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Bedienungseinrichtung für automatische Schweißgeräte Die Erfindung
liegt auf dem Gebiet der Schweißtechnik im allgemeinen und betrifft im besonderen
eine Schweißgerät-Bedienungseinrichtung für das automatische Schweißen von im wesentlichen
horizontalen Nähten an vorzugsweise aufrecht stehenden Behältern.
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Solclhe Behälter, insbesondere Tanks, sind bekanntlich aus deiner
Mehrzahl einzelner Schüsse aufgebaut, die in sich wiederum aus einzelnen Platten
bestehen. Die Errichtung solcher stationärer Behälter oder Tanks erfolgt am Aufstellungsort.
Bei den Aufstellungsarbeiten nehmen die horizontalen Schweißnähte, d. h. die Stoßsteilen
zwischen je zwei Schüssen, einen breite Raum ein, und die Erfindung stellt sich
zur Aufgabe, diesen Arbeitsvorgang zu verbessern, die hierdurch verursachten Kosten
zu verringern und gleichzeitig die Qualität zu steigern.
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Bei Fertigungsarbeiten innerhalb von Betrieben sind bereits Schweißgerät-Bedienungsieinrichtungen
bekannt, die mit fortlaufenden Schweißelektroden und im automatischen Schweißverfahren
arbeiten. Bei der Baustellemontage dagegen sind solche Verfahren noch nicht verwandt
worden, und die bisher vorgeschlagenen Bedienungseinrichtungen haben sich nicht
als zweckentsprechend verwiesen.
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Diejenigen bekannten Bedienungseinrichtungen, die das Werkstück bewegen,
sind bei ortsfesten Tankbehältern offensichtlich nicht verwendbar, und es haben
sich auch bei der Anwendung der bekannten
Schweißgerät-Bedienungseinrichtungen
in der Baustellenmontage Schwierigkeiten ergeben. Der eine Grund hierfür besteht
darin, daß die senkrechten Platten des zu schweißenden Behälters entweder zylindrisch
oder anders gewölbt sind. Hieraus ergeben sich Schwierigkeiten, die z. B. in der
Unterstützung . des . granulierten Schweißpulvers liegen, vv@elches für die Unterpulverschweißung
mit fortlaufenden Elektrodeal notwendig ist.
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Ein, weiterer Grund für die Schwierigkeiten besteht darin, daß die
Behälterplatten oft Deforma.-tioncn aufweisen, die auf unvermeidbare Vorfälle in
der Fabrikation, bei dem Transport oder bei der Montage zurückzuführen sind. Diese
Deformationen beeinträchtigen den Wert des fertigen Behälters an sich in keiner
Weise, und es würden auch keine wirklichen Vorteile erzielt werden, wenn man versuchen
würde, die Behälterplatten in, mathematisch vollkommener Form zu erhalten. Auf der
anderen Seite jedoch wirken .sich die normalen Krümmungen und lokalen Unregelmäßigkeiten
an den Behälterplatten: bemerkenswert bei dem Schweißvorgang aus, weil sich hierdurch
Schwierigkeiten in der-Aufrechterhaltung der relativen Lage der Plattenoberflächen
bzw. der zu verschweißenden Kanten -und der Elektrodenspitzen ergeben. Der Gegenstand
deir Erfindung erhält diese Zuordnung in besonders glücklicher Weise aufrecht und
gestattet ein automatisches Schweißen im Montagebetrieb an waagerecht liegenden
Kanten von senkrecht stehenden Platten bzw. Flächen.
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Mit dem Gegenstand der Erfindung ist es ferner möglich, auf einer
oder beiden Seiten solcher Platten im wesentlichen gleichzeitig zu arbeiten.
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Das wesentliche - Merkmal einer für das Schweißen von im wesentlichen
horizontalen Nähten an vorzugsweise aufrecht stehenden, stationären, gewölbten und
unregelmäßigen Behälterplatten, die mit Mitteln zur Verringerung der Störtrog des
Schweißvorganges durch diese Wölbungen und Unregelmäßigkeiten versehen ist, besteht
erfindungsgemäß in einem sattelartigen, auf der Oberkante des zu schweißendem Behälters
aufgehängten Rahmen, der mit einem seinerTeile den Schweißkopf trägt. Dieser Rahmenteil
ist quer zu der allgemeinen Bewegungsrichtung des Rahmens auf der Behälterplatte
bewegbar und wird in der Bewegung zu der Platte hin durch ein Anschlagelement beschränkt,
welches, in der Nähe der Arbeitsspitze des Schweißkopfes liegt.
