DE3000399C2 - Einrichtung zum Zusammenschweißen oder Plattieren von Rundmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zusammenschweißen oder Piadieren von langem, räumlich festgelegtem Rundmaterial, wie Rohren und Wellen, mit einer auf dem Rundmaterial längs eines Kreisumfanges lösbar befestigten Kreisschiene, einem auf dieser Kreisschiene um das Rundmaterial herum bewegbaren Wagen mit einem Schweißkopf, der vorzugsweise eine nichtabschmelzende Elektrode aufweist und der über biegsame Verbindungsleitungen mit elektrischem Schweißstrom, Schutzgas und gegebenenfalls Kühlwas

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^b5 ser versorgt wird, wobei der Wagen einen Antrieb aufweist, der den Wagen abwechslungsweise um 360° in der einen Richtung und um 360° in der entgegengesetzten Richtung fahren läßt, wobei ferner eine Vorrichtung zum Zuführen von draht- oder bandförmigem Schweißwerkstoff zur Schweißstelle angeordnet ist und wobei Mittel vorgesehen sind, die das Zuführen des Schweißwerkstoffes abhängig von der Bewegungsrichtung des Wagens steuern.

Bei einer Einrichtung dieser Art wird, nachdem der Schweißkopf einen Schweißhub von 360° in einer Richtung vollzogen hat, die Bewegungsrichtung des Wagens umgekehrt und der Wagen in die Ausgangslage zurückgebracht (Leerhub), wonach der Schweißkopf für das Niederbringen der nächsten Raupe eingestellt wird und dann von neuem einen Schweißhub von 360° ausführt.

Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Arbeitsweise das Schweißbad während der Abwärtsbewegung des Schweißkopfes die Tendenz hat, dem Schweißkopf vorzulaufen, was lokal zu einer dünneren und breiteren Schweißraupe führt. Bei der Aufwärtsbewegung des Schweißkopfes aber wird das Schweißbad aufgestaut, was loka! zu einer Verdickung der Schweißraupe bei geringerer Breite führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie eine aus mehreren übereinanderliegenden Raupen bestehende Schweißnaht bzw. Auftragsschweißung herzustellen gestattet, die über den Umfang eine möglichst gleichmäßige Dicke aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine weitere Vorrichtung zum Zuführen von Schweißwerkstoff vorgesehen ist, die — bezogen auf die erstgenannte Zuführvorrichtung und in Umfangsrichtung des Rundmaterials gesehen — auf der anderen Seite des Schweißkopfes angeordnet ist, und daß die Steuermittel so ausgebildet sind, daß sie in der einen Bewegungsrichtung des Wagens die erstgenannte Zuführvorrichtung und in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung die weitere Zuführvorrichtung in Betrieb setzen.

Durch das abwechslungsweise Schweißen während beider Bewegungsrichtungen des Wagens tritt ein Kompensieren der Raupendicke auf, weil derjenige Abschnitt des Umfanges des Rundmaterials, der in der einen Bewegungsrichtung abwärts geschweißt wurde, während der entgegengesetzten Bewegungsrichtung aufwärts geschweißt wird. Darüber hinaus ergibt sich mit der neuen Einrichtung ein rascherer Arbeitsfortschritt und eine geringere Abkühlung im Schweißbereich des Werkstückes, weil die Leerhübe entfallen.

Je nach der Abmessung der Schweißung, des Querschnitts, des Schweißwerkstoffs und der Stärke des Schweißstromes kann es an der Stelle der Bewegungsrichtungsumkehr des Wagens, kurz Umsteuerstelle genannt, zu einer Verdickung der Schweißraupe kommen, weil dort kurzzeitig beiderseits des Lichtbogens gleichzeitig Schweißwerkstoff abschmelzen kann. Um dies zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Einrichtung gemäß den Merkmalen nach Anspruch 3 weiter auszubilden. Hierdurch wird im Bereich der Umsteuerstelle beim Neuzustellen von Schweißwerkstoff auf der einen Lichtbogenseite der Schweißwerkstoff auf der entgegengesetzten Seite zurückgezogen.

