DE3430114C2 - Vorrichtung zum Aufbauen eines Werkstücks durch Auftragschweißen - Google Patents

Abstract

Eine derartige Vorrichtung weist eine Trageinrichtung für das Werkstück sowie einen Schweißkopf zum Auftragen des Schweißzusatzwerkstoffs auf. Außerdem ist an beiden Seiten der aufzubauenden Werkstückwand je ein Formschuh angeordnet. Jeder Formschuh ist unabhängig vom anderen quer zur Werkstückwand bewegbar. Zwischen den Formschuhen ist der Schweißkopf pendelnd geführt, ferner ist eine Einrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Trageinrichtung mit Werkstück einerseits und/oder dem Schweißkopf und den Formschuhen andererseits vorgesehen. Mit einer derartigen Vorrichtung können Werkstücke beliebiger Form hergestellt werden.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbauen eines Werkstücks ausschließlich oder überwiegend durch Auftragschweißen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine solche Vorrichtung ist durch die US-Patentschrift 35 58 846 bekannt. Dort wird auf einem Drehtisch ein hohlzylindrisches Werkstück erzeugt. Dabei findet ein einstückiger Formschuh Verwendung, der die aufzubauende Werkstückwand von beiden Seiten mit zwei Backen umgreift. Dem Formschuh sind mehrere Schweißköpfe zum Auftragen von Schweißzusatzwerkstoff zugeordnet. Während das aufzubauende Werkstück eine Drehbewegung ausführt, werden der Formschuh und die zugeordneten Schv/eißköpfe mit dem Wachsen des Werkstücks parallel zu dessen Längsachse bewegt. Mit dieser bekannten Vorrichtung ist es lediglich möglich, regelmäßige Rotationskörper gleicher Wanddicke herzustellen.

Außerdem ist aus der DE-Offenlegungsschrift 29 41 849 ein Verfahren zur Herstellung von Konstruktionsteilen durch Elektro-Schlackeschweißen bekannt, bei dem eine mehrteilige Metallform an einen vorgeformten Werkstückteil angefügt und in der umfangsseitig geschlossenen Form ein Schmelzbad zur Ergänzung des Werkstücks erzeugt wird. Da hierbei die Werkstückform durch die Metallform vorgegeben ist, erfordert jede abweichende Werkstückform eine andere Metallform.

Aus der FR-Offenlegungsschrift 2150 498 ist eine Vorrichtung zum Aufbauen rotationssymmetrischer Werkstücke durch Auftragsschweißen bekannt, bei der an den gewünschten Wandquerschnitt anstellbare Formschuhe verwendet werden. Diese Formschuhe grenzen den zu fertigenden Querschnitt allseitig ein. Außerdem bleibt ihre gegenseitige räumliche Zuordnung während des Schweißvorganges erhalten. Das aufzubauende Werkstück kann daher nur Wände gleicher Dicke und Form haben.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu- b5 gründe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Körper beliebiger Form durch Auftragschweißen herstellbar Diese neue, bisher ungelöste Aufgabe wird durch das im Patentanspruch angegebene Merkmal gelöst.

Mit einer derartigen Vorrichtung können Werkstükke, die bisher nur durch Gießen, Schmieden, Schweißen aus Einzelteilen oder durch formendes Spanen herzustellen waren, erzeugt werden, weil mit den Formschuhen Wände verschiedenster Form und Dicke gestaltet werden können. Die Vorrichtung ist besonders vorteilnaft anwendbar zum Herstellen von Werkstücken geometrisch komplizierter Form in geringen Stückzahlen. Da die Formschuhe die Konturen der aufzubauenden Werkstückwände entsprechend der Steuerung durch einen Rechner vorgeben, ist eine hohe Formgenauigkeit erzielbar, die bei erhöhten Anforderungen gegebenenfalls noch ein Glätten der Oberfläche erforderlich macht

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

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Aufbauen eines Werkstücks durch Auftragschweißen mittels eines rechnergesteuerten Schweißroboters, und

Fig.2 eine Draufsicht auf einen vergrößert dargestellten, durch nebeneinanderliegende Schweißraupen aufgebauten Werkstückabschnitt in Richtung des Pfeiles II in F ig. 1 gesehen.

Zur Konstruktion, Arbeitsplanung und Fertigung des in der unteren Hälfte der F i g. 1 dargestellten, im Aufbau befindlichen Werkstücks 1 wird ein CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing)-System 2 benutzt. Dabei erfolgt in einem ersten Arbeitsschritt die von einem Rechner 3 unterstützte Konstruktion des Werkstücks Γ an einem interaktiven Bildschirmgerät 4 unter Zuhilfenahme von in einem Speicher 5 enthaltener Geometriedaten. In einem zweiten Arbeitsschritt wird die rechnerunterstützte Arbeitsplanung des Werkstücks an einem gleichfalls interaktiven Bildschirmgerät 6 unter Einsatz von in einem zweiten Datenspeicher 7 gespeicherter Technologiewerte und Arbeitspläne durchgeführt. Die durch Konstruktion und Arbeitsplanung erarbeiteten Daten werden vom Rechner 3 in Form von NC-Steuerbefehlen an einen Schweißroboter 8 und eine Trageinrichtung 9 für das Werkstück 1 weitergegeben.

