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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
halbautomatischen Herstellung von zylindrischen, großvolumigen
Metallbehältern
vor Ort.
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Aufgrund
von wirtschaftlichen Problemen bei der Herstellung von Stahlbehältern mit
großem Durchmesser,
die wegen ihres großen
Platzbedarfs nur vor Ort hergestellt werden können, sind die Hersteller gezwungen,
eine spezielle Baustelle am Ort ihrer Aufstellung einzurichten,
indem sie eine manchmal zahlreiche Mannschaft von Facharbeitern
(Industriekesselbauer, Schweißer
usw.) dort hinschicken, die zur korrekten Ausführung ihrer Aufgabe nur über ein
Grundmaterial verfügen,
das die Formgebung, das Brennschneiden und das Schweißen von Blechplatten
ermöglicht
deren Abmessungen begrenzt sein müssen, um die Handhabung und
den Zusammenbau zu erleichtern. Dadurch entsteht ein Zeitverlust,
der zur Folge hat: einmal einen höheren Gestehungspreis und zum
anderen Probleme bezüglich
der Einhaltung der vom Auftraggeber vorgeschriebenen Frist im Hinblick
auf den Terminplan, der vorher mit den Vertretern der anderen Gewerke
erstellt wurde.
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Man
kennt schon ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von
zylindrischen Behältern und
Ringen aus Blech, wie in der europäischen Patentschrift Nr. 0136581
beschrieben, mit denen die Ringe durch Drücken von Blechbändern gegen
den Rand eines Drehtellers mit entsprechendem Durchmesser hergestellt
werden, auf den die genannten Bänder
nach und nach geschoben werden je nach Abrollen der Spule und dem
Richten des Bleches.
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Dieses
Verfahren und diese Vorrichtung können allerdings nur zur Herstellung
von Ringen mit geringer Dicke verwendet werden aufgrund der Biegsamkeit
des Bleches, die durch diese Art von Formgebung erforderlich ist.
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Man
kennt ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur halbautomatischen
Herstellung von Behältern
und Ringen entsprechend des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 (europäisches Patent Nr.
0727264). Das Verfahren besteht darin, folgende Tätigkeiten
der Reihe nach durchzuführen:
- a) Fertigung eines ersten Ringes
- b) Anbringen und Befestigen eines Daches auf dem ersten Ring.
- c) Anheben des Ganzen auf eine Höhe, die der Breite einer Blechbahn
entspricht.
- d) Fertigung eines zweiten Ringes unter dem ersten.
- e) Progressive Verbindung des unter a) gefertigten Ringes mit
dem unter d) gefertigten Ring.
- f) Wiederholung der Vorgänge
(c), (d) und (e) so oft wie erforderlich, um die gewünschte Höhe des Behälters zu
erhalten.
- g) Anbringen des Ganzen, das gemäß den obengenannten Schritten
gefertigt wurde, auf einem Boden mit entsprechendem Durchmesser
und dessen Befestigung an dem letzten Ring.
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Die
Ringe werden durch Biegen und Krümmen
je nach Abwicklung der Blechspule gefertigt. Bei der Fertigung eines
Ringes direkt unter dem vorhergehenden wird die Blechbahn nach und
nach an der vorherigen Spule befestigt, die sie in Rotation versetzt.
Dieser Verbindung geht eine ebenso progressive Abstützung des
vorigen Ringes auf der Kante der Blechbahn im Verlaufe des Abwickelns
bis zur vollständigen
Fertigung des nächsten
Ringes voraus. Die Kontrolle des Biegens der Blechbahn – entsprechend
dem verlangten Radius – wird
ständig
durchgeführt
je nach Abwicklung der Blechbahn.
