DE3226418A1

DE3226418A1 - Arrangement for moving a welding torch during the welding of seams, in particular circumferential seams

Info

Publication number: DE3226418A1
Application number: DE19823226418
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6361 Niddatal Endres; Günter 6053 Obertshausen Hahn
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1982-07-15
Filing date: 1982-07-15
Publication date: 1984-01-19

Abstract

In an oscillation unit (14) which has a torch holder (38) which, with engagement of a clutch (19, 26; 22, 25), can be driven by a motor (15) for producing an oscillating movement (53) of the welding torch, two reversing clutches (25, 22; 19, 26) running in opposite rotary directions (23, 24) to one another are allocated to the motor (15) to reduce the large number of gearing members and to reduce the gearing backlash. Here, gearing (17) is allocated on the drive side to the motor (15), which gearing (17) has two gears (18, 21) which run in opposite directions to one another and are each connected to only one half of the clutch (19, 22), the other half of the clutch (25, 26) being in operative connection with the torch holder via gears (27, 28, 33) and a pinion (35) and a toothed rack (36). The simple and inexpensive oscillation unit (14) produces a translatory rectangular and trapezoidal movement in a small type of construction virtually free of backlash with the travel movement. <IMAGE>

Description

Kennwort: Pendelvorrichtung-OrbitPassword: Pendulum Orbit

Einrichtung zum Bewegen eines Schweißbrenners beim Schweißen von Nähten, insbesondere Rundnähten Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bewegen eines Schweißbrenners beim Schweißen von Nähten, insbesondere Rundnähten mit einer Pendelvorrichtung, die eine Brennerhalterung aufweist, welche unter Zuschaltung einer Kupplung von einem Motor zur Erzeugung einer oszillierenden Schweißbrennerbewegung antreibbar ist.Device for moving a welding torch when welding seams, in particular circular seams The invention relates to a device for moving a Welding torch when welding seams, especially circular seams with a pendulum device, which has a burner holder which, with the engagement of a clutch of a motor can be driven to generate an oscillating welding torch movement is.

In der schweißtechnischen Fertigung tritt häufig der Fall ein, daß eine vorbereitete Fuge für die Verbindung zweier Bauteile aufgrund besonderer geometrischer Voraussetzungen durch das Schweißen einer Vielzahl von parallelen Strichraupen nicht optimal mit Schweißgut gefüllt werden kann. Es ist bei Anwendung eines Lichtborjenschw#'iß'ierfahrens mit einem abschmelzenden Draht auf breite Fugen daher sinnvoll, den Brenner quer zur Schweißrichtung von Flanke zu Flanke zu bewegen und dabei den Transport in Schweißrichtung schrittweise oder auch kontinuierlich erfolgen zu lassen. Dabei soll eine Pendelvorrichtung einen Schweißbrenner in einer rechtwinklig zur Fahrbewegung (translatorische Bewegung) stehenden Bahn führen, wobei der Antrieb über eine rotatorische Bewegung erfolgt.In welding production it often occurs that a prepared joint for the connection of two components due to special geometric The prerequisites for welding a large number of parallel lines are not can be optimally filled with weld metal. It is 'eating' when using a light bulb swivel with a melting wire on wide joints therefore makes sense to cross the burner to the welding direction to move from flank to flank and thereby the To allow transport in the welding direction to take place gradually or continuously. A pendulum device is supposed to move a welding torch at right angles to the Travel motion (translational motion) lead stationary path, whereby the drive takes place via a rotary movement.

Es ist bekannt, in einer Orbitalschweißeinrichtung zur Umwandlung der rotatorischen Bewegung in eine translatorische Bewegung ein Zahnrad-Kurbelgetriebe derart auszubilden, daß ein exzentrisch an einer angetriebenen Welle befestigter erster Bolzen rotatorisch in ein Ritzel eingreift, das mit einem, in seinem Winkel verstellbaren Zahnkranz mit Innenverzahnung kämmt. Dabei steht ein an dem Ritzel angeordneter zweiter Bolzen mit einem Hebelarm in Wirkverbindung. Auf dem Hebelarm ist ein den Schweißbrenner tragendes Führungsteil befestigt (US-PS 37 77 115).It is known to be used in orbital welding equipment for conversion the rotary movement in a translational movement a gear-crank mechanism in such a way that an eccentric attached to a driven shaft first bolt engages rotationally in a pinion, which with a, in its angle adjustable ring gear with internal teeth combs. There is a on the pinion arranged second bolt with a lever arm in operative connection. On the lever arm a guide part carrying the welding torch is attached (US-PS 37 77 115).

