DE2854683B1

DE2854683B1 - Vorrichtung zum Herstellen von zylindrischen Rotationskörpern

Info

Publication number: DE2854683B1
Application number: DE2854683A
Authority: DE
Inventors: Juergen Herm; Heinz Krakow; Harald Tomsen
Original assignee: BLOHM and VOSS AG 2000 HAMBURG
Current assignee: Thyssen AG
Priority date: 1978-12-18
Filing date: 1978-12-18
Publication date: 1980-07-10
Also published as: IT1127691B; SE436847B; JPS5594792A; FR2449503B1; GB2038684A; SE7910383L; GB2038684B; US4322596A; JPS6018268B2; IT7928031A0; CA1134450A; DE2854683C3; DE2854683A1; FR2449503A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von zylindrischen Rotationskörpern, die mit einer im Unterpulver-Lichtbogenschweißverfahren erzeugten Aufbauschweißung versehen werden, bestehend aus einer Vielzahl parallel zur Achse des Rotationskörpers verfahrbarer Schweißköpfe und einer den jeweiligen Schweißkopf versorgenden Schweißdraht· und Schweißpulverbevorratiing.

Erst durch den Einsatz von mehreren .Schweißköpfen wurde die Aufbauschweißung für die Herstellung von großen Teilen /. B. von Turbinen bzw. Gencratorwellen wirtschaftlich. |edoch bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrens traten Probleme mit den erforderlichen Mengen an Schweid'lr nht und Schweißpulver auf, die mit den Schweißköpfen mitgeföhrt werden mußten.

Der Verbrauch richtet sich im wesentlichen nach der Länge und der Stärke der zu erstellenden Aufbauschweißung. Geht man z. B, davon aus, daß das Gewicht der Bevorratung an Schweißdraht etwa 21 und das des Schweißpulvers ca, 800 kg beträgt, muß von einem Gesamtgewicht des Vorsorgewagens — zumindest bei dessen Arbeitsbeginn — von ungefähr 61 ausgi gangen werden.

Es ist ferner zu berücksichtigen, daß sowohl der Schweißwagen als auch der Versorgungswagen nur relativ langsam parallel zu der Kernachse fortbewegt werden dürfen, wobei insbesondere an die Steuerung des Schweißwagens, d. h. dessen Antriebsgenauigkeit, erhebliche Anforderungen gestellt werden. Um eine exakte Schweißraupe mit der geforderten Güte herzustellen, dürfen die Toleranzen ± t mm pro Umdrehung der Kernachse nicht überschritten werden.

Da es sehr schwierig ist, zumindest aber einen unerhört größeren Aufwand bedeutet. Vorrichtungen mit einem so großen Gewicht mit der erforderlichen Genauigkeit zu steuern, war es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Schweißköpfe von dem übrigen mitzuführenden großen Gewicht entlastet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der jeweilige Schweißkopf einerseits und die Schweißdraht- und Puiverbevorratung andererseits auf voneinander getrennten Wagen, dem Schweißwagen und dem Versorgungswagen angeordnet und mit voneinander getrennten Fahrantrieb versehen sind.

Aus dem Vorstehenden wird erkenntlich, daß während des Produktionsablaufs sowohl sämtliche Schweiß- als auch der Versorgungswagen über die gesamte Längsachse des Kerns verfahrbar und steuerbar sind. Dies geschieht in vorteilhafter Weise dadurch, daß die Vorrichtung aus mehreren in gleicher horizontaler Ebene vorgesehene Schweißwagen und Versorgungswagen besteht, und daß die Schweißwagen parallel zur Achse des Rotationskörpers synchron verfahrbar sind, während die Versorgungswagen einen Eigenantrieb aufweisen. Im übrigen ist zweckmäßigerweise darfür gesorgt, daß der Schweißwagen und der Versorgungswagen auf voneinander getrennten Fahrbahnen verfahrbar sind.

Die nach der Erfindung geschaffene Vorrichtung ist so ausgebildet, daß das eigentliche Schweißsystem also von dem Versorgungssystem getrennt ist. Auf diese Weise ist ein absoluter Gleichlauf aller Schweißwagen gewährleistet, und man hat es in der Hand, den Schweißwagen in engen Toleranzen cinzustcuern, während der gewichtsintensive Versorgungswagen grob einsteuerbar ist.