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Die
Anwendungsvorrichtung des obengenannten Verfahrens ist hauptsächlich durch
die Verwendung von Mitteln zum Ziehen und Biegen einer von einer
Spule kommenden Blechbahn gekennzeichnet und von Rollen in Verbindung
mit Hubzylindern, die gleichmäßig auf
einem Umkreis verteilt sind, um eine Manege zu bilden, deren Durchmesser dem
der zu fertigenden Ringe entspricht; die Manege ist dazu bestimmt,
das Blech nach der Biegung progressiv abzustützen; das Blech wird mittels
einer Zugvorrichtung mit motorgetriebenen Rollen gezogen.
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Obwohl
das Verfahren und die Vorrichtung, wie gerade beschrieben, zweifellos
die Fertigung von Ringen direkt aus Blechrollen ermöglichen
unter ziemlich genauer Einhaltung des verlangten Radius und der Übereinstimmung
der Ringe, um auf jeder Höhe
eine absolute Dichtigkeit zu erhalten, so erlauben sie indes nicht,
weder die Zahl der Facharbeiter zu reduzieren, noch einen bestimmenden
Einfluß auf die
Dauer der Fertigung auszuüben.
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Die
vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diese Nachteile
zu beseitigen. Diese Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet
ist, löst
das Problem, das darin besteht, ein Verfahren zu definieren und
eine Vorrichtung zu schaffen, die die halbautomatische Herstellung
von großvolumigen Blechbehältern aus
handelsüblichen
Blechrollen in einer sehr kurzen Zeit mit einer stark reduzierten
Zahl von Facharbeitern ermöglicht.
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Das
Verfahren zur Herstellung von zylindrischen, großvolumigen Metallbehältern aus
Blechrollen an ihrem Standort, bei dem Mittel zum Ziehen, Biegen
und Abwickeln der Blechbahn sowie Mittel für das Querschneiden, Zusammenfügen und
Längsschweißen der
Blechbahnen eingesetzt werden besteht darin, die Ringe durch progressives
Biegen und Krümmen
entsprechend dem gewünschten
Durchmesser je nach Abwicklung der Blechbahn nacheinander von oben
nach unten herzustellen, indem man jeden einzelnen Ring direkt unter
dem vorherigen fertigt, der durch progressive Verbindung der Blechbahn im
Verlaufe der Formgebung in Rotation versetzt wird, wobei dieser
Verbindung eine ebenso progressive Abstützung des vorigen Ringes auf
der Kante der Blechbahn im Verlaufe des Abwickelns bis zur vollständigen Fertigung
des nächsten
Ringes vorausgeht, das Dach auf der Oberkante des ersten Ringes nach
Fertigstellung dieses Ringes oder der ersten beiden Ringe befestigt
wird und die Wand mit dem Boden verbunden wird, sobald sie die gewünschte Höhe erreicht
hat, wobei das Verfahren in erster Linie dadurch gekennzeichnet
ist,
- 1°)
dass der Fertigung der Ringe folgende Vorgänge vorausgehen:
a) Fertigung
eines Bodens durch kreisförmiges Brennschneiden
von zusammengelegten Blechbahnen, die vorher seitlich verbunden
worden sind, im Bezug auf einen Punkt C, der auf der Oberfläche dieser
zusammengelegten Bleche willkürlich
bestimmt wird.
b) Erstellung der Symmetrieachse der Ringe durch
Aufschweißen
einer Referenzvorrichtung mit einer Vertikalachse Y, die genau mit
dem im vorigen Abschnitt auf der Oberfläche des Bodens festgelegten
Punkt C übereinstimmt.
c)
Genaue Positionierung im Bezug auf die Achse Y der Referenzvorrichtung
aller Mittel, die zum Ziehen, Abwickeln, zur Führung, Zusammenfügung und
zum Schweißen
der Blechbahnen und zum Anheben des Ganzen je nach Fortschreiten der
Fertigstellung beitragen.
- 2°)
dass die Vertikalstellung der Abwicklungsrollen der Hebemittel sehr
präzise
fernüberwacht wird,
einzeln und gemeinsam, je nach Fortschreiten des Zusammenführens und
der dadurch erforderlichen Folgearbeiten.
