DE3049065C2

DE3049065C2 - Manipulator für Stutzeneinschweißnähteprüfung

Info

Publication number: DE3049065C2
Application number: DE3049065A
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: 1985-11-21
Also published as: DE3049065A1

Description

den Spur in unmittelbarer Umgebung der Stutzeneinschweißnaht einzujustieren und mit dem mit der Parallelogrammführung verbundenen Prüfkopf der Sattelkurve der Stutzeneinschweißnaht zu folgen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Präfeinrichtung ist in Anspruch 2 enthalten.

Durch den digitalen Taster wird erreicht, daß er stets zur Hälfte seines Verfahrbereiches entsprechend einer gewissen Impulszahl eingefedert ist

Ein Ausführungsbeispiel ist in Zeichnungen dargestellt Es zeigt

F i g. 1 Seitenansicht des Manipulators mit Reaktordruckgefäß und umgebendem Bioschild,

Fig.2 Detaildarstellung der Prüfvorrichtung mit Prüfkopf.

Ein Schnitt durch ein Reaktordruckgefäß 1 mit eingeschweißtem Rohrstutzen 2 und einem das Reaktordruckgefäß 1 umgebenden Bioschild 3 mit Isolierung 4 ist in F i g. 1 dargestellt Zur Prüfung einer Stutzeneinschweißnaht 5 ist ein Manipulator 6 vorgesehen, welcher mit einem Grundwagen 7 auf einer Ringschiene 8 verfahrbar ist wobei die Ringschiene 8 konzentrisch eine zum Rohrstutzen 2 führende 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 Segmenten und wird durch Rollen 8a, Sb, 8c und Sd 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 Rohrleitung 9 ist durch el.ien Durchbruch 10 im Bioschild hindurchgeführt Der Manipulator 6 wird zum Prüfen der Stutzeneinschweißnaht 5 durch diesen Durchbruch 10 eingeführt und auf die Ringschiene 8 gesetzt Um dies zu bewerkstelligen, weist der Manipulator 6 einen die Rohrleitung 9 umschließenden kreisförmig ausgebildeten Grundwagen 7 auf, auf welchem der parallel zur Rohrleitung 9 verlaufende Ausleger < 1 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 Parallelogrammführung 14 ausgebildetes Gestänge eine Prüfvorrichtung 15. Zum Schwenken der Parallelogrammführung 14 ist auf dem Schlitten 12 noch ein Antrieb 16 vorgesehen. Beim Einführen des Manipulators 6 in den Durchbruch 10 kann diese Parallelogrammführung 14 angeklappt 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, iSb innerhalb eines Rahmens 19 mittels Feder 20 gegen ein zu prüfendes 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 Prüf kopf es 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 gewünschtem Radius von der Rohrmitte gebracht. Durch die Federn 20 und 21 wird der Prüfkopf 18 und Rahmen 19 mit Kugelrollen 22 an das zu prüfende Objekt angepreßt Durch Umfahren des Grundwagens 7 &uf der Ringschiene 8 könnte 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 ausgehend bei konstanter Stellung der Parallelogrammführung 14 den Schlitten 12 in Richtung auf das Reaktordruckgefäß 1 zu nachzuführen. Diese Nachführung wird durch einen Geber 23 gesteuert bei dem nach F i g. 2 ein feststehender Teil 23b

is mit der Aufnahmeplatte 25 und ein beweglicher Teil 23c mit dem Rahmen 19 bzw. umgekehrt verbunden ist wobei ein Potentiometer 23a des Gebers 23 nach Festlegung des Radius der abzufahrenden Spur durch Verfahren des Schlittens 12 in Mittellage gebracht wird. Ist die Mittellage nach Verfahren des Schlittens 12 für das Potentiometer 23a erreicht, so schaltet der Schlittenantrieb 13 automatisch ab. Wird nun damit begonnen, eine kreisförmige Spur abzufahren, verschiebt sich der Prüfkopf 17 und mit ihm das Potentiometer 23a parallel zur Rohrachse in Richtung auf das Reaktordruckgefäß zu, wodurch ein Signal an den Schlittenantrieb 13 ergeht, der so weit nachstellt, bis das Potentiometer wieder in Mittellage ist.