Die Weiterbildung der Einrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 3 hat den Vorteil, daß im Bereich der Umsteuersteile, obschon dort der Schweißkopf länger

verweilt, keine zu hohen Temperaturen auftreten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 teils in axialem Schnitt, teils in Ansicht eine errindungsgemäße Einrichtung zum Zusimmenschwei-Ben zweier Rohre,

F i g. 2 und 3 je einen Querschnitt entsprechend der Linie U-Ilbzw.IH-III in Fig. 1,

F i g. 4 ein Schema der Steuermittel.

Gemäß Fig. 1 ist an der Stirnfläche zweier zu η verschweißender Rohre 1 und 2 eine Schweißkante 3 bzw. 4 vorgesehen. Die Rohre 1 und 2 sind koaxial so im Räume festgelegt, daß die Schweißkanten 3, 4 durch eine V-Naht verbunden werden können. Auf dem Rohr 1 ist eine Kreisschiene 6 mit trapezförmigem Querschnitt lösbar montiert Sie besteht aus zwei Segmenten 7 und 8, die an beiden Enden mit einem Bolzen 10 scharnierartig miteinander verbunden sind. Die Kreisschiene 6 weist außen eine zylindrische Lauffläche 11 und innen eine Konusfläche 12 auf; die Stirnflächen 13 2u und 14 stehen zur Rohrachse senkrecht. Zwischen dem Rohr 1 und der Kreisschiene 6 sind zwei Segmente 16 und 17 eines Keilringes vorgesehen, der einen an die Konusfläche 12 angepaßten Außenkonus 18 aufweist. Die Kreisschiene 6 wird durch axiale Relativverschiebung gegenüber den Keilringsegmenten 16, 17 auf dem Rohr 1 festgeklemmt. Diese Verschiebung geschieht mit Hilfe von zehn Schrauben 20. Die Achsen dieser Schrauben 20 verlaufen auf Mantellinien des Außenkonus 18 und sind über dessen Umfang etwa gleichmäßig verteilt. Zur Aufnahme der Schrauben 20 ist der Außenkonus 18 mit zehn Nuten 21 halbkreisförmigen Querschnitts versehen. Diesen Nuten 21 gegenüber sind in der Konusfläche 12 der Kreisschiene 6 zehn Nuten 22 angeordnet, die halbkreisförmigen Querschnitt aufwei- r> sen und mit Innengewinde versehen sind. Die Schrauben 20 sind einerseits in diese Innengewinde eingeschraubt und befinden sich andererseits in den halbkreisförmigen Nuten 21 der Keilringsegmente 16, 17. Beim Anziehen der Schrauben ΊΟ stützt sich ihr Kopf auf der konischen in Stirnseite 24 der Keilringsegmente 16, 17 ab. Die Erzeugende dieser Stirnseite 24 steht rechtwinklig zur Achse der Schrauben 20.

Auf der Kreisschiene 6 ist längs ihres Umfangs ein Wagen 25 verfahrbar angeordnet. Dieser Wagen besteht aus zwei durch drei Stehbolzen 27, 28 und 29 voneinander distanzierten Platinen 30 und 31. Diese Platinen haben einen deckungsgleichen Umfang, der im wesentlichen einen rechteckigen Bereich 32 und einen geschweiften Arm 33 umschließt. Im rechteckigen "* Bereich 32 ist für den Wagen 25 ein Antrieb angeordnet, der aus einem Elektromotor 35 mit Schnecke 36, einem Schneckenrad 37, einem ersten Zwischengetriebe mit den Stirnrädern 38 und 39, einem zweiten Zwischengetriebe mit den Stirnrädern 40 und 41 sowie einem Antriebsrad 43 besteht. Das Antriebsrad 43 sitzt zusammen mit dem Stirnrad 41 auf einer Welle 42 und ist durch zwei Bunde 44 und 45 seitlich auf der Kreisschiene 6 geführt. Die Übertragung der Antriebskraft von dem Antriebsrad auf die Schiene 6 erfolgt t>(> durch Reibung.