Bei der Verwendung eines Zahnrad-Kurbelgetriebes ist allerdings zur Umwandlung von Rotations- in Translationsbewegungen eine Vielzahl Getriebeglieder notwendig, die einerseits zu einer größeren Baueinheit bei höherem Gewicht und andererseits zu einem durch die Vielzahl der Getriebegelenke verursachten größeren Spiel führt. Auch ist die, durch das Zahnrad-Kurbelgetriebe erzeugte sinusförmige Pendelbewegung in einer bei Orbitalschweißeinrichtungen üblichen Baugröße auf einen maximal Pendelausschlag von 30mm begrenzt.When using a gear-crank mechanism, however, the Conversion of rotational movements into translational movements a large number of transmission links necessary, on the one hand to a larger structural unit with a higher weight and on the other hand leads to a greater play caused by the large number of gear joints. Also is the sinusoidal pendulum motion generated by the gear crank mechanism in a size usual for orbital welding equipment to a maximum pendulum deflection limited by 30mm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Pendelvorrichtung zu schaffen, die in kleiner Baueinheic nahezu spielfrei mit der Fahrbewegung eine translatorische Rechteck- bzw. Trapezbewegung erzeugt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Motor zwei umschaltbare, in Drehrichtung gegeneinander laufende Kupplungen zugeordnet sind. In vorteilhafter Ausgestaltung wird dem Motor antriebsseitig ein Getriebe zugeordnet, das zwei gegeneinander laufende Zahnräder aufweist, die jeweils mit nur einer Hälfte der Kupplung verbunden sind, wobei die andere Hälfte der Kupplung über Zahnräder und einem Ritzel und einer Zahnstange mit dem Brennerhalter in Wirkverbindung steht.The invention is based on the object of a simple and inexpensive To create a pendulum device, which in a small unit almost free of play with the Travel movement generates a translational rectangular or trapezoidal movement. These The object is achieved in that the motor has two switchable, in Direction of rotation against clutches are assigned. In advantageous Design, the motor is assigned a gear on the drive side, the two against each other Has running gears, each connected to only one half of the clutch are, with the other half of the clutch having gears and a pinion and one Rack is in operative connection with the torch holder.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß statt der bei einem Zahnrad-Kurbelgetriebe notwendigen Vielzahl von Getriebegliedern und -gelenken nur eine einfache Kraftübertragung- und Umlenkung mittels der über Kupplungen geschalteten Zahnräder, das Ritzel und der Zahnstange auf den Schweißbrennerhalter erfolgt. Auch werden bei der Pendelvorrichtung nach der Erfindung die Auswirkungen von Gelenkspiel und Gliedelastizität auf die Abtriebsbewegung vermieden, wobei die Laufruhe (dynamische Steifigkeit, Schwingungsverhalten) verbessert und die Größe und Beanspruchung der Bauteile verkleinert wird.The advantages achieved with the invention are in particular: that instead of the large number of gear members required in a gear-crank mechanism and joints only a simple power transmission and deflection by means of the over Couplings switched gears, the pinion and the rack on the welding torch holder he follows. Also, in the shuttle device according to the invention, the effects of joint play and link elasticity on the output movement avoided, with the Smooth running (dynamic stiffness, vibration behavior) improved and the size and stress on the components is reduced.

Durch die geringe Baugröße und die auf Grund der geringen Beanspruchung der Bauteile verwendbaren Bauteil-Werkstoffe wird eine Gewichtsreduzierung und damit eine geringere Massenträgheit des Fahrwerks erreicht. Die einfache und durch einen geringen Fertigungsaufwand kostengünstige Pendelvorrichtung nach der Erfindung ist in Längs- und Orbitalfahrwerken vorteilhaft einsetzbar. Due to the small size and due to the low stress of the components usable component materials is a weight reduction and thus a lower inertia of the chassis is achieved. The simple and by one low manufacturing cost is inexpensive pendulum device according to the invention Can be used advantageously in longitudinal and orbital trolleys.