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Im Sinne der Erfindung können auch beiderseits der zu schweißenden
Behälterplatte aufgehängte Rahmen Verwendung finden, deren jeder einen Schweißkopf
sowie Mittel trägt, die in der Nähe der unteren Kante an einer solchen Stelle gegen
den zu schweißenden Behälter drücken, wo der Schwerpunkt des verschwenkbar en Rahmenteiles
mindestens um ein geringes Maß über seine unterste Stetlang hinausgehoben ist.
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Diese Rahmen sind nach einem weiteren_Merkmal der Erfindung im wesentlichen
einander gegenüberliegend und in im wesentlichen senkrechten Ebenen verschwenkbar
aufgehängt. Weitere Kennzeichen und Merkmale ergeben sich aus der nachstehendien
Beschreibung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf
die Zeichnung näher veranschaulicht ist.
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Fig. i ist seine Ansicht einer bevorzugten VerwirkliChungsform des
Erfindungsgedankens, und zwar in Betriebsteilung an einem zu erbauenden Tankbehälter;
Fig. 2 bis 7 sind vergrößerte Schnitte längs der entsprechenden Linien der Fig.
i und 2.
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Der BehälterS in Fig. i soll mit Hilfe der neuartigen Einrichtung
M aufgebaut werden. Horizontale GrundplattenF aus Stahl sind in die richtige Lage
gebracht worden, und ein erster Ring R- i von senkrechten rechtwinkligen Stahlplatten
ist aufgerichtet worden. Die kurzen Kanten sind miteinander stumpf verschweißt und
die Längskanten mit den Stahlplatten, wie üblich, durch Kehlschweißung verbunden
worden. Ein zweiter Ring R-2 soll nunmehr darauf aufgebaut werden. Die rechteckigen
Stahlplatten P-i, P-2 usw., die diesen zweiten Ring bilden, sind hochgewunden worden
und durch bekannte Konstruktions-Hilfsmittel (in der Zeichnung nicht dargestellt)
in die richtige Lage gebracht worden. Sie sind vorübergehend in im wesentlichen
senkrechten. Ebenen und mit ihren Kanten in im wesentlichen waagerechter Lage an
dem ersten Ring festgelegt. Die Unterkante B des zweiten Ringes stößt dabei stumpf
gegen die Oberkante T-i des ersten Ringes. Die Vorrichtung M wird auf die waagerecht
verlaufende Oberkante T-2 des zweiten Ringes :aufgesetzt, um die Schweißgeräte längs
der horizontalen Unterkante T- i und B zu führen. In der in Fig. i dargestellten
Lage hat die Einrichtung bereits eine Schweißnaht W längs eines Teiles der Länge
der Kante B und T- i gelegt, und ein Teil eines dritten Ringes R-3 ist bereits zum
vorübergehenden Festlegen in die richtige Lage gebracht worden, während die Arbeit
an der Naht B, T- i in Richtung des Pfeiles A: fortgeführt wird.
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Die. gesamte Einrichtung ist leicht genug, um sie durch den senkrechten
Ring von Platten R-2 zu unterstützen. Eine weitere Unterstützung wird nicht benutzt.
Die Schwerpunkte der gesamten Einrichtung und teinzelner Teile hiervon sind so gelegt,
daß ein genaues Schweißen - wie nachstehend erläutert - erleichtert wird.
