DE3049065A1

DE3049065A1 - Manipulator fuer stutzeneinschweissnaehtepruefung

Info

Publication number: DE3049065A1
Application number: DE19803049065
Authority: DE
Inventors: Erhard Ing.(grad.) 8510 Fürth Hofmann; Heinz-Josef Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Otte; Waldemar Seifert
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: Alstom Energie GmbH
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1982-07-01
Also published as: DE3049065C2

Description

Maripulator für StutzeneinschweißnKhte prUfung
Dre Erfindung bezieht sich auf einen Manipulator für Stutzen einschweißnähteprüfung, bei dem ein Grundwagen auf einer Ringschiene verfahrbar ist, wobei die Ringschiene konzentrisch eine an den Stutzen angeschweiß.te Rohrleitung umfaßt und bei dem der Grundwagen einen parallel zur Rohrleitungsachse verfahrbaren Schlitten. trägt, -an dem über ein Gestänge eine Prüfvorrlehtung angelenkt ist, sowie das Gestänge in einer zur Rohrleitung radialen Richtung verschwenkbar ist.
Durch die Patentanmeldung P 29 36 660 ist es bekannt, zur Prüfung von Rohrschweißnähten einen Manipulator anzuwenden, welcher auf einer Ringschiene läuft, wobei die Ringschiene das zu prüfende Rohr konzentrisch umschließt. Auf dieser Ringsohiene ist ein Grundwagen verfahrbar, welcher aus einem festen mittleren Segment und zwei im mittleren Segment gelagerte und nach außen schwenkbare Segmente aufweist, welche der Anpassung an verschiedene Rohrdurchmesser dienen. Das mittlere Segment trägt einen parallel zum Rohr verschiebbaren Schlitten, welcher seinen Antrieb durch einen im mittleren Segment befindlichen Antriebsmotor erhält. Auf dem Schlitten wird ein zur Achse des Rohres parallel ver'aufender Ausleger befestigt, an dessen freiem Ende ein IhrUfkopf über ein Gestänge parallel zu einer Ebene senkrecht zur Rohrachse beweglich gelagert ist, so daß er gegen eine zu prüfende Rohrschweißnaht gepreßt wird. Durch Fahren des Gundwagens entlang der Führungsringschiene kann die gesamte Länge der Rohrschweißnaht abgefahren werden. Eine solche Einrichtung ist nur zur Prüfung von Rohrschweißnähten geeignet. Dagegen ist dle Prüfung von Stutzeneinschweißnähten nicht möglich, da der Prüfkopf nicht gezielt in eine für diese Prüfung notwendige Position gebracht und in dieser gehalten werden kann.
Der Erfindung liegt demgegenUber die Aurgabe zugrunde, einen Manipulator eingangs genannter Art so weiterzuentwickeln, daß er in der Lage Rist, sattelkurvenfdrmig gestaltete Schweißnähte, wie sie beim Einschweißen von Rohrstutzen in ein Reaktordruckgefäß entstehen, zu prüfen und dies insbesondere in zellen, in denen der Manipulator mangels rreien Raumes zwischen Reaktordruckgefäßoberfläche und umgeberden Bioschild durch einen Durchbruch des Bioschilde entlang einer nach außen führenden Rohrleitung eingeführt werden muß und Prüf spuren größeren Durchmessers als der Durchmesser eines Durchbruches durch einen flioschild mit einem PrUfkopf abfährt.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Schlitten auf einem zur Rohrleitung parallelen, fest mit dem Grundwagen verbundenen Ausleger gelagert ist, daß das am Schlitten angelenkte Gestänge als Parallelogrammführung ausgebildet ist und von einem mIt dem Schlitten verbundenen Antrieb verschwenkbar ist, und daß die Prtfvorrichw tung über eine Aufnahmeplatte so an der Parallelogrammführung angelenkt ist, daß die Aufnahmeplatte stets senkrecht zu eLner Achse der Rohrleitung zu liegen kommt, und daß ein ir der ufnahmeplatte gelagerter Prüfkopf in unmittelbarer U gebung einer Stutzeneinschweißnaht an eine Außenw;rnd eines Reaktordruckgeräßes anpreßbar ist, sowie der Schlitten mittels eines Schlittenantriebes, der fest im Gtlndwagen sitzt, längs dem Ausleger versohiebbar ist.