Dabei hat es sich gezeigt, daß sowohl bei den oben beschriebenen Orbitalfahrwerken als auch bei Längsfahrwerken durch die Spielfreiheit der Pendelbewegung kein negativer Einfluß der Pendelbewegung auf die Güte der Schweißnaht erfolgt. Bei früheren Untersuchungen zeigte sich der Einfluß des Pendelspiels besonders intensiv beim Umschalten von Vor- auf Rückwärts fahrt bei Längsfahrwerken, wobei Geschwindigkeitsverzögerungen (Spiel ausgleich) auftraten. Bei Orbitalfahrwerken traten beim fbergang von Bergfahrt auf Talfahrt bzw. umgekehrt Geschwindigkeitssprünge auf, wodurch der Schweißablauf so-Wie die Güte der Schweißung negativ beeinflußt wurden. It has been shown that both the above-described Orbital trolleys as well as longitudinal trolleys due to the backlash-free movement of the pendulum movement there is no negative influence of the pendulum movement on the quality of the weld seam. In previous examinations the influence of the pendulum game became apparent particularly intensive when switching from forward to backward travel on longitudinal trolleys, speed delays (backlash compensation) occurred. With orbital undercarriages occurred when changing from uphill to downhill or vice versa jumps in speed on, whereby the welding process as well as the quality of the weld has a negative impact became.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below with reference to further advantageous features.

Es veranschaulicht: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Pendelvorrichtung bei einer Orbitalschwei#einrichtung; Fig. 2 einen Schnitt durch die Schweißachse mit schematischer Darstellung des Fahrwerks.It illustrates: FIG. 1 a schematic representation of the pendulum device with an orbital welding device; 2 shows a section through the welding axis with a schematic representation of the chassis.

In Fig. 2 ist in schematischer Darstellung ein Fahrwerk 10 veranschaulicht, welches in einer um ein Rohr 11 gelegten Führung 12 gehalten und somit orbital um das Rohr 11 geführt werden kann. Am Fahrwerk sind in bekannter Weise ein Schweißbrenner 13 mit einer nicht abschmelzenden Wolfram-Elektrode 20 sowie nicht näher dargestellte Brennerverstellvorrichtungen und eine Drahtvorratsrolle befestigt. Der Brenner 13 ist dabei über ein nicht näher dargestelltes Schlauchpaket mit einer ebenfalls nicht veranschaulichten Schweißstromquelle verbunden.In Fig. 2, a chassis 10 is illustrated in a schematic representation, which is held in a guide 12 placed around a tube 11 and thus orbitally the tube 11 can be guided. There is a welding torch on the chassis in a known manner 13 with a non-melting tungsten electrode 20 and not shown in detail Torch adjustment devices and a wire supply roll attached. The burner 13 is also not via a hose package (not shown in detail) with a illustrated welding power source connected.

An dem Fahrwerk 10 ist eine Pendelvorrichtung (Fig.1) befestigt, die in ihrer Gesamtheit mit 14 bezeichnet ist.A pendulum device (FIG. 1) is attached to the chassis 10, which is designated by 14 in its entirety.

Der Antrieb der Pendelvorrichtung 14 weist einen Gleichstrom-Servomotor 15 auf, dessen Motorspindel 16 über ein Stirnradgetriebe 17 mit einem Antriebszahnrad 18 und einer ersten Kupplungshälfte 19 verbunden ist.The drive of the pendulum device 14 comprises a DC servo motor 15, the motor spindle 16 of which has a spur gear 17 with a drive gear 18 and a first coupling half 19 is connected.

In dem Antriebszahnrad 18 kämmt ein Antriebszahnrad 21, das bei einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 in der Drehrichtung gegenläufig zur Motorspindel 16 und Antriebszahnrad 18 läuft. An dem Antriebszahnrad 21 ist eine weitere Kupplungshälfte 22 befestigt, die in Drehrichtung (Pfeil 24) gegenläufig zur Drehrichtung (Pfeil 23) der Kupplungshälfte 19 wirkt. An beiden Kupplungshälften 19, 22 liegt die am Stirnradgetriebe eingestellte gleiche Drehzahl bei anliegender Motorspannung des Gleichstrom-Servomotors 15 bis zur Beendigung des Schweißprozesses an. Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle eines Stirnradgetriebes eine Motorsteuerung oder eine Motorsteuerung mit Stirnradgetriebe zur Drehzahlregelung vorzusehen.In the drive gear 18 meshes with a drive gear 21, which at a Transmission ratio of 1: 1 in the direction of rotation opposite to the motor spindle 16 and drive gear 18 is running. Another coupling half is on the drive gear 21 22, which in the direction of rotation (arrow 24) counter to the direction of rotation (arrow 23) of the coupling half 19 acts. On both coupling halves 19, 22 is the Spur gear set same speed with applied motor voltage of the DC servo motor 15 until the end of the welding process. Of course it is also possible to use a motor control or a Provide motor control with spur gear for speed control.