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Der Oberteil der neuartigen Einrichtung M ist als Laufwagen io dargestellt,
der auf der Oberkante T-2 rollt. Dieser Laufwagen weist einen starren niedrigen
und in waagerechter Richtung verlängerten Rahmen i i und mindestens ein Treibrad
12 auf. In der Darstellung ist ferner ein zusätzliches Rad 13 gezeigt, welches leer
läuft. Für den- Antrieb und die Lagerung des Antriebsrades ist ein Teil i q. und
für die Lagerung des leer laufenden Rades ein Lager 15 vorgesehen. Jeder
Teil i ¢ - und 15 ist durch Schrauben 16 mit dem Rahmen über Langlöcher
17 verbunden, so daß die Räder im Interesse eines glatten Laufes auf den- Platten
P- i, P-2. usw. eingestellt werden können, auch-wenn diese unterschiedäche Krümmungsradien
aufweisen. Bei der dargestellten Konstruktion hat jede Seite des Laufwagenrahmens
i
i eine senkrechte Führungsbuchse 18, die fest mit dem Rahmen verbunden und
durch senkrechte Rippen verstärkt ist. Jede Führungsbuchse enthält einen starken
Arm 2o, der sich in Richtung auf die Unterkante B und T-i abwärts erstreckt. Auf
diese Weise wird ein stabiles Laufwagengestell oder Chassis von den Teilen 1i, 18
und 2o gebildet. Das Gebilde reitet also auf den Behälterplatten, wobei die beiden
Arme beiderseits der Platte P-2 angeordnet sind, die den Laufwagen unterstützt.
Um die Arbeit an Plattenringen R-2 usw. von unterschiedlicher Höhe zu ermöglichen,
sind die Arme 2o in ihren Buchsen i 8 senkrecht verschiebbar. Zu diesem Zweck besteht
jeder Arm aus einem Rohr oder einem Rundstab mit einer Zahnstange 2 i, die an seiner
Außenseite befestigt ist. Mit jeder Zahnstange kämmt ein Ritze122, welches an einer
der Buchsen 18 gelagert und von einem geeigneten Antriebsmitte123 betätigt
wird. Während des Hebens oder Senkens läuft der Rohrarm 2o im Gleitsitz in der Buchse
i B. Wenn das Heben oder Senken in die richtige Höhe erfolgt ist, kann die Feststellung
z. B. durch eine Stellschraube 24 erfolgen, die in die Buchse 18 eingeschraubt
ist und gegen eine Druckleiste 25 auf der Oberfläche des Rohrarmes drückt.
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Eine weitere Buchse 26 ist fest mit dem unteren Ende eines jeden Rohrarmes
verbunden und weist einen fest damit verbundenen Stutzen 27 auf, vorzugsweise in
Form eines waagerecht verlaufenden Rundstabes oder einer Achse 28, die in ein T-Stück
29 der Buchse 26 eingesetzt ist. Jede Stütze oder Achse 28 verläuft in tangentialer
Richtung zu dem von den Platten P-I, P-2 gebildeten Kreis, auf denen die Räder 12
und 13 laufen. Dies ist die Richtung A des Vorschubes der Stützen.
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Ein Stützrahmen 3o für das Werkzeug ist an jeder Stütze 28 schwenkbar
angelenkt. Mittels der neben der Platte verlaufenden Arme 2o und der daran aufgehängten
Teile wird -der Laufwagen im wesentlichen auf, der Oberkante T-2 ausbalanciert.
Der Schwerpunkt des Chassis 11, 18, 2o liegt wesentlich unter dieser Kante. Der
Schwerpunkt eines jeden Rahmens 3o wiederum liegt unterhalb seiner Stütze 28, und
dieser Schwerpunkt liegt mindestens um ein geringes Maß oberhalb der untersten Stellung,
wenn die Vorrichtung in Betrieb ist. Mit anderen Worten ist das Hauptchassis im
-wesientlich.en im Gleichgewicht, und die Werkzeugrahmen sind durch die Behälterwandung
leicht angehoben und abgestützt. Die beiden Rahmen 3o können identisch aufgebaut
und identisch ausgestattet sein, so daß @es lediglich erforderlich ist, eine hiervon
zu beschreiben.
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In der dargestellten Form umfaßt jeder Rahmen 3 o zwei Seitenteile
3 i, die parallel zueinander liegen und normalerweise von der horizontalen Stütze
28 an Buchsen 32 herabhängen. Ein automatischer Schweißkopf ist am unteren Ende
des Rahmens beispielsweise mittels Schrauben 34 befestigt. Diese Schrauben ermöglichen
eine senkrechte Verstellung der Elektrodendüse 3 5, die den unteren Teil des Schweißkopfes
bildet, wobei das freie Ende der Düse dem zu verschweißenden Kantenpaar B, T-i gegenüberliegend
angeordnet sein muß. Eine feinere vertikale Verstellung des Endes des Elektrodendrahtes
36 kann durch eine Einstellschraube 37 in dem Schraubenkopf erreicht werden. Der
Elektrodendraht wird in üblicher Weise von einer Vorratsrolle 38 .abgewickelt, die
auf dem Werkzeugstützrahmen oberhalb des Schweißkopfes gehalten wird.