Durch die dem Anspruch 1 entnehmbaren Merkmale ist es möglich, die Prüfvorrichtung durch einen im Bioschild vorhandenen Rohrdurchbruch bei angelegter ParallelogrammfUhrung einzufUhren und die Prüfvorrichtung durch Ausschwenken der Parallelogrammführung mittels des Antriebes auf den Radius der zu prüfenden Spur in unmittelbarer ;Jmgebing der Stutzeneinschweißnaht einzu-Justieren und an die Außenwand des ReaktordruckgefKBes anzupressen.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Prüreinrichtung mit dem zugehörigen Prüfkopf kann dem Anspruch 2 entnommen werden.
Durch die kardanische Lagerung des Prüfkopfes in Zusammenwirken mit der Anpressung über die Federn und die Führung durch Kugelrollen wird eine exakte Prüfung der sattelförmig gekrümmten Stutzeneinschweißnaht ermöglicht. Die laurende Nachführung des Schlittens beim Abfahren einer Spur wird durch das Potentiometer erreicht, welches seine Steuerimpulse aur den Schlitten antrieb überträgt.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Prüfeinrichtung ist in Anspruch 3 enthalten.
Durch den digitalen Taster wird erreioht, daß er stets zur Hälfte seines Verfahrbereichsa entsprechend einer gewissen Impulszahl eingefedert ist.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen: b'ig. 1 Seitenansicht des Manipulators mit Reaktordruckgefäß urd umgebendem Bioschild, Fig. 2 DetaildarstelLung der Prüfvorrichtung mit Prüfkopf.
Ein Schnitt durch ein Heaktordruckgefäß 1 mit eingeschweißtem Rohrs«-utzen 2 und einem das Reaktordruckgefäß t umgebenden Bioschild 3 mit Isolierung 4 ist in Fig. 1 dargestellt. Zur Prüfung einer Stutzeneinschweißnaht 5 ist ein Manipulator 6 vorgesehen, welcher mit einem Grundwagen 7 a einer Ringschiene 8 verfahrbar ist, wobei die Ringsehiene 8 konzentrisch eine zum Rohrstutzen 2 rohrende Rohrleitung 9 konzentrisch umfaßt. Der Grundwagen 7 besteht in bekannter Weise aus einem nicht näher dargestellten mittleren Segment, welches einen Ausleger 11 trägt und zwei nach außen klappbaren Segme:lten und wird durch Rollen 8a, 8b, 8c und 8d auf der Ringschiene 8 geführt und durch einen ebenfalls nicht näher dargestellten Antrieb über ein Ritzel und einen Zahnkranz 8e auf der Ringschiene 8 angetrieben, Die Rohr.eitung 9 ist durch einen Durchbruch 10 im Bioschild hindurchgeführt. Der Manipulator 6 wird zum Prüfen der Sj utzeneinschweißnaht 5 durch diesen Durchbruch 10 eingeführt und auf die ingschiene 8 gesetzt. Um dies zu biewerkstelligen, -;eist der Manipulator 6 einen die Rohrleitung 9 umschließenden kreisförmig ausgebildeten (;rundwagen 7 auf. auf welchem der parallel zur RohrIeitung 9 verlaufende Ausleger 11 vorgesehen ist. Der mit dem Grundwagen 7 eine Einheit bildende Ausleger 11 trägt auf seiner Oberseite einen Schlitten 12, welcher durch einen Schlittenantrieb 13 längs des Auslegers 11 und somit parallel zur Rohrleitung 9 verfahren werden kann. Der Schlitten 12 trägt über ein als ParalLelogrammfUhrung 14 ausgebildetes Gestänge eine PrUfvorric-;1tung 15. Zum Schwenken der ParallelogrammfUhrung 2- ist auf dem Schlitten 12 noch ein Antrieb 16 vorgesehen. Beim Einführen des Manipulators 6 in den Durchbruch 10 kann diese Parallelogramrnführung 14 abgeklappt werden, so daß der gesamte Manipulator ohne Schwierigkeiten den Raum zwischen Rohrleitung 9 und Durchbruch 10 passieren kann.
Die Parallelogrammführung 14 ist am Schlitten 12 und an einer Aufnahmeplatte 25 der Prüfvorrichtung 15 angelenkt. Die Prüfvorrichtung 15 selbst wird aus einem Prüfkopf 17 gebildet, welcher in einer kardanischen Aufhängung 18a, 18b innerhalb eines Rahmens 19 mittels Feder 20 gegen ein zu prUfendes Objekt anpreßbar gehalten ist. Der Rahmen 19 wiederum ist an die Aufnahmeplatte 25 angelenkt und stützt sich gegen diese über eine zweite Feder 21 ab. Zur Führung des Prüfkopfes 17 entlang dem zu prüfenden Objekt (beispielsweise die Stutzeneinschweißnaht 5) wird der Rahmen 19, in dem der Prüfkopf aufgehängt ist, noch durch Kugelrollen 22 geführt.