Den Kupplungshälften 25, 26, die den Kupplungshälften 19, 22 stirnseitig gegenüber liegen, ist auf je einer Abtriebswelle 29, 30 ein Zahnrad 27, 28 mit einem #bersetzungsverhältnis von 1 : 1 zugeordn t. Dabei sind die Abtriebswellen 29, 30 ebenso wie die Antriebswellen 31, 32 in nicht näher dargestellten Gehäusewänden gelagert.The coupling halves 25, 26, the coupling halves 19, 22 on the end face are opposite, is on each output shaft 29, 30 a gear 27, 28 with a # Gear ratio of 1: 1 assigned. The output shafts 29, 30 are here just like the drive shafts 31, 32 in housing walls not shown in detail stored.

Nach erfolgter Schaltung der Kupplung 19, 26 kämmt das Zahnrad 28 mit dem Zwischenrad 33, welches über Welle 34 mit dem Ritzel 35, das in die Zahnstange 36 eingreift, den Brennerhalter 38 in Pfeilrichtung 39 bewegt. Selbstverständlich sind auch andere Getriebeausgestaltungen beispielsweise derart möglich, daß das Zwischenrad 33 als Stirnrad die Zahnstange 36 direkt antreibt. Ist die Kupplung 19, 26 nicht geschaltet und die Kupplung 22, 25 geschaltet, wird der Brennerhalter 38 in Pfeilrichtung 37 bewegt. Die Kupplungen sind bevorzugt als elektromagnetische Kupplungen entsprechend den von der Firma Warner Elektrik, 7441 Wolfschlugen unter der Bezeichnung Elektromagnetische Kupplung Type SF 120-24V vertriebenen Kupplungen ausgebildet. Von besonderem Vorteil sind elektromagnetische Kupplungen, welche mit Transistoren oder integrierten Schaltkreisen angesteuert werden.After the clutch 19, 26 has been engaged, the gear 28 meshes with the intermediate wheel 33, which via shaft 34 with the pinion 35, which is in the rack 36 engages, the torch holder 38 moves in the direction of arrow 39. Of course Other gear designs are also possible, for example, in such a way that the Intermediate gear 33 as a spur gear drives the rack 36 directly. Is the clutch 19, 26 not switched and the clutch 22, 25 switched, the torch holder becomes 38 moves in the direction of arrow 37. The clutches are preferred as electromagnetic Couplings according to those from Warner Elektrik, 7441 Wolfschlugen The clutches sold under the designation Electromagnetic Clutch Type SF 120-24V educated. Electromagnetic clutches with Transistors or integrated circuits can be controlled.

An dem Brennerhalter 38 sind mit den Endschaltern 40, 41, 42 inWirkverbindung stehende Nocken 43, 44, 45 angeordnet. Dabei ist die Lage der Endschalter 40, 41, 42 relativ zu den Nocken 43, 44, 45 über eine, von einem Motor 46 mit vorgeschaltetem Getriebe 47 angetriebene Motorspindel 48 mit Rechts- 49 Linksgewinde 50 veränderbar. The limit switches 40, 41, 42 on the torch holder 38 are in operative connection standing cams 43, 44, 45 are arranged. The position of the limit switches 40, 41, 42 relative to the cams 43, 44, 45 via a motor 46 with an upstream Gear 47 driven motor spindle 48 with right-hand 49 left-hand thread 50 changeable.

Werden durch Betätigung des Motors 46 und der Motorspindel 48 die Endschalter 40 und 42 in Richtung Motorspindelmitte 52 zueinander verfahren, so daß ein geringes Abstandsmaß 51 zwischen den Endschaltern 40, 42 besteht, ist die Amplitude 53 der Pendelbewegung groß.Are by actuation of the motor 46 and the motor spindle 48 the Move limit switches 40 and 42 towards one another in the direction of the motor spindle center 52, see above that there is a small distance 51 between the limit switches 40, 42 is the Amplitude 53 of the pendulum motion large.