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Bei Anwendung der Unterpulverschweißung wird die Spitze des Elektrodendrahtes
in Beine Schicht 39 von granuliertem oder pulverisiertem Schweißpulver eingetaucht.
Diese Schicht kann auf eine Zuführereinrichtung 4o aufgeschüttet werden, die auf
dem Werkzeugstützrahmen aufgebaut und mit diesem verschwe'nkbar ist. Diese Zuführereinrichtung
umfaßt seinen endlosen Riemen 41 als Schweißpulverunterstützungsteil, der sich etwas
in Richtung der Kanten B und T-i erstreckt und die untere Behälterplatte eng berührt.
Der Schweißpulverunterstützungsteil wird von einer Stange 42 gehalten, die an einer
Bodenplatte 43 des Chassis 3o schwenkbar gelagert ist, um eine Winkeleinstellung
oder Selbsteinstellung des Schweißpulverstützteiles zu ermöglichen. In der Mitte
ihrer Länge ist :ein Schwenkzapfen 44 für die Teile 42 und 43 vorgesehen. Dieser
Zapfen hat eine etwa senkrechte Mittellinie, die vorzugsweise nach oben geringfügig
zu der Behälterplatte geneigt ist. Die beiden Enden der länglichen Schweißpulverunterstützung
41 berühren die Behälterplatte, und zwar mit einem gewissen mechanischen Druck,
da das Chassis 3o bei 32 aufgehängt ist und sich an den Behälter anlehnt, wobei
die Schweißpulverzuführereinrichtung 4o als Berührungsteil wirkt und den Druck aufnimmt.
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Um die Spitze der Elektrode einzutauchen, wird auf den Zuführer 4o
durch die Düse 45 pulverisiertes oder granuliertes Schweißpulver aus einem Zuführungstrichter
46 aufgebracht, welcher auf dem Werkzeugrahmen 30 befestigt ist. Der Zuführungstrichter
wird über ein Rohr 47 mit Schweißpulver gespeist, das Rohr 47 hängt von einem Vorratsbehälter
48 auf den Laufwagen herab. Es ist im allgemeinen möglich, die Zufuhr des Schweißpulvers
in einfacher Weise durch Schwerkraft zu bewerkstelligen, d. h. die Düse-45 gibt
auf den Zuführer so lange Schweißpulver ab, bis ihre Auslaßöffnung gerade in die
Schweißpulverschicht 39 eintaucht. In gleicher Weise entlädt das Rohr 47 nur so
lange in den Zuführungstrichter, bis sein Auslaßende gerade in die Masse 39 des
Schweißpulvers innerhalb des Zuführertrichterseintaucht.
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Es ist zu erkennen, daß die Anschlageinrichtung 4o an dem Rahmen
3 0 unterhalb der Stütze 28 den Abstand zwischen deii Elektrodenspitzen und
der Behälterwandung steuert. Diese Anschlageinrichtung wird nach der Erfindung auch
dann iangewendet,wenn der Lichtbogen nicht in eine Schweißpulverschicht @eingebiettet
ist.
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Für die Steuerung der Schweißvorgänge ist ein Steuerkasten 5o auf
beiden Seiten des Chassis i i, 18, 2o vorgesehen. Dieser Kasten kann beispielsweise
auf einer Halterung 5 1 ruhen, die einen Teil
des Rahmens 3o bildet.
Dieser Kasten kann übliche Instrumente (in der Zeichnung nicht dargestellt) enthalten,
die die Schweißstromstärke und die Vorschubgeschwindigkeit des Elektrodendrahtes
über Leitungen 52 und 53 selbsttätig steuern.