Das Potentiometer 23a kann auch durch einen digitalen Taster ersetzt werden. Der Taster ist nicht in F i g. 1 dargestellt. Der Taster verfügt über eine bestimmte Zahl von Impulsen innerhalb seines Verfehrbereiches. Bei einer derartigen Lösung wird der Digitalregelkreis für den Schlittenantrieb beibehalten und einer übergeordneten Steuerung die Aufgabe übertragen, den Schlittenantrieb 13.SO zu führen, daß der digitale Taster stets zur Hälfte seines Verfahrbereiches, entsprechend einer gewissen Impulszahl, eingefedert ist.
F i g. 2 zeigt im Detai' die Prüfvorrichtung 15, bestehend aus der Aufnahmeplatte 25, welche an die Parallelogrammführung 14 angelenkt ist und die Verbindung zum eigentlichen Prüf kopf 17 herstellt. Der Prüfkopf 17 ist in einem ihn umgebenden Rahmen 19 in einer kardanischen Aufhängung 18a, 18b aufgehängt und ist gegen Rahmen 19 durch Feder 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 Prüfvorrichtung 15 an ein zu prüfendes Objekt wird zunächst der Prüfkopf 17 über Feder 20 angedrückt. Darauffolgend wird der Rahmen 19 über die zweite Feder 21 angepreßt und von Kugelrollen 22 in konstantem Abstand zum Objekt geführt. Am Rahmen 19 und der Aufnahmeplatte 25 sind die beweglichen Teile 23c und die feststehenden Teile 236 des Potentiometers 23a angebracht, der wie unter F i g. 1 erläutert, die Nachführung des Schlittens 12 über den Schlittenantrieb 13 steuert. Die an die Parallelogrammfülirung 14 angelenkte Aufnahmeplatte 25 garantiert daß sich die Prüfvorrichtung 15 stets in einer Ebene senkrecht zur Rohrleitung bewegt, wenn der Antrieb 16 oder der Schlittenantrieb 13 oder beide kombiniert betätigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Manipulator zur Stutzeneinscbweißnähteprüfung, bei dem ein Grundwagen auf einer Ringschiene verfahrbar ist, welche konzentrisch ein Rohr des zu prüfenden Stutzens umgibt und der Grundwagen einen Antriebsmotor aufweist, welcher durch ein Ritzel und einen, mit der Ringschiene verbundenen Zahnkranz den Grund wagen entlang der Ringschiene verfährt, sowie der Grundwagen einen Ausleger trägt, welcher parallel zur Achse des Rohres liegt und welcher seinerseits einen Schlitten aufnimmt, der mittels eines Schlittenantriebs parallel zur Achse des Rohres verfahrbar ist und an seinem freien Ende über eine im Schlitten gelagerte Parallelogrammführung in radialer Richtung schwenkbar eine:; Prüfkopf trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelogrammführung (14) durch einen im Schlitten (12) angeordneten Antrieb (13), von einem mit dem Prüfkopf (17) funktionell verbundenen Geber (13) gesteuert, antreibbar ist, daß der an einer Aufnahmeplatte (25) geführte Prüfkopf (17) in einer kardanischen Aufhängung (18a, ISb) 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, iSb) 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 Prüfkopfes (17) abgestützt ist, daß zwischen dem Rahmen (19) und der Aufnahmeplatte (25) als Geber (23) ein Potentiometer (23a,) vorgesehen ist, daß dabei ein feststehender Teil (23b) des Potentiometers mit der Aufnahmeplatte (25) und ein beweglicher Teil (23c) mit dem Rahmen (19) bzw. umgekehrt verbunden ist, und daß das Potentiometer (23a,) seine Befehle dem Schlittenantrieb (13) überträgt.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfvorrichtung an Stelle des Potentiometers (23a,) zwischen dem Rahmen (19) und der Aufnahmeplatte (25) einen digitalen Taster aufweist.