Darüber hinaus fördert die Trennung der beiden Systeme, nämlich Schweißwagen und Versorgungswagen, den geforderten Gleichlauf aller Schweißwagen insofern, als ein für den Antrieb vorgesehener Kettenantrieb nicht durch unterschiedliche Belastungen — bedingt durch Draht- und Pulververbrauch — beeinträchtigt wird. Es ist jedenfalls nicht immer möglich, während des Produktionsverfahrens die Bevorratung stets konstant zu hallen, vielmehr ergeben sich durch den kontinuierlichen Draht- und Pulverver brauch bezüglich des Versorgungswagens ständig andere Gewichtsverhältnisse. Vornehmlich aus diesem Grunde sind also die Versorgungswagen mit dem nicht näher dargestellten Eigenantrieb versehen, während die Schwcißwagcn über die z. B. endlose Präzisionsstahlket-

te synchron, d, h, mit absolutem Gleichlauf, angetrieben werden. Die Kette ist Ober, im Bereich der Fahrschienen angeordnete Ketten- bzw, Umlenkräder geführt. Der die Kette antreibbare, nicht gezeichnete Motor ist bezüglich seiner Drehzahlen vorzugsweise stufenlos regelbar.

Um einen möglichst reibungslosen, d.h. zeiteinsparenden Einsatz aller Schweißeinheiten sicherzustellen, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden. Hierzu gehört insbesondere die Maßnahme, wonach to jede Schweißeinheit nach Erreichen ihrer Endposition in die Ausgangstage zurückgebracht werden muß.

Dies wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch begünstigt, daß der Schweißwagen und der Versorgungswagen gemeinsam koppel- und umsetzbar sind. Dies besagt, daß der jeweilige Schweißwagen und der ihm zugeordnete Versorgungswagen zu einer umsetzbaren Schweißeinheit zu vereinigen sind.

Auf diese Art ist es in vereinfachter Weise möglich, >n eine jede ihre Endposition erreichte Schweißeinheit in die Ausgangsposition — also in eine erneute Betriebsbereitschaft — zurückzubringen. Dies kann besonders dann problemlos erreicht werden, wenn vorgesehen ist, daß die in Schweißrichtung zuletzt benutzten Fahrbahn- _>s teile für den Schweißwagen und für den Versorgungswagen abtrennbar auf einem den letzten Fahrbahnteilen gemeinsamen Unterbau angeordnet sind und letzterer — gemeinsam mit der gekoppelten Schweißeinheit — mittels eines Hebezeugs umsetzbar ist so

Sobald die Schweißeinheit in ihre Ausgangsposition zurück gebracht worden ist, verbleibt sei zunächst in Ruhelage und zwar so lange, bis die nächste Schweißeinheit — die noch mit dem Legen der zweiten Schweißraupe beschäftigt ist — ihre Endposition )*> erreicht hat Während dieser Ruhezeit muß dafür gesorgt werden, daß die betreffende Schweißeinheit neu bevorratet wird und der jeweilig zu einem Schweißwagen gehörende Schweißkopf bezüglich seines Schweißabstandes zum Kern in Anlehnung an die bereits w erzeugte Aufbauschweißung korrigiert wird.

Aus diesem Grunde ist die Anordnung so getroffen, daß der Schweißkopf in Angleichung an die wachsende Aufbauschweißung gleitend, d. h. vertikal nachstellbar im Schweißwagen gelagert ist. Dies geschieht in ·»■> zweckmäßigerweise dadurch, daß ι vecks Einhaltung eines konstanten Abstandes zwischen dem Rotationskörper bzw. dessen Aufbauschweißung und dem jeweiligen Schweißkopf eine kapazitive selbsttätig arbeitende Höhensteuerung vorgesehen ist. w

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel auf der Zeichnung dargestellt. Ec zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht,

F i g. 2 eine Draufsicht

F i g. 3 eine Schweißeinheit in einem vergrößerten Vi Maßstab

Fig.4 eine schematische Darstellung der mit der Vorrichtung erzeugten ersten, zu einer Aufbauschweißung gehörenden Lage auf einem Kern.

In F i g. I und 2 ist ein Stahlkern dargestellt, der mit an m> seinen beiden Enden vorgesehenen Zapfen 2 in nichf näher dargestellter Weise rotierend anireibbar ist. Die Längsachse des Kerns ist mit 3 bezeichnet. Ein oberhalb des Kerns 1 befindlicher Maschinenrahmen besitz:! als Fahrbahnen dienende Fahrschienen 5 und 6 mit ' ■ umset/.baren F.ndtcilcti 5;iund6a.