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. Die beiden, Schweißköpfe an dem inneren und äußeren Rahmen 3o sind
vorzugsweise untereinander und mit dem Laufwagenantrieb i q. @elektrisch über Leitungen
5¢ verbunden, die zu-üblichen, nicht dargestellten Instrumenten führen, die meinem
Relaiskasten 55 auf dem Laufwagen eingebaut sind, so daß untrer normalen Bedingungen
der Laufwagen von beiden Seiten gestartet und angehalten werden kann und das Starten
und Anhalten des Laufwagens den Schweißvorgang auf jeder Seite startet bzw. unterbricht.
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Die Vorgänge können ferner einander zugeordnet werden, um das Schweißen
von gleichen oderunterschiedlichen Größen oder Formen von Nähten auf beiden Seiten
oder andere verfahrensmäßige Verbesserungen zu ermöglichen, die keinen Teil dieser
Erfindung bilden. Der Schweiß- und Antriebsstrom wird von geeigneten Generatoren
(nicht dargestellt) beiden Einheiten über Leitungen 56 zugeführt, die von dem Innern
des Behälters S über einen Verbindungskasten 57 zu dem Relaiskasten 55 führen. In
dieser Weise können geeignete Lichtbögen X und X-i erzeugt, aufrechterhalten und
längs beiderseits der Plattenkanten B, T- i vorwärts bewegt werden, wodurch fortlaufende
homogene und horizontale Schweißnähte W beiderseits des Behälters entstehen. Der
Längsabstand zwischen den beiden Lichtbögen X und X- i längs der Kanten
B, T- i kann durch Verstellschraube 58 verändert werden. Der Lichtbogenauftreffpunkt
auf einer Seite ist normalerweise von der anderen Seite zu sehen, solange keine
Schweißpulvers,chicht auf der anderen Seite aufgebracht ist. Die Lage eines jeden
Lichtbogens kann auch durch Anzeiger 59 dargestellt werden.
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Für die verschiedenen Einstellungen und anderen Überwachungsvorgänge
ist eine Plattform 6o für de. Beditenungsmann an dem Laufwagen i o auf jeder Seite
des Behälters mittels eines Hilfsrahmens aufgehängt. Durch Vorhänge 62 um
den Hilfsrahmen. kann Windschutz erreicht werden. Der Übergang von einer Plattform
zur anderen erfolgt über Leitern 63 mit Handlauf 6q., die seinen Teil des Hilfsrahmens
61 bilden und durch eine überbrückung 65 über den Laufwagen. Die Plattform für die
Bedienungsperson stützt sich zweckmäßig gegen die Behälterwandung; wobei Rollenz
66 sie in ihrer Lage halten und den Laufwagen stabilisieren. Auf dem Hauptrahmen
oder dem Hilfsrahmen körnen auch zusätzliche Einrichtungen angebracht sein, beispielsweise
Drahtbürsten oder andere Mittel 67
zur Vorbereitung der Naht B, T-i für :die
Sclzweißung oder Mittel. 68 für die Entfernung von Schlacken oder überschüssigem
Schweißpulver, welches der Zuführen 40 abgibt. Um eine Anpassung an verschiedene
Bedienungspersonen zu ermöglichen und die senkrechten Verstellmöglichkeiten des
Armes 2o und es Hauptwerkzeugrabmens 3o auszugleichen, kann das Hilfschassis
6 1 bei 69 senkrecht verschoben werden. Die Rollenz 66 können bei
70 verstellbar sein, um das Einstellen des auf dem Behälterrand reitenden
Laufwagens in die richtige Stellung zu erleichtern.