- 3°)
dass die jeweilige Stellung der internen und externen Schweißvorrichtungen
ständig
im Verlaufe ihrer Verwendung sehr genau angegeben wird, mit sofortiger
Angabe von Verschiebungen, die zwischen den beiden Vorrichtungen
auftreten können,
damit diese Verschiebungen sofort behoben werden können, um
ständig
eine einwandfreie Übereinstimmung
der internen und externen Schweißpunkte während des Fortschreitens der Schweißnaht im
Gesims zu gewährleisten.
- 4°)
dass die Schweißverbindung
des Daches mit der entsprechenden Kante des oberen Ringes gleichzeitig
mit der Rotation des Ganzen um 360° bei einer kontrollierten Geschwindigkeit
ausgeführt
wird, die mit dem idealen Fortschreiten der Schweißnaht übereinstimmt.
- 5°)
dass dem Aufschweißen
des Ganzen auf den Boden vorausgeht:
– die Abstützung der freien Kante des
unteren Ringes auf beweglichen Mitnehmern,
– die Demontage der Abwicklungsrollen,
– das nach
unten koordinierte Versetzen der vorgenannten beweglichen Mitnehmer
bis zur Abstützung
der freien Kante des unteren Ringes auf dem äußeren Umfang des Bodens
– und anschließend das
Entfernen der für
diesen letzten Arbeitsgang nicht benötigten Geräte durch das Mannloch.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung,
die die Anwendung des oben dargestellten Verfahrens ermöglicht,
ist in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, dass alle die für die Abwicklung,
das Aufrichten, die Formgebung, das Ziehen, das Schneiden, das Schweißen sowie
das Anheben verwendeten Mittel von einem programmierbaren Automaten gesteuert
werden, der durch einen drahtlosen Steuerkasten unter Einhaltung
der vorher eingegebenen Daten fernüberwacht wird.
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Die
Elektrodenposition der Schweißvorrichtungen
wird durch Fühler
kontrolliert, die mit einem Bildschirm verbunden sind, welcher eventuelle
Positionsabweichungen in Echtzeit mißt und anzeigt, um diese sofort
zu beseitigen.
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Die
dank dieser Erfindung erlangten Vorteile bestehen im Wesentlichen
darin, dass alle Parameter für
Formgebung, Schneiden, Zusammenfügen
und Schweißen
sehr genau im voraus festgelegt und in den programmierbaren Automaten
vor der Eröffnung der
Baustelle eingegeben werden, wobei den Bedienern die Kontrolle über den
gesamten Ablauf des Verfahrens durch drahtlose Fernsteuerungsmittel überlassen
ist; das ermöglicht
also, eine sehr geringe Zahl von Personen, häufig begrenzt auf drei, vor
Ort zu haben und gleichzeitig die Fertigungszeit zu reduzieren,
da die vorherigen Totzeiten, die sich aus den Vorbereitungen für Regelungen,
Handhabungen und Herumprobieren ergeben, schon im voraus beseitigt sind.
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Weitere
Merkmale und Vorteile werden in der folgenden Beschreibung eines
Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von Behältern für die chemische
Industrie sichtbar als uneingeschränktes Beispiel im Hinblick
auf die beigefügten
Zeichnungen, auf denen:
- – Die 1 bis 6 die
wichtigsten Schritte des Verfahrens schematisch aufzeigen.
- – Die 7 in
schematischer Ansicht das Anheben eines Behälters im Verlaufe seiner Herstellung
zeigt.
- – Die 8 eine
teilweise schematische Draufsicht eines Ringes im Verlaufe seiner
Herstellung zeigt.
- – Die 9 eine
Draufsicht des Systems zum Abrollen, Biegen, Schneiden, Zusammenfügen und
Schweißen
zeigt.