Zum Prüfen der Stutzeneinschweißnaht 5 wird durch Betätigung des Antriebes 16 zunächst der Prüfkopf 17 in seiner obersten Stellung in eine Position mit gewUnschtem Radius von der Rohrmitte gebraoht. Durch die Federn 20 und 21 wird der Prüfkopf 17 und Rahmen 19 mit Kugelrollen 22 an das zu prüfende Objekt angepreßt.
Durch Umfahren des Grundwagens 7 auf der Ringschiene 8 konnte nun eine zur Rohrmitte konzentrische Spur auf der Stutzeneinschweißnaht 5 abgefahren werden, wenn diese aus der Verschneidung von Stutzen 2 und Reaktordruckgefäß 1 entstehende Fläche nicht noch in sich sattelförmig gekrümmt wäre. Um eine Spur abzufahren, ist es deshalb notwendig, von der obersten Stellung des Prüfkopfes 17 ausyeend bei konstanter Stellung der ParallelogrammIUhrung 14 den Schlitten 12 in Richtung auf das Reaktordruckgefäß 1 zu nachzuführen.
Diese Nachführung wird durch ein Potentiometer 23 gesteuert, bei dem ein feststehender Teil 23a mit der Aufnahmeplatte 25 und ein beweglicher Teil 23b mit dem Rahmen 19 bzw. umgekehrt verbunden ist, wobei das Potentiometer 23 nach Festlegung des Radius der abzu'ahrenden Spur durch Verfahren des (,chlittens 12 in Mittllage gebracht wird.
Ist die Mittel ag nach Verfahren des Schlittens 12 für das Potentiometer 23 erreicht, so schaltet der Schlittenantrieb 13 automatisch ab. Wird nun damit begonnen, eine kreisförmige Spur abzufahren, verschiebt sich der Prüfkopf lZ und mit @@m das Potentiometer 23 parallel zur Rohrachse in Richtung auf das Reaktordruckgefäß zu, wodurch ein Signal al den Sohlittenantrieb 13 ergeht, der so weit nachstelltR bis das Potentiometer wieder in Mittellage ist.
Das Potentiometer 23 kann auch durch einen digitalen Taster ersetzt werden. Der Taster ist nicht in Fig. 1 dargestellt. Der Taster verfügt über eine bestimmte Zahl von Impulsen innerhalb seines Verfahrbereiches. Bei einer derartigen Lösung wird der Digitalregelkreis für den Schlittenantrieb beibehalten und einer übergeordneten Steuerung die Aufgahe übertragen, den Schlittenantrieb 13 so zu führen, daß d-r diFltale Taster stets zur Hälfte seines Verfahrbereiches, entsprechend einer gewissen Impulszahl, eingefedert .st.
Fig. 2 zeigt im Detail tie Prüfvorrichtung 15, bestehend aus der Aufnahmeplatte 5, welche an die Parallelogrammführung 14 angelenkt ist und die Verbindung zum eigentlichen Prüfkopf 17 herstellt. Der Prüfkopf 17 ist in einem i In umgebenden Halmen 19 in einer kardanischen Aufhängung 18a 18b aufgehängt und ist gegen Rahmen 19 durch Fder 20 abgefedert. Der Rahmen 19 weist zu seiner-Führung entlang eines Objektes Kugelrollen 22 auf. Der Rahmen 19, in welchem der Prüfkopf 17 aufgehängt ist, ist über einen axial beweglichen Bolzen 24 in der Aufnahmeplatte 25 gelagert und gegen diese über eine zweite Feder 21 abgestützt. Beim Anfahren der PrUrvorrichtung 15 an ein zu prüfender Objekt wird zunächst der Prüfkopf 17 huber Feder 20 angedrückt. Darauffolgend wird der Rahmen 19 über die zweite Feder 21 angepreßt und von Kugelrollen 22 in konstantem Abstand zum Objekt geführt0 Am Rahmen 19 und der Aufnahmeplatte 25 sind die beweglichen Teile 23b und die feststehenden Teile 23a des Potentiometers 23 angebracht, der wie unter Fig. 1 erläutert, die Nachführung des Schlittens 12 über den Schlittenantrieb 13 ste@ert. Die an die Parallelogrammführung 14 angelenkte Aufnahmeplatte 25 garantiert, daß sich die PrUfvorrlchtung 15 stets in einer Ebene senkrecht zur Rohrleitung bewegt, wenn der Antrieb 16 oder der Schlittenantrieb 13 oder beide kombiniert betätigt werden.