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Wenn das Gerüst M mit Hilfe eines Kranes usw. angehoben wird, kann
es zweckmäßig sein, die Instrumentenkästen und die Schweißpulverzuführer oder die
gesamten schwenkbaren Rahmen 3o oder selbst einen Teil eines kompletten Chassis
von dem genannten Gerüst zu entfernen. Die Entfernung eines Rahmens 3o kann außerdem
in anderen Fällen erforderlich sein, z. B. wenn ein Schweißkopf mit nur einem solchen
Rahmen versehen ist, der zunächst auf einer Seite und dann auf der anderen Seite
des Behälters verwendet wird. In diesem Fall kann es beim Legen der ersten. Naht
erforderlich sein, feinen Stützteil od. dgl. gegen die andere Seite mittels des
anderen Rahmens zu drücken. Die Einrichtung M kann jedoch auch mit einem :einzelnen
Rahmen 3o verwendet werden, der zuerst mit der einen Stütze 28 und dann mit
der anderen Stütze 28
verbunden wird. Die senkrechten Lasten beiderseits des
Chassis i r, 18, 2o können unausgeglichen sein, z. B. wenn ein Rahmen
3 0 weggelassen. wird oder wenn unterschiedliche Lasten auf den Bedienungsplattformen
ruhen oder wenn unterschiedliche -Elektrodenvorratsrollen auf beiden Seiten benutzt
werden. Es ist einer der Vorteile der Kombination von starren und beweglichen Gerüsten,
wie vorstehend beschrieben, daß auch dann der richtige' Abstand zwischen. dem Behälter
und den beiden Sätzen von Elektroden und Schweißpulverzufuhreinrichtungen beibehalten
wird. Ein weiterer, eng damit in Beziehung stellender Vorteil ist der, daß dieser
genaue Abstand unabhängig von typischen Unregelmäßigkeiten des Tankbehälters aufrechterhalten
bleibt.
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Wie in Fig. 3 schematisch angedeutet, kann seine Divergenz D zwischen
den oberen und unteren Plattenkanten T- z und T- i bestehen. Diese Divergenz kann
durch verbeulte Platten, durch Verziehen beize Schweißer od. dgl'. entstanden sein.
Die wechselseitig gegenüberliegenden; lediglich ungefähr gleichen: Druckwirkungen,
die von dem Rollen 66 ausgeübt werden, können diese Unregelmäßigkeiten entweder
verringern oder vergrößern.. Wie vorstehend- angedeutet, sind diese Unregelmäßigkeiten
im allgemeinen von untergeordneter Bedeutung im Vergleich zu den allgemeinen Behälter-
und Plattenabmiessungen, solange der vollständige Behälter das äußere Bildeiner
sauberen Werkmannsarbeit bildet. Aufs diesem Grunde haben die schwingenden Bewegungen
der Rahmerz 30, die gegen den Behälter drücken, geringe Winkelkomponente und ebenfalls
geringe senkrechte Komponente. Die Horizontale solcher Schwingbewegungen ist nur
in Beziehung auf die Abmessungen der Lichtbogenschweißzonen X oder X-i beachtlich.
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In gewissem Umfang können auch die Platten-Unregelmäßigkeiten in anderer
Weise ausgeglichen werden, z. B. durch ielektronische Lichtbogensteuerinstrumente
(nicht dargestellt), die den
verschiedenen Abstand zwischen der
Elektrodenspitze und der Behälteroberfläche abtasten und mit geeigneten selbsttätigem.
Verstellungen des Elektrodenvorschubes oder der Schweißstromstärke oder beiden reagieren.
Der mechanische Ausgleich durch den. schwingenden. Rahmen ist jedoch nicht nur einfacher,
billiger und zuverlässiger, sondern dies ist auch aus dem weiteren Grunde zweckmäßig,
daß die Verstellungskapazität, die für jeden Schweißkopf und jeden Steuersatz vorgesehen
ist, für andere auftretende Schwankungen, wie z. B. Unregelmäßigkeiten der Elektrode
oder thermischen Charakteristik, entweder in der Elektrode oder in dem Behälter
benötigt wird.
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Während die Vorteile des schwingenden oder im allgemeinen beweglichen
Werkzeugstützrahmens betont worden sind, ist es in gleicher Weise wichtig, die Bedeutung
der Steifigkeit in dem Transportchassis io, 18, 2o und den damit verbundenen Teil
bis herab zu den Stützen a8 hervorzuheben. Diese Stabilität bewirkt eine genaue
Lage der beiden Elektroden in bezug auf den Verlauf der Schweißnaht und hält ferner
den Längsabstand - falls vorhanden - der Elektroden auf beiden Seiten aufrecht.
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Wenngleich in dem Vorstehenden eine bevorzugte Ausführungsform der
Vorrichtung nach der Erfindung beschrieben. wurde, so ist doch za. erkennen, daß
der Fachmann auf dem Sachgebiet auch gewisse Abänderungen vornehmen kann, ohne den
Umfang der Erfindung zu verlassen.