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Die
Vorrichtung zur Herstellung von Behältern gemäß der Erfindung enthält im Wesentlichen eine
Manege 10, bestehend aus einem Boden 11, auf dem
die Zylinder 12 montiert sind, verbunden mit Rollen 13 sowie
eine Abrollvorrichtung 20, bestehend aus einem Chassis 21 mit
einem Höhenausgleichszylinder,
auf dem sich der Spulenträger
befindet, sowie die Abroll- und Biegemaschine 30, die hauptsächlich aus
3 Rollen 31, 32, 33 besteht, eine davon fest
und motorisiert 31, die andere beweglich und motorisiert 32 oder
umgekehrt, die das Anpressen des Bleches 41 gegen die feste
und motorisierte Rolle 31 unter Mitwirkung eines Zylinders 34 sicherstellt und
eine mobile, nicht motorisierte Rolle 33, die das Biegen
des Bleches 41 bei gleichzeitiger Kontrolle des Biegeradius
und des Abwickelns des Bleches 41 sicherstellt. Die Kontrolle
des Biegeradius geschieht mittels eines Näherungsschalters 50,
der sich oberhalb und in der Flucht der Mittellinie des stumpfen Winkels
befindet, gebildet durch zwei miteinander verbundene Arme, an deren
freien Enden eine kalibrierte Rolle angebracht ist, wobei diese
kalibrierten Rollen kontinuierlich gegen die Außenseite des Bleches von einem
Zirkel zurückgeholt
werden, der wiederum in Öffnungsposition
mittels eines Gaszylinders zurückgeholt
wird. Die Kontrolle der Blechabwicklung 41 geschieht durch
ein Kodierrad 60, das gegen die Außenseite des Bleches 41 durch
einen Gelenkarm zurückgeholt
wird im Bezug auf die Verbindungsachse vom Ende der Stange des Gaszylinders
zum Gelenkelement des Zirkels, eine Querschneidestation 70,
eine Station zum Zusammenfügen
der Bleche 80, bestehend aus Rollen 81 auf der
Außenseite
der Manege 10 und aus Rollen 82 auf der Innenseite
mit gegenseitiger Übereinstimmung,
eine Längsschweißstation 90 mit
interner 91 und externer 92 Schweißvorrichtung
und eine Zugvorrichtung mit motorisierten Rollen 100.
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Wenn
man die 1 bis 6, welche
die Hauptschritte des verwendeten Verfahrens darstellen, im Lichte
der 7, 8 und 9 genauer prüft, wird
man feststellen, dass ein erster Ring 42 zu Anfang hergestellt
wird durch Abwickeln des Bleches 41 von der Spule 40 durch
die feste Rolle 31 und die Anpreßrolle 32 – beide
motorisiert – und
durch die Biegung des obengenannten Bleches 41 mittels
der Biegerolle 33, die je nach dem gewünschten Radius positioniert
ist. Nachdem so der Anfang des Ringes gemacht ist, ist es anschließend erforderlich,
durch einen präzisen
Schnitt am Anfang des Bleches den Nullpunkt des Abwickelns zu schaffen,
dann dieses durch sukzessives Einklemmen in die Rollen 13 der Manege 10 zu
ziehen, bis der dem gewünschten Durchmesser
entsprechende Umfang erreicht ist; die Schneidestation 70 schneidet
dann das Blechband 41 ab, um es von der Spule 40 zu
trennen; anschließend
werden beide Enden senkrecht zusammengefügt und verschweißt; damit
ist der erste Ring 42 fertiggestellt. Wie die 2 zeigt,
genügt
es, anschließend
ein Dach 44 zu schweißen
und dann, wie auf der 3 dargestellt, das Ganze mit
Hilfe der Zylinder 12 und der Rollen 13 um die
Höhe anzuheben, die
der Breite einer Blechbahn entspricht, um – durch sukzessives Einklemmen – den Vorschub
einer neuen Blechbahn auf die Rollen 13 der Zylinder 12 zu
ermöglichen,
die dabei schrittweise in dem Maße abgesenkt werden, wie die
Blechbahn 41 vorbeizieht, wie in den 4 und 5 dargestellt,
um so einen zweiten Ring 43 fertigzustellen, der den ersten
Ring 42 - versehen mit seinem Dach 44 – vollständig trägt, wie
die 6 zeigt; diese Vorgehensweise entspricht in allen
Punkten dem obengenannten Procedere für die Fertigung des ersten
Ringes 42.