Claims

Patentansprüche Manipulator für Stutzeneinschweißnähteprüfung, bei dem ein Grundwagen auf einer Ringschiene verfahrbar ist, wobei die Ringschiene konzentrisch eine an den Stutzen angeschweißte Rohrleitung umfaßt und bei dem der Grundwagen einen parallel zur Rohrleitungsachse verfahrbaren Schlitten trägt, an dem über ein Gestänge eine Prüfvorrichtung angelenkt ist, sowie das Gestänge in einer 2r Rohrleitung radiale Richtung verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten <12) auf einem zur Rohrleitung (9) parallelen, fest mit dem Grundwagen (7) verbundenen Ausleger (11) gelagert ist, daß das am Schlitten (12) angelenkte Gestänge als Parallelogrammführung (14) ausgebildet ist und von einem mit dem Schlitten (12) verbundenen Antrieb (16) verschwenkbar ist, und daß die Prüfvorrichtung (15) huber eine Aufnahmeplatte (25) so an der Parallelogrammführung (14) angelenkt ist, daß die Aufnahmeplatte (25) stets senkrecht zu einer Achse der Rohrleitung (9) zu liegen kommt, und daß ein in der Aufnahmeplatte (25) gelagerter PrÜfkopf (17) in unmittelbarer Umgebung einer Stutzeneinschweißnaht an eine Außenwand eines Reaktordruckgefäßs (1) anpreßbar ist, sowie der Schlitten (12) mittels eines Schlittenantriebes (13), der fest im Grundwagen (7) sitzt, längs dem Ausleger (11) verschiebbar ist.
2. Manipulator nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der an der Aufnahmeplate (25) geführte Prüfkopf (17) in einer kardanischen Aufhängung (18a, 18b) in einem Rahmen 19) gelagert ist, daß dieser Rahmen (19) gegenüber der Aufnahmeplatte (25) verschiebbar und durch eine zweite Feder (21) abgefedert gehalten ist, daß der Rahmen (19) dem Reaktordruckgefäß (1) zugewandte Kugelrollen (22) zur Führung aufweist, daß die kardanische Aufhängung (18a, 18b) im Rahmen (19) in Richtung des Reaktordruckgefäßes verschiebbar und durch Feder (20) an dieses anpreßbar ist, wobei die Feder (20) auf dem Rahmen (19) und auf der kardanischen Aufhängung (18b) des PUfkopCes (17) abgestützt ist, daß zwischen dem Rahmen (19) und der Aufnahmeplatte (25) ein Potentiometer (23' vorgesehen ist, daß dabei ein feststehender Teil 23a) des Potentiometers mit der Aufnahmeplatte (25) und ein beweglicher Teil (23b) mit dem Rahmen (19) bzw. umgekehrt verbunden ist, und daß das Poentiometer (23) seine Befehle dem Schllttenantrieb (15) Uberträgt.
3. Manipulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prtifvorric:htung an Stelle eines Potentiometers (23) zwischen dem Rahmen (19) und der Aufnahmeplatte (25) einen digitalen Taster aufweist.