Die Fahrschienen 5 und ·» sowie deren Rndteile 5a und fw dienen als Laufbahn für /. B. vier Schweißeinheiten (siehe auch Fig,3), die jeweils auf einem mit einem Schweißkopf 7 versehenen Schweißwagen 9 und einem Versorgungswagen to bestehen. Die Versorgungswagen 10 dienen der Bevorratung, d. h. der Aufnahme von in einem Behältnis 11 angeordneten Schweißpulver (nicht dargestellt) und vorzugsweise zwei Drahthaspeln 13, die das Material für die Schmelzelektroden 14 und 15 bilden (s. F ig. 3).

Wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich ist, sind der Schweißwagen 9 und der Versorgungswagen 10 miteinander koppelbar und auf den Endteilen 5a und 6a der Fahrschienen 5 und 6 verspannbar. Die so eine Schweißeinheit bildende Konstruktion ist mittels eines Hebezeugs 17 aus der Endposition heraushebbar und in die Ausgangsposition umsetzbar. Die Produktionsrichtung ist in F i g. 1 mit Pfeilrichtung P angedeutet. Die vertikale Nachstellmöglichkeit des Schweißkopfes 7 in Angleichung an die zunehmende Aufbauschweißung 21 (Fig.4) ist in Fig.3 verdeutlicht, und zwar durch Stellschrauben 18 und 19.

In F i g. 4 ist die Arbeitsweise der ti iindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Gemäß dem gezeichneten Ausführungsbeispiel sind auf dem zylindrischen Stahlkern 1 insgesamt fünf Schweißraupen a. b, c, d und e wendelförmig aufgetragen, d. h. jeder der Schweitiköpfe 7 legt eine oder mehrere Schweißraupen, deren Steigung so bemessen ist, daß sie gleich dem Produkt der Raupenbreite mal der Anzahl der gleichzeitig an der Herstellung der Aufbauschweißung 21 beteiligten Schweißköpfe 7 ist.

Aus Fig.4 wird also die Tatsache ersichtlich, daß mehrere, wendelförmig verlaufende Schweißraupen a—e in einem Arbeitsgang, d. h. bei dem Legen einer zu einer AufbauschweiUung gehörenden Lage, auf dem rotierenden Kern 1 aufbringbar sind. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Rotationsbewegung des sich drehenden Kerns und die Vorschubgeschwindigkeit die Steigung der wendelförmig zu legenden Schweißraupen kausal vorgibt, d. h. alle an der Aufbauschweißung 21 beteiligten Schweißköpfe 7 arbeiten im wesentlichen mit ρ leichbleibender Rotations- und Vorschubgeschwindigkeit.

In weiterer Erläuterung der Arbeitsweise der nach der Erfindung geschaffenen Vorrichtung ist fastzuhalten, daß nach dem Legen der ersten wendelförmig verlaufenden Schweißraupe a, die betreffende Schweißrichtung — bestehend aus dem Versorgungswagen 10 und dem Schweißwagen 9 — ihre Endposition erreicht hat, d. h. auf die Fahrschienenendteile 5a und 6a aufgelaufen ist. Dort werden beide Wagen 9, 10 miteinander gekoppelt bzw. verspannt und schließlich wird diese Schweißeinrichtung mit den Endteilen 5a, 6« mittels dem Hebezeug 17 in die Ausgangsposition zuiückgebracht.

In dieser Ausgangsposition — die ?ls zeitlich begrenzte Ruhestellung zu bezeichnen ist — wird der Versorgungswagen neu bevorratet, d. h. der Bestand an Schweißdraht- und -pulver wird ergänzt. Gleichzeitig wird der zugehörige Schweißkopf 7 neu eingestellt, also mit Bezug auf die bereits gelegte Schweißraupe in seiner Höhenlage korrigiert und schließlich werden die beiden Wagen 9, 10 voneinander getrennt, d. h. entkoppelt.