Der Schweißroboter 8 ist mit einem Träger 10 für einen in Richtung des Doppelpfeiles 11 pendelnd geführten Schweißkopf 12 versehen. Am Träger 10 sind bewegliche Arme 13 angeordnet, welche je einen Formschuh 14 bzw. 15 führen. Die Kühlung der Formschuhe 14 und 15 ist durch gestrichelt gezeichnete Kühlwasserleitungen 16 angedeutet. Die Formschuhe 14 und 15 sind mit Hilfe der Arme 13 in Richtung des Doppelpfeiles 11 unabhängig voneinander bewegbar. Sie können auch geneigt, angehoben und abgesenkt werden. Der Roboter 8 ist außerdem mit einer Einrichtung 17 für die Zufuhr von Schweißzusatzwerkstoff zum Schweißkopf 12 versehen.

Die Trageinrichtung 9 für das Werkstück 1 weist einen Kreuzführungstisch 18 sowie einen Rundtisch 19 auf. Nicht dargestellte Antriebe können den Kreuztisch 18 in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Richtungen bewegen (Doppelpfeile 20), während der Rundtisch i9 eine Drehbewegung auszuführen vermag (Pfeil 21).

Das in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellte Werkstück 1 wird ausschließlich durch Auftragschweißen hergestellt, d. h. es wird durch in einer Horizontalebene erfolgendes, mäanderförmiges Auftragen von

Schweißraupe 22 neben Schweißraupe 23 aufgebaut (Fig.2). Hierzu führt der Schweißkopf 12 pendelnde Bewegungen in Richtung des Doppelpfeiles 11 aus. Der Hub der Pendelbewegung wird vom Rechner 3 im Hinblick auf die Breite der aufzubauenden Werkstückwand 24 vorgegeben. Die an beiden Seiten der aufzubauenden Werkstückwand 24 angeordneten gekühlten Formschuhe 14 und 15 begrenzen die vom Schweißkopf 12 erzeugte Schmelze und bewirken deren Erstarren innerhalb des zu erzeugenden Wandquerschnitts. Die vom Rechner 3 gesteuerte Zuordnung der Formschuhe 14 und 15 zur Trageinrichtung 9 bestimmt in Verbindung mit dem Hub des Schweißkopfes 12 die Abmessungen und die Kontur des aufzubauenden Wandquerschnitts. Um die Formgenauigkeit und die Oberflächengüte des Werkstücks 1 zu verbessern, können, wie in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet, Formschuhe 15' verwendet werden, welche an die Kontur des zu erzeugenden Werkstückabschnitts besonders angepaßt sind. Am Umkehrpunkt der Pendelbewegung dis Schweißkopfs 12 führt der rechnergesteuerte Rundtisch 19 eine Drehbewegung aus, damit die nächste Schweißraupe neben die gerade erzeugte geiegt wird. Durch die Steuerung des Schweißroboters 8 und der Trageinrichtung 9 ist sichergestellt, daß auf jede Flächeneinheit der zwisehen den Formschuhen 14 und 15 waagerecht verlaufenden Werkstückwandfläche die gleiche Menge Schweißzusatzwerkstoff aufgetragen wird. Das Aufbauen des Werkstücks 1 erfolgt somit, abgesehen vom mäanderförmigen Auftrag von Schweißraupen 22, 23 gemaß Fig.2, in schraubenlinig aufeinanderfolgend aufgetragenen Schichten von Schweißzusatzwerkstoff.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können daher Werkstücke regelmäßiger und unregelmäßiger Form durch Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Trageinrichtung 9 mit Werkstück 1, dem Schweißkopf 12 sowie den voneinander unabhängig bewegbaren Formschuhen 14 und 15 erzeugt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Aufbauen eines Werkstücks (1) ausschließlich oder vorwiegend durch Auftragschweißen, mit einer Trageinrichtung (9) für das Werkstück, wenigstes einem Schweißkopf (12) zum Auftragen des Schweißzusatzwerkstoffs, je einem an jeder Seite der aufzubauenden Werkstückwand (22) angeordneten, die entstehende Werkstückwand (22) begrenzenden, gekühlten Formschuh (14,15) sowie mit einer Einrichtung (18, 19) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Trageinrichtung (9) mit Werkstück (1) einerseits und dem Schweißkopf (12) und den Formschuhen (14,15) andererseits (Antrieb), dadurch gekennzeichnet, daß die Formschuhe (14, 15) während des Auftrags des Schweißzusatzwerkstoffs nach Maßgabe der gewünschten Wanddicke und der gewünschten Form des zu erzeugenden Werkstücks (1) unabhängig voneinander quer zur Werkstückwand (22) rechnergesteuert bewegbar sind.