Im rechteckigen Bereich 32 der Platinen 30, 31 ist ferner ein Eiolzen 48 angebracht, der einen Schwenkarm 49 trägt. Dieser Schwenkarm 49 besteht aus zwei geschweiften Blechstreifen 50, die über einen Steg 51 verbunden und in einem Bereich 52 seitlich nach außen abgekröpft sind. Am freien Ende des Armes 49 sind die beiden Blechstreifen 50 durch einen Stehbolzen 54 miteinander verbunden Der Arm 33 und der Schwenkarm 49 tragen an ihrem freien Ende je eine Welle 56 bzw. 57, auf der ein Laufrad 58 bzw. 59 sitzt Beide Laufräder sind gleich profiliert wie das Antriebsrad 43. Der Schwenkarm 49 wird durch einen U-förmigen Bügel 60 umgriffen, dessen Arme 61 auf einem am Wegen 25 befestigten Bolzen 62 schwenkbar gehalten sind. Im Steg 63 des Bügels 60 ist eine Gewindebohrung angebracht, in der eine mit einer Sicherungsmutter 65 versehene Kopfschraube 64 sitzt Im Betrieb der Einrichtung drückt die Schraube 64 auf den Steg 51 des Schwenkarmes 49, so daß die Räder 43,58 und 59 an die Kreisschiene 6 gepreßt werden. Zur Demontage der Einrichtung wird die Kopfschraube 64 gelöst und der Bügel 60 um den Bolzen 62 nach oben geschwenkt, so daß der Schwenkarm 49 um den Bolzen 48 nach außen geschwenkt und der Wagen 25 von der Kreisschiene 6 abgehoben werden kann.

An der Platine 31 des Wagens 25 ist über eine mit zwei Anschraubflanschen 66 versehene flache U-Schiene 67 ein Kreuzsupport mit einem Schweißkopf 80 befestigt. Der Kreuzsupport weist einen auf axial gerichteten Wangen 70 verschiebbaren Längsschlitten 72 und einen auf dazu quer gerichteten Wangen des Läiigsschliuens 72 verschiebbaren Vertikalschlitten 74 auf. Der Längsschlitten 72 und r>er Vertikalschlitten 74 lassen sich durch je eine mit einem Rändelkopf 76 bzw. 78 versehene Spindel verschieben. Am Vertikalschlitten 74 sind der Schweißkopf 80 einer Schutzgasschweißeinrichtung sowie — durch nicht gezeichnete Mittel — zwei Vorrichtungen 81 bzw. 82 zum Zuführen von Schweißwerkstoff, hier in Form von Draht, befestigt. Die Vorrichtungen 81, 82 sind in bezug auf den Schweißkopf symmetrisch angeordnet.

Der Schweißkopf 80 ist über einen nachgiebigen Schlauch 83 mit einer nicht gezeichneten Quelle eines inerten Schutzgases verbunden. Im Inneren des Schlauches 83 verläuft ein Schweißstromkabel 84, das einer nichtabschmelzenden Elektrode 85 den Schweißstrom zuführt. Das über den Schlauch 83 zugeführte Schutzgas verläßt den Schweißkopf 80 im Bereich der Elektrode 85, so daß beim Schweißen die Elektrode 85, der von ihrer Spitze ausgehende Lichtbogen 86 und das Schmelzbad stets von einer Schutzgashülle umgeben sind.

Die Drahtzuführvorrichtungen 81 und 82 bestehen je aus einem etwa dreieckförmigen Blechkasten 87, in dem eine Spule 89 auf einer Welle 88 gelagert ist sowie zwei Vorschubrollen 90 und 91 und eine Stützrolle 92 gelagert sind. Die Vorschubrollen 90 und 91 sind über Zahnräder 93 und 94 (Fig. 1) miteinander gekoppelt. Auf der Welle der Vorschubrolle 91 der Vorrichtung 82 ist überdies ein Schneckenrad 95 vorgesehen, das von der Schnecke eines Getriebemotors 100 angetrieben wird. In gleicher Weise wird die Vorschubrolle 91 der Vorrichtung 81 von einem Getriebemotor 98 angetrieben.