Nachdem nunmehr auch die /weite Schweißeinrichtung die Schweißraup ■' b nahezu vollständig gelegt hai. wird die noch in Ruhestellung befindliche erste Schweißeinrichtung in Betriebsstellting gebracht, d. h. der SchweißwaL'cn 9 wird erneut in die Antrirb'.kcttr R

eingehängt, und der Antrieb des zugehörigen Versorgungswagens IO setzt sich in Bewegung. Die betreffende .Schweißeinheit beginnt nun mit dem Legen einer weiteren Schweißraupe. Inzwischen sind auch die unbelasteten Fahrbahnendteile 5a, 6a in ihre Endposition zurückgebracht worden, so daß die jetzt aus der Endposition herauslaufende zweite Schweißeinrichtung auf jene Fahrbahnendteile auflaufen kann.

Der vorstehend geschilderte, kontinuierliche Produktionsablauf wiederholt sich so oft, bis die Aufbauschweißung 21 die gewünschte Stärke erreicht hat.

Dabei werden in Angleichung an die ständig wachsende Aufbauschweißung und der damit verbundenen stetig ansteigenden Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Kerns, zu gegebener Zeit die Drehzahlen des Kerns korrigiert, d. h. so weit reduziert, daß die im Einsatz befindlichen Schweißkopfe eine exakte ScMweiBraupe von gewünschter Breiie und Höhe iegen, wobei gewährleistet sein muß, daß alle die Aufbauschweißung bildenden Schweißraupen nahtlos ineinan der übergehen und im übrigen ein homogenes Gefüge von hoher Qualität entsteht.

Im übrigen ist die in Fig. 4 schematisch angedeutete und nur als Ausfiihrungsbeispiel zu bewertende ■> Arbeitsweise nicht Gegenstand dieser Erfindung, vielmehr gestattet die nach der Erfindung geschaffene Vorrichtung auch anderweitige Verfahrensschriite. Es wurde indes gefunden, daß die im Vorstehenden angedeutete Arbeitsweise von besonderem Vorteil ist.

in insbesondere dann, wenn man berücksichtigt, daß die Baubreite des Versorgungswagens im wesentlichen durch die Bevorratung an Schweißdraht — es handelt sich um zwei Drahthaspeln großer Abmessung — und die Pulverbevorratung bestimmt wird. Durch die

i'> sinnvolle Trennung beider Systeme und Anordnung Übereinander wird so viel Raum eingespart, daß eine beträchtliche Anzahl an Schweißwagen bzw. Schweißköpfen anzuordnen ist, so daß eine gegenüber den bekannten Anlagen wesentlich höhere Abschmelzlei·

w stung pro Zeiteinheit erzielbar ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunccn

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von zylindrischen Rotationskörpern, die mit einer im Unterpulver-Lichtbogenschweißverfahren erzeugten Aufbau- schweißung versehen werden, bestehend aus einer Vielzahl parallel zur Achse des Rotationskörpers verfahrbarer Schweißköpfe und einer den jeweiligen Schweißkopf versorgenden Schweißdraht und Schweißpulverbevorratung, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Schweißkopf (7) einerseits und die Schweißdraht- und Pulverbevorratung andererseits auf voneinander getrennten Wagen, dem Schweißwagen (9) und dem Versorgungswagen (10) angeordnet und mit voneinander getrennten Fahrantrieben versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus mehreren in gleicher horizontaler Ebene vorgesehenen Schweißwagen (9) und Versorgungswagen (10) besteht, und >n daß die Sobweißwagen (10) parallel zur Achse (3) des Rotationskörpers (1) synchron verfahrbar sind, während die Versorgungswagen (10) einen Eigenantrieb aufweisen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, -^)r> dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißwagen (9) und der Versorgungswagen (10) auf voneinander getrennten Fahrbahnen (5,6) verfahrbar sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißwagen (9) m und der Versorgungswagen (10) gemeinsam koppel- und umsetzba. sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schweißrichtung zuletzt benutzten Fahrbahnte;! (5,?, 6a) für den <"> Schweißwagen (9) und für den Versorgungswagen (10) abtrennbar auf einem den letzten Fahrbahnteilen gemeinsamen Unterbau angeordnet sind und letzterer mittels eines Hebezeugs (17) umsetzbar ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, "> dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (7) in Angleichung an die wachsende Aufbauschweißung (21) gleitend, d. h. vertikal nachstellbar im Schweißwagen gelagert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- v> zeichnet, daß zwecks Einhaltung eines konstanten Abstandes zwischen dem Rotationskörper bzw. dessen Aufbauschweißung und dem jeweiligen Schweißkopf eine kapazitive selbsttätig arbeitende Höhensteuerung vorgesehen ist. ^r>"