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Man
wird verstehen, dass der nach dem Schweißen fertiggestellte Aufbau,
bestehend aus den Ringen 42 und 43, sowie aus
dem Dach 44, erneut mit Hilfe der Zylinder 12 in
Verbindung mit den Rollen, die die Manege bilden, angehoben werden kann,
um einen dritten Ring hinzuzufügen,
indem man ebenso vorgeht, wie in den 3 bis 6 dargestellt.
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Beim
erneuten Abwickeln, um den Ring oder die zusätzlichen Ringe 43 herzustellen,
wird die Blechbahn 41 – wie
man bereits gesehen hat – unter dem
ersten Ring 42 eingeführt,
dann mit Hilfe der Rollen 81, 82 der Zusammenführungsstation 80 gegen
den Ring 42 gepreßt.
Nach dem Passieren der letzten Rolle der Zusammenführungsstation 80, übernimmt
die Schweißstation 90 das
automatische Punktschweißen
im gleichen Maße,
wie die Blechbahn vorbeizieht. Das Abwickeln der Blechbahn 41 wird
vor jedem Pfosten der Manege 10 gestoppt, der Zylinder 12,
der den Ring trägt,
wird abgesenkt, die Bahn geht weiter bis zum nächsten Pfosten und so weiter.
Die Schweißnaht
im Kranzgesims, die die Verbindung und die Abdichtung zwischen den
beiden Ringen 42 und 43 gewährleistet, wird automatisch durch
eine Feststation (nicht dargestellt) hergestellt.
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Während dieser
Abläufe
dreht sich der Ring um sich selbst mit Hilfe von Zugvorrichtungen
mit motorisierten Rollen 100, unter Mitwirkung der motorisierten
Rollen 81, 82 der Zusammenführungsstation 80.
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Wenn
man jetzt die 9 in Verbindung mit den 7 und 8 betrachtet,
stellt man fest, dass, nachdem die Daten bezüglich des Durchmessers der
anzufertigenden Ringe sowie der Länge der abzuwickelnden Blechbahnen
entsprechend dem Umfang des Ringes 42 in den programmierbaren
Automaten (nicht dargestellt) eingegeben worden sind, eine automatische
Funktion die Biegerolle 33 mit Hilfe des Zylinders 35 positioniert,
nachdem das Ende der Blechbahn 41 unter die Rolle 33 eingezogen
wurde. Nachdem die Blechbahn 41 die Rolle 24 durchlaufen
hat, kommt sie in die Manege 10, nachdem sie die Mittel
zum Aufrichten 23, 36, 37 und zur Kontrolle des
Biegeradius und des Abwickelns 31, 32, 33 durchlaufen
hat, die jetzt hier besprochen werden.
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Zuerst
stellt man fest, dass die Position der Biegerolle 33 durch
den Näherungsschalter 50 kontrolliert
wird, welcher den Abstand zwischen ihm und der Außenseite
der Blechbahn 41 genau mißt; dies ermöglicht – durch
Subtraktion – das
genaue Maß der Durchbiegung
zwischen den kalibrierten Stützrollen zu
bekommen, die der Blechbahn von der Biegerolle 33 gegeben
wird. Korrekturen (im Plus- oder Minusbereich) werden so ständig und
automatisch dem Versorgungssystem des Zylinders 35 übermittelt,
der die Positionierung der Biegerolle 33 gewährleistet.