Gemäß F i g. 4 ist auf dem Rohr 1, das hier in größerem Maßstab als in F i g. 1 bis 3 gezeichnet ist, ein U-förmiger Permanentmagnet 101 angebracht, an dem seitlich mittels einer Schraube 102 ein keilförmiger Schaltnocken 103 montiert ist. Dieser Schaltnocken 103 wirkt auf einen Hebel 105 eines Schalters 106, der auf nicht gezeichnete Weise an der Außenseite der Platine 30 des Wagens 25 befestigt ist. Der Hebel des Schalters 106 ist in ausgeschalteter Stellung gezeichnet. Er steuert einen Stromkreis, der von einer Phase R eines Drehstromnetzes zu einem Null-Leiter O führt und ein

Relais 108 mit zwölf Kontakten enthält. Dieses Relais weist eine Spule 109 auf, die sich auf einem Magnetkern 110 befindet. Der Magnetkern 110 wirkt mit einem Anker 112 zusammen, der mit einer Schaltstange 113 verbunden ist, die durch eine Zugfeder 114 an einen Anschlag 115 gezogen wird. Die Schaltstange 113 trägt sechs Paare von Nocken 118 aus Isoliermaterial. Jeder dieser zwölf Nocken 118 wirkt auf einen Kontakt-Federsatz, der jeweils aus i\ner Ruhefeder 120 und einer beweglichen Federzunge 121 besteht. Je drei solcher Federsätze bilden eine Ko Haktgruppe. Von einer ersten Kontaktgruppe 130 sind di2 Ruhefedern 120 jeweils mit einer der drei Phasen R, S. Tund die Federzungen 121 mit einem der Eingänge a, b, cdes Motors 35 verbunden. Von einer zweiten Kontaktgruppe 132 sind die Federzungen 121 jeweils mit einer der drei Phasen R. S, 7" und die zugehörigen Ruhefedern 120 mit einem der Eingänge des Motors 35 in der Reihenfolge a, c, b verbunden.

Von einer dritten Kontaktgruppe 134 sind die Federzungen 11 mit jeweils einer der drei Phasen R, S. T und die Ruhefedern 120 mit jeweils einem der Eingänge d, e, f des Getriebemotors 100 verbunden. Außerdem sind diese Eingänge über ein Verzögerungsglied 140 mit jeweils einem Eingang des Getriebemotors 98 in der Reihenfolge g, i, h verbunden. Schließlich sind von der Kontaktgruppe 136 die Ruhefedern 120 mit jeweils einer der drei Phasen R, S, 7"und die Federzungen 121 mit jeweils einem der Eingänge g, h, /des Getriebemotors 98 verbunden. Über ein Verzögerungsglied 142 sind die Eingänge g. h. /mit den Eingängen t/bzw. /"bzw. e des Getriebemotors 100 verbunden.

Die Verzögerungsglieder 140 und 142 leiten den Strom — wie durch die daneben gezeichneten Pfeiie angedeutet — nur in einer Richtung, nämlich das Verzögerungsglied 140 von den Ruhefedern 120 der Kontaktgruppe 134 zu den Eingängen des Getriebemotors 98 und das Verzögerungsglied 142 von den Federzungen 121 der Kontaktgruppe 136 zu den Eingängen des Getriebemotors 100. Sie sind so ausgebildet, daß sie jeweils beim Einschalten der Spannung an ihrem Eingang während eines einstellbaren Zeitintervalls Strom in der erwähnten Richtung durchlassen, ihn aber dann sperren.

Die Steuerschaltung nach Fig.4 funktioniert wie folgt:

