6 aus zwei spiegelsymmetrisch ausgebildeten und zueinander angeordneten, gegenpolig an den Gleichstrom angeschlossenen Scheibenhälften 6a und 6b, die durch eine Zwischenschicht 6c aus Isolationsmaterial gegeneinander elektrisch isoliert und fest miteinander verbunden sind. Die beiden Scheibenhälften 6a und 6b bilden am Außenumfang der Scheibenelektrode gemeinsam eine durch eine mittige Trennut 11 geteilte Hohlkehle 12, deren Krümmungsradius dem Außenhalbmesser des zu schweißenden Rohres 10 angepaßt ist. Während des Schweißbetriebes liegt die Scheibenelektrode 6 mit ihrer Hohlkehle 12 fest auf dem Rohr 10 auf.

Im Bereich der der Schweißzone 13 gegenüberliegenden Umfangshälfte der Scheibenelektrode 6 ist dieser auf der Rohreinlaufseite eine Schleifscheibe lH zugeordnet, deren Umfangsprofil I²Ja dem Rohraußenprofil entspricht und die mittels des Antriebsmotors 15 in mit Bezug auf die Scheibenelektrode 6 gleichem Drehsinn angetrieben ist.

Im Falle des in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiels ist die Scheibenelektrode 6 in Übereinstimmung mit dem gemäß Pfeil X von rechts nach links bewegten Rohr 10 entsprechend dem Pfeil Y im Uhrzeigersinn angetrieben und mithin, gemäß Pfeil Z, ebenfalls im Uhrzeigersinn die Schleifscheibe 14.

Um die Schleifscheibe 14 während des Schweißbetriebes bedarfsweise in die umfängliche Hohlkehle 12 der Scheibenelektrode 6 einsenken oder aus dieser herausfahren zu können, ist das Antriebsgehäuse der Schleifscheibe vertikal verstellbar gelagert. Dazu dient eine am Gehäuse 5 der Vorrichtung fest angeordnete Verstelleinrichtung 16. An dem feststehenden Teil 17 der Verstelleinrichtung ist die Halterung 18 für den Tragarm 19 des Schleifscheibenantriebsgehäuses 15 vertikal verschieblich geführt und mittels des Handrades 20 der Spindel 21 verstellbar.

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Die gleiche Verstelleinrichtung l6 dient an ihrem oberen Ende auch der vertikal verstellbaren und zugleich schwenkbaren Lagerung eines der Schleifscheibe 14 zugeordneten Einzelabrichtwerkzeuges 22. Dieses vorzugsweise diamantbestückte Nachbearbeitungswerkzeug für die Schleifscheibe 14 ist mittels eines gekröpften Schwenkarmes 23 derart gelagert, daß seine Spitze beim Schwenken des Handrades 24 einen halbkreisförmigen Bogen beschreibt , dessen Radius dem Außenhalbmesser des Rohres 10 genau entspricht. Auf diese Weise läßt sich das Umfangsprofil der Schleifscheibe Ik in der entsprechenden, in Fig. 3 veranschaulichten Arbeitsstellung mittels des Abrichtwerkzeuges 22 bedarfsweise erneut an das vorgegebene Rohraußenprofil anpassen. Die vertikale Höhenverstellung des Abrichtwerkzeuges 22 erfolgt ebenso wie die vertikale Höhenverstellung der Schleifscheibe 14 bzw. deren Antriebs 15 mittels einer Spindel 25 und zugehörigem Handrad 26.

In den Fig. 1 und 2 ist die Betriebsstellung veranschaulicht, in der die Schleifscheibe 14 in die Hohlkehle 12 der Scheibenelektrode 6 eingesenkt ist, während Fig. 3 diejenige Betriebsstellung wiedergibt, in der die Schleifscheibe 14 aus der Hohlkehle 12 der Scheibenelektrode nach oben herausgefahren ist, um ihr eigenes Umfangsprofil durch das Abrichtwerkzeug 22 nachprofilieren zu können.

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PostschlieSfach 24.BO Fernruf O 2321/14O 61 Bergstraße 159 Telegr.: Stuhlmannpatent

Patentansprüche:

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orrichtung zum kontinuierlichen Längsnahtschweißen von Metallrohren, insbesondere aus Stahl, im Wege des Rollnaht-Widerstandsstumpfschweißens durch Gleichstrom hoher Stromstärke und niedriger Spannung mittels einer zweipoligen Scheibenelektrode, deren spiegelsymmetrische, durch eine Zwischenschicht aus Isolationsmaterial gegeneinander elektrisch isolierte und fest miteinander verbundene, gegenpolige Scheibenhälften am Außenumfang gemeinsam eine im Bereich der isolierenden Zwischenschicht durch eine mittige Trennut geteilte Hohlkehle bilden, deren Krümmungsradius dem Außenhalbmesser des zu schweißenden Rohres angepaßt ist, wobei der Scheibenelektrode in dem der Schweißzone abgekehrten Umfangsbereich Mittel für die den Verschleiß ausgleichende Nachbearbeitung der Hohlkehle im Sinne wiederholter Anpassung an das Rohraußenprofil zugeordnet sind ,dadurch gekennzeichnet , daß für die Scheibenelektrode (6) eine während des Schweißbetriebes in deren Hohlkehle (12) einsenkbare Schleifscheibe (14) aus elektrisch nicht-leitendem Material vorgesehen und der Schleifscheibe (14) ihrerseits ein deren Umfangsprofil (14a) bedarfsweise entsprechend dem vorgegebenen Rohraußenprofil nacharbeitendes und dabei in einer Achsebene der Schleifscheibe um diese etwa halbkreisförmig verschwenkbares Abrichtwerkzeug (22) zugeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch ge

kennzeichnet Eigenantrieb aufweist.

daß die Scheibenelektrode (6) einen
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , daß die Schleifscheibe (14) mit Mitteln (15) für ihren Antrieb in mit Bezug auf die Scheibenelektrode (6) gleichem Drehsinn versehen ist.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet , daß die Schleifscheibe (14) im Bereich der der Schweißzone (13) gegenüberliegenden Umfangshälfte der Scheibenelektrode (6) auf der Rohreinlaufseite angeordnet
und zum Einsenken in die Hohlkehle (12) der Scheibenelektrode (6) bzw. zum Herausfahren aus der Hohlkehle (12) der Scheibenelektrode (6) ausschließlich vertikal in Richtung auf die Rohrachse zu verstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden ,dadurch gekennzeichnet, daß das Abrichtwerkzeug (22) als stahl-, hartmetall- oder diamantbestücktes Einzelabrichtwerkzeug ausgebildet und sowohl in seiner
Längsrichtung im wesentlichen axial verstellbar als auch quer
zur Scheibenebene der Schleifscheibe (14) kreisbogenförmig
verschwenkbar gelagert ist.
'. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden ,dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebene Schleifscheibe (14) und das dieser in dem der Scheibenelektrode (6) abgekehrten Bereich zugeordnete Abrichtwerkzeug (22) mittels der gleichen, der Vorrichtung ortsfest zugeordneten Verstelleinrichtung (16) verschieblich bzw. schwenkbar gelagert sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet , daß das Einselabrichtwerkzeug (22)
in solchem Abstand über der Schleifscheibe (14) angeordnet
ist, daß die Schleifscheibe (14) beim Herausfahren aus der Umfangskehle (12) der Scheibenelektrode (6) unmittelbar in die
Eingriffstellung des Abrichtwerkzeuges (22) gelangt.

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