Entsprechend ist bei großem Abstandsmaß 51 die Amplitude 53 der Pendelbewegung klein. Dabei werden die Endschalter 40, 41, 42 durch nicht näher dargestellte Führungen an der nicht näher dargestellten Gehäusewand verdrehgesichert. Mit dem Endschalter 41 ist der Schweißbrenner 13 auf Schweißfugenmitte 54 einstellbar. In the case of a large distance 51, the amplitude 53 of the pendulum movement is correspondingly small. The limit switches 40, 41, 42 are thereby guided by guides not shown in detail secured against rotation on the housing wall, not shown in detail. With the limit switch 41, the welding torch 13 can be adjusted to the center 54 of the weld joint.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Nocken 43, 44, 45 relativ zu den Endschaltern 40, 41, 42 veränderbar anzuordnen. Auch ist die Pendelbewegung mittels in der Lage veränderbarer Sensoren, wie beispielsweise Fotoelementen, einstellbar. Of course, it is also possible to move the cams 43, 44, 45 relative to the limit switches 40, 41, 42 to be changeable. Also is the pendulum movement adjustable by means of sensors that can be changed in position, such as photo elements.

Die Kupplungen 22, 25 und 19, 26 können im einfachsten Fall direkt durch die Endschalter gesteuert werden. The couplings 22, 25 and 19, 26 can in the simplest case directly can be controlled by the limit switches.

Steht der Brennerhalter 38 in seiner Ausgangsstellung (Mittelstellung), wird über den Endschalter 41 der Kupplung 22, 25 ein Schaltsignal zum Schalten der Kupplung 22, 25 zugeführt. Der Brennerhalter 38 bewegt sich in Pfeilrichtung 37 bis der Endschalter 43 ein Umschalten(Lösen der Kupplung 22, 25 und Schalten der Kupplung 19, 26) der Bewegung des Brennerhalters 38 in Pfeil- richtung 39 bewirkt. If the torch holder 38 is in its starting position (middle position), is a switching signal for switching the via the limit switch 41 of the clutch 22, 25 Coupling 22, 25 supplied. The torch holder 38 moves in the direction of arrow 37 until the limit switch 43 switches over (releasing the clutch 22, 25 and switching the Coupling 19, 26) of the movement of the torch holder 38 in arrow direction 39 causes.

Neben dieser oben beschriebenen Ausführungsvariante ist eine Umschaltung der Kupplung 22, 25 und 19, 26 auch über Transistoren oder integrierten Schaltkreisen oder Relais möglich. Dabei ist vorteilhaft durch Verwendung von integrierten Schaltkreisen oder Transistoren eine große Lebensdauer erreichbar.In addition to this embodiment variant described above, there is a switchover the coupling 22, 25 and 19, 26 also via transistors or integrated circuits or relay possible. This is advantageous through the use of integrated circuits or transistors achieve a long service life.

LeerseiteBlank page

Claims

Claims 1. Device for moving a welding torch when Welding of seams, in particular circular seams with a pendulum device, the one Has burner holder, which with the connection of a clutch from a motor can be driven to generate an oscillating welding torch movement, thereby characterized in that the motor (15) has two switchable, in the direction of rotation (23,24) against each other running clutches (25,22; 19, 26) are assigned.

2. Device according to claim 1, characterized in that the engine (15) a gear (17) is assigned on the drive side, the two against each other lcaSende Has gears (18,21), each with only one half (19,22) of the coupling are connected, the other half (25,26) of the coupling via gears (27,28,33) and a pinion (35) and a rack (36) in operative connection with the torch holder (38) stands.

3. Device according to claim 2, characterized in that the couplings (25,22; 19,26) are designed as electromagnetic clutches that a switching device assigned.

4. Device according to claim 3, characterized in that the couplings (25,22; 19,26) via cams (43,44,45) and zueornetcn provided on the torch holder (38) Limit switches (40,41,42) can be switched on and off.

5 device according to claim 4, characterized in that the limit switches (40,41,42) are attached to a motor threaded spindle (48) in opposite directions to one another.