Im gezeichneten Zustand ist der Motor 35 über die Kontaktgruppe 132 eingeschaltet. Der Motor 35 und sein Getriebe sind so ausgebildet, daß dabei der Wagen 25, dessen Umfang in F i g. 4 strichpunktiert angedeutet ist, in Richtung des Pfeils 150 sich auf dem Rohr 1 bewegt Gleichzeitig ist der Getriebemoior 100 über die Kontaktgruppe 134 eingeschaltet so daß von der Drahtspule 89 der Vorrichtung 82 Schweißdraht 97 dem Lichtbogen 86 zugeführt wird Kommt nun der Wagen 25 mit dem Schalter 106 in den Bereich der Umsteuerstelle, so berührt der Schalthebel 105 den Schaltnocken 103, wodurch der Hebel im Uhrzeigersinn bewegt wird und in seine Einschaltstellung gelangt Dadurch wird das Relais 108 erregt und über den Anker 112 die Schaltstange 113 vom Anschlag 115 weggezogen. Nach öffnen der Kontakte der Gruppe 132 wird über die Kontaktgruppe 130 der Motor 35 umgepolt und gleichzeitig — wegen des öffnens der Kontakte der Gruppe 134 und des SchlieBens der Kontakte der Gruppe 136 — anstelle des Getriebemotors 100 der Getriebemotor 98 eingeschaltet, so daß dem Lichtbogen 86 nunmehr Draht von der Spule 89 der Vorrichtung 81 zugeführt wird. Gleichzeitig wird der Getriebemotor 100 über das Verzögerungsglied 142 vorübergehend in vertauschter Reihenfolge mit den Phasen R, S. T verbunden, so daß dieser Motor für kurze Zeit

'■> rückwärts läuft, wodurch der Schweißdraht 97 um ca. 1 cm zurückgezogen wird.

Die Schaltung nach F i g. 4 ist völlig symmetrisch ausgebildet. Je nach dem gewünschten Spiel des Schalters 106 wird der Schaltnocken 103 mehr oder weniger hoch eingestellt, so daß an der Umsteuerstelle sich die Raupen eben berühren und sich nicht überlappen.

Es ist möglich, zusätzliche Mittel vorzusehen, durch die abhängig von einem Signal des Schalters 106 der im Schweißkabel 84 fließende Schweißstrom im Bereich der Umsteuersteiie ein- oder mehrmai kurzzeitig unterbrochen wird.

Die Einrichtung wird wie folgt benutzt:
Die beiden Segmente 7 und 8 der Kreisschiene 6 werden neben der zu schweißenden Naht um das Rohr 1 gelegt und durch die Bolzen 10 verbunden. Hernach werden in passendem Abstand von der zu schweißenden Naht die beiden Keilringsegmente 16 und 17 um das Rohr 1 gelegt und die Kreisschiene 6 so darüber geschoben, daß

2*> die mit Innengewinde versehenen Nuten 22 sich mit den Nuten 21 decken. Anschließend werden die Schrauben 20 in die Nuten eingedreht und gleichmäßig angezogen, wodurch die Kreisschiene 6 stramm auf die Keilringsegmente 16 und 17 aufgezogen wird.

)« Nun wird bei ausgeschwenktem Schwenkarm 49 der Wagen 25 mit dem Antriebsrad 43 und dem Laufrad 58 auf die Kreisschiene 6 aufgesetzt. Danach wird der Schwenkarm 49 zurückgeschwenkt, so daß auch dessen Laufrad 59 an der Kreisschiene 6 anliegt. Anschließend wird der Bügel 60 in die gezeichnete Stellung geklappt und die Kopfschraube 64 gegen den Steg 51 des Schwenkarmes 49 geschraubt. In diesem Zustand wird dann die Schraube 64 mittels der Sicherungsmutter 65 gesichert.

Nun wird im Bereich der Platine 30, dem Schalter 106 gegenüberliegend, der mit dem Schaltnocken 103 versehene Permanentmagnet 101 auf das Rohr 1 aufgesetzt Die in Fig.4 strichpunktiert umrahmten Teile der Steuerschaltung, die sich ebenfalls am Wagen 25 befinden, werden über ein nicht gezeichnetes, vieradriges Steuerkabel mit dem elektrischen Netz verbunden. Auch der Schlauch 83 und das Schweißstromkabel 84 werden mit den entsprechenden Quellen verbunden. Dabei ist zu beachten, daß das Steuerkabel