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Das
Codierrad 60 übermittelt
dem programmierbaren Automaten zum Beispiel mittels eines Inkremental-Generators,
den es mitzieht, ständig
die exakte Länge
der schon geformten Blechbahn 41, um im richtigen Augenblick
das genaue Anhalten der motorisierten Rollen 31 und 32 zu
steuern; anschließend
erfolgt der Befehl zum Auslösen
des Schneidvorganges durch die Querschneidestation 70,
die aus einer Führung 71 mit
Motorwagen 72 und Schneidwerkzeug 73 besteht.
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Wenn
man erneut die 1 bis 6 betrachtet,
die das Verfahren darstellen, wird man, wie schon erwähnt, folgendes
feststellen:
- 1°) der Fertigung der Ringe 42, 43 gehen
folgende Vorgänge
voraus:
a) Fertigung eines Bodens 11 durch kreisförmiges Brennschneiden
von zusammengelegten Blechbahnen, die vorher seitlich verbunden
worden sind, im Bezug auf einen Punkt C, der auf der Oberfläche dieser
zusammengelegten Bleche willkürlich
bestimmt wird.
b) Erstellung der Symmetrieachse der Ringe 42, 43 durch
Aufschweißen
einer Referenzvorrichtung mit einer Vertikalachse Y, die genau mit
dem im vorigen Abschnitt auf der Oberfläche des Bodens festgelegten
Punkt C übereinstimmt.
c)
Genaue Positionierung mit Hilfe einer Schablone im Bezug auf die
Achse Y der Referenzvorrichtung aller Mittel, die zum Ziehen, Abwickeln,
zur Führung,
Zusammenfügung
und zum Schweißen der
Blechbahnen und zum Anheben des Ganzen je nach Fortschreiten der
Fertigstellung beitragen.
- 2°)
Die Vertikalstellung der Abwicklungsrollen 13 der Hubzylinder 12 wird
sehr präzise
fernüberwacht,
einzeln und gemeinsam, je nach Fortschreiten des Zusammenführens und
der dadurch erforderlichen Folgearbeiten.
- 3°)
Die jeweilige Stellung der internen 91 und externen 92 Schweißvorrichtungen
wird ständig
im Verlaufe ihrer Verwendung sehr genau angegeben, mit sofortiger
Angabe auf einem Bildschirm der Verschiebungen, die zwischen den
beiden Schweißvorrichtungen 91, 92 auftreten
können, damit
diese Verschiebungen sofort behoben werden können, um ständig eine einwandfreie Übereinstimmung
der internen und externen Schweißpunkte während des Fortschreitens der
Schweißnaht
im Gesims zu gewährleisten.
- 4°)
Die Schweißverbindung
des Daches 44 mit der entsprechenden Kante des oberen Ringes 42 wird
gleichzeitig mit der Rotation des Ganzen um 360° bei einer kontrollierten Geschwindigkeit
ausgeführt,
die mit dem idealen Fortschreiten der Schweißnaht übereinstimmt.
- 5°)
Dem Aufschweißen
des Ganzen auf dem Boden 11 geht die Abstützung des
unteren Ringes auf beweglichen Mitnehmern, die die vorher demontierten
Abwicklungsrollen 13 ersetzen.
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Man
versteht, dass, um eine perfekte Parallelität der Ringe 42, 43 untereinander
und im Bezug auf den Boden 11, der momentan als Referenz
dient, zu erhalten, die Steuerungszylinder 12 der Abwicklungsrollen 13 und
der Mitnehmer (nicht abgebildet) absolut die gleichen Merkmale aufweisen
müssen und
dass die dafür
benötigten Ölmengen,
sowohl am Eingang als auch am Ausgang, genauestens kontrolliert
werden müssen,
um sehr präzise
Läufe der
Zylinderstangen zu bekommen.