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Manipulator zur Stutzeneinschweißnähteprüfung, bei dem ein Grundwagen auf einer Ringschiene verfahrbar ist, welche konzentrisch ein Rohr des zu prüfenden Stutzens umgibt und der Grundwagen einen Antriebsmotor aufweist, welcher durch ein Ritzel und einen, mit der Ringschiene verbundenen Zahnkranz den Grundwagen entlang der Ringschiene vei fährt, sowie der Grundwagen einen Ausleger trägt, welcher parallel zur Achse des Rohres liegt und welcher seinerseits einen Schlitten aufnimmt, der mittels eines Schlittenantriebs parallel zur Achse des Rohres verfahrbar ist und an seinem freien Ende über eine im Schlitten gelagerte Parallelogrammführung in radialer Richtung schwenkbar einen Prüfkopf trägt.

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 Ringschiene ist ein Grundwagen verfahrbar, welcher ein festes mittleres 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 verlaufender Ausleger befestigt, an dessen freiem Ende ein Prüfkopf über ein Gestänge parallel zu einer Ebene senkrecht zur Rohrachse beweglich gelagert ist, so daß er gegen eine zu prüfende Rohrschweißnaht gepreßt wird. Das Gestänge ist nicht zwangsgesteuert, sondein folgt, durch Federkraft angepreßt und durch Abstandsrollen geführt der zu prüfenden Kontur der Rohrnaht Durch Fahren des Grundwagens entlang der Führungsringschiene kann die gesamte Länge der Rohrschweißnaht abgefahren werden. Eine solche Einrichtung ist nur zur Prüfung von Rohrschweißnähten geeignet Dagegen ist die Prüfung von Stutzeneinschweißnähten nicht möglich, da der Prüfkopf nicht einer räumlich gekrümmten Oberfläche zwangsgeführt folgen und gezielt in eine für diese Prüfung notwendige Position gebracht und in dieser gehalten werden kann.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Manipulator eingangs genannter Art so weiterzuentwickeln, daß er in der Lage ist sattelkurvenförmig gestaltete Schweißnähte, wie sie beim Einschweißen von Rohrstutzen in ein Reaktordruckgefäß entstehen, zu prüfen und dies insbesondere in Fällen, in denen der Manipulator mangels freien Raums zwischen Reaktordruckgefäßoberfläche und umgebenden Bioschild durch einen Durchbruch des Bioschildes entlang einer nach außen führenden Rohrleitung eingeführt werden muß und Prüfspuren größeren Durchmessers als der Durchmesser eines Durchbruches durch einen Bioschild mit einem Prüfkopf abfährt.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Parallelogrammführung durch einen im Schlitten angeordneten Antrieb, von einem mit dem Prüfkopf funktionell verbundenen Geber gesteuert, antreibbar ist, daß der an einer Aufnahmeplatte geführte Prüfkopf in einer kardanischen Aufhängung in einem Rahmen gelagert ist, daß dieser Rahmen gegenüber der Aufnahmeplatte verschiebbar und durch eine zweite Feder abgefedert gehalten ist, daß der Rahmen dem Reaktordruckgefäß zugewandte Kugelrollen zur Führung aufweist, daß die kardanische Aufhängung im Rahmen in Richtung des Reaktordruckgefäßes verschiebbar und durch Feder an dieses anpreßbar ist, wobei die Feder auf dem Rahmen und auf der kardanischen Aufhängung des Prüfkopfes abgestützt ist, daß zwischen dem Rahmen und der Aufnahmeplatte als Geber ein Potentiometer vorgesehen ist, daß dabei ein feststehender Teil des Potentiometers mit der Aufnahmeplatte und ein beweglicher Teil mit dem Rahmen bzw. umgekehrt verbunden ist, und daß das Potentiometer seine Befehle dem Schlittenantrieb überträgt.

Durch die dem Anspruch 1 entnehmbaren Merkmale ist es möglich, die Prüfvorrichtung durch einen im Bioschild vorhandenen Rohrdurchbruch bei angelegter Parallelogrammführung einzuführen und die Prüfvorrichtung durch Ausschwenken der Parallelogrammführung mittels des Antriebes auf den Radius der zu prüfen-