so und das Schweißsiromkabel so angeordnet werden, daß der Wagen 25 unbehindert eine volle Bewegung von 360" ausführen kann. Nur. wird der Sehweißkcpf SO durch Betätigen der Rändelköpfe 76, 78 in die richtige Ausgangslage bezüglich der vorbereiteten Schweißkan ten 3 und 4 gebracht Dann wird der Wagen 25 von Hand so weit bewegt bis der Hebel 105 des Schalters 106 durch den Schaltnocken 103 in die Einschaltstellung gelangt Aus dieser Stellung heraus beginnt nun die Schutzgaszufuhr und danach gleichzeitig die Zufuhr von Schweißstrom und Steuerstrom, woraufhin der Wagen 25, vom Motor 35 über das Antriebsrad 43 angetrieben, selbsttätig seine Hin- und Herbewegungen um jeweils 360° Winkelgrade auf dem Umfang des Rohres 1 ausführt und der. Schweißwerkstoff eingetragen wird.

Selbsttätig oder durch Eingriff an den Rändelköpfen 76 und 78 wird die Lage der Elektrode 85 periodisch und/oder kontinuierlich bezüglich des zu füllenden Nahtquerschnitts verstellt

Sollten sich an der Umsteuerstelle die Schweißraupen jeweils überlappen, so kann dies leicht korrigiert werden, indem die Schraube 102 am Permanentmagnet 101 gelöst und der Schaltnocken 103 höher gesetzt wird. Wenn der vom Wagen 25 zurückgelegte Winkel zu kurz ist, kann der Schaltnocken 103 tiefer gesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Zusammenschweißen oder Plattieren von langem, räumlich festgelegtem Rundmaterial, wie Rohren und Wellen, mit einer auf dem Rundmaterial längs eines Kreisumfanges lösbar befestigten Kreisschiene, einem auf dieser Kreisschiene um das Rundmaterial herum bewegbaren Wagen mit einem Schweißkopf, der vorzugsweise eine nichtabschmelzende Elektrode aufweist und der über biegsame Verbindungsleitungen mit elektrischem Schweißstrom, Schutzgas und gegebenenfalls Kühlwasser versorgt wird, wobei der Wagen einen Antrieb aufweist, der den Wagen abwechslungsweise um 360° in der einen Richtung und um 360° in der entgegengesetzten Richtung fahren läßt, wobei ferner eine Vorrichtung zum Zuführen von draht- oder bandförmigem Schweißwerkstoff zur Schweißstelle angeordnet ist und woboi Mittel vorgesehen sind, die das Zuführen des Schweißwerkstoffes abhängig von der Bewegungsrichtung des Wagens steuern, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Vorrichtung (82) zum Zuführen von Schweißwerkstoff vorgesehen ist, die — bezogen auf die erstgenannte Zuführvorrichtung (81) und in r> Umfangsrichtung des Rundmaterials (1) gesehen — auf der anderen Seite des Schweißkopfes (80) angeordnet ist, und daß die Steuermittel (108,112 bis 115, 118, 120, 121, 130, 132, 134, 136) so ausgebildet sind, daß sie in der einen Bewegungsrichtung des Wagens (25) die erstgenannte Zuführvorrichtung (81) und in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung die weitere Zuführvorrichtung (82) in Betrieb setzen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- η zeichnet, daß die beiden Vorrichtungen (81, 82) zum Zuführen des Schweißwerkstoffes revcrsierbarc Antriebsmotoren (98, 100) aufweisen und daß die Steuermittel (108,112 bis 115,118,120,121,130,132, 134, 136) Verzögerungsglieder (140, 142) aufweisen, die jeweils beim Umkehren der Bewegungsrichtung des Wagens (25) den Antriebsmotor der bis dahin in Betrieb befindlichen Zuführvorrichtung kurzzeitig reversieren, während die andere Zuführvorrichtung zu fördern beginnt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis für den Schweißstrom Unterbrechungsmitte! (106) vorgesehen sind, die an die Steuermittel (108, 112 bis 115, 118, 120, 121, 130, 132, 134, 136) angeschlossen sind und die beim Einleiten der Bewegungsumkehr des Wagens (25) während eines nur wenige Winkelgrade der Bewegung des Wagens dauernden Zeitintervalls den Schweißstrom periodisch kurzzeitig unterbrechen.

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