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Vorrichtung zum Unter-Pulverschweißen von senkrechten Nähten Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Handhaben von Schweißwerkzeugen, besonders zum Schweißen
langer, senkrecht verlaufender Schweißnähte an den Mänteln von ortsfesten Behältern,
Tanks u. dgl.
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Es wurde gefunden, daß es wichtig ist, das Schweißwerkzeug so zu halten
und zu führen, daß Änderungen in der Lage des Schweißwerkzeugs gegenüber dem Tankmantel
ausgeglichen werden können. Diese Lageveränderungen sind hauptsächlich bedingt durch
die unvermeidlich schwergehende Vorrichtung zum Halten der Schweißwerkzeuge selbst.
Die Mehrzahl dieser Lageveränderungen mag nur Millimeter ausmachen,- trotzdem können
ernstliche Störungen des Schweißvorganges dadurch verursacht werden. Das trifft
selbst für den Fall zu, daß die Oberflächen der den Mantel bildenden Bleche im wesentlichen
frei von groben Unregelmäßigkeiten sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gleicht derartige Veränderungen in
der Lage des Schweißkopfes und des Bleches zueinander beim Unter-Pulverschweißen
von senkrechten Nähten durch eine besondere Bauart aus. Sie besteht in einem Rahmen,
welcher von den oberen Stirnflächen der Blechplatten gehalten ist und eine Schweißeinrichtung
trägt, ferner durch Mittel zur Bewegung beider entlang einer Führungsbahn, wobei
diese
Führungsbahn unabhängig von Unregelmäßigkeiten des Bleches
und der Betriebsbedingungen immer genau im gleichen Abstand parallel zur Schweißnaht
verläuft, weiterhin durch Mittel zur Erzielung eines unabhängig von den Blechabweichungen
gleichmäßig gehaltenen Preßdruckes zwischen der Schweißeinrichtung und der Schweißnaht.
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Die Vorrichtung umfaßt in einer Weiterbildung noch eine zweite Lagerung,
welche parallel zur eisten angeordnet ist urid zwischen dieser und dem Schweißkopf
liegt. Mit .anderen Worten, es sind Mittel vorgesehen, um die zweite Lagerung verschwenkbar
zur ersten Lagerung aufzuhängen, und weitere Mittel, um den Schweißkopf selbst schwenkbar
an der zweiten Lagerung anzulenken.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lagerkonstruktion kann der Schweißvorgang
sicher, stetig und unabhängig von den erwähnten Lageänderungen der einzelnen Teile
zueinander erfolgen. Sie ermöglicht es, die Trägerführung in der Ebene der Schweißnaht
zwischen benachbarten Platten zu halten. Die beschriebene-Lagerkonstruktion stellt
ein zuverlässiges Mittel dar, um die unvermeidlichen Veränderungen in den gegenseitigen
Stellungen der einzelnen Teile innerhalb der besagten Ebene auszugleichen.
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Einzelheiten der Vorrichtung, der Veränderungen der relativen Lage,
der Stellungen und des allgemeinen Verhaltens gegenüber den Tankblechen und anderen
Teilen sowie der Ausgleich dieser variablen Einflüsse werden an Hand der anschließenden
Beschreibung vorzugsweiser Ausführungsformen näher erläutert.
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Fig. i und 2 zeigen die Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung;
-Fig. 3 stellt wesentliche Teile der in den Fig. i bis 2 dargestellten Vorrichtung
dar, und zwar in der gleichen Ansicht wie in Fig. 2, jedoch in vergrößertem Maßstab;
Fig.4 zeigt den Schnitt durch die Vorrichtung nach der Linie 4-4 der Fig. 3 ; -Fig.
5 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 3 und zeigt geometrische
und physikalische Beziehungen; Fig. 6 stellt die Vorrichtung nach Fig. 5 in einer
ähnlichen schematischen Ansicht dar, jedoch in einer unterschiedlichen Lage; Fig.
7 zeigt eine Vorrichtung ähnlich derjenigen der Fig. 5 in ähnlicher Ansicht, jedoch
unter anderen geometrischen und physikalischen Bedingungen; Fig. 8 zeigt die Vorrichtung
nach Fig. 7 in analoger Ansicht, aber in einer davon unterschiedlichen Lage; Fig.
9 bringt eine perspektivische Darstellung der wesentlichen Teile der Vorrichtung
ähnlich derjenigen der Fig. 3 bis 8 mit einer weiteren Illustration der erwähnten
geometrischen und physikalischen Beziehungen; Fig. io zeigt eine bevorzugte Ausbildung
des oberen Teils der Vorrichtung, ähnlich derjenigen der Fig. i, jedoch in einem
wesentlich größeren Maßstab; Fig. i i stellt dar die Draufsicht auf die Vorrichtung
nach Fig. io in einem ähnlich großen Maßstab Wie diese; Fig. 12 ist die Stirnansicht
ähnlich derjenigen der Fig. 3 eines Teiles -der Vorrichtung nach Fig. io in deren
Maßstab; Fig. 13 stellt einen Vertikalschnitt durch eine Einzelheit der Fig. io
bis 12 in einem nochmals vergrößerten Maßstab dar; Fig. 14 ist der Schnitt durch
eine. Einzelheit der Fig. 13, der Schnitt ist entlang der Linie 14-1q. der Fig.
13 geführt; Fig. 15 zeigt eine besonders zweckmäßige Ausbildung des urfiteren Teils
der Vorrichtung, ähnlich derjenigen der Fig. i in einer ähnlichen Darstellung wie
diese, aber in einem Maßstab analog den Fig. io bis 12; Fig. 16 stellt einen Schnitt
entlang der Linie 16-16 der Fig.15 dar; Fig. 17 ist ein Aufriß der Vorrichtung nach
Fig. 15, betrachtet aus der durch die Linien 17-i7 in Fig. 15 gebildeten Ebene;
Fig. i8 zeigt im Aufriß eine Einzelheit, gesehen aus der durch die. Linie 18-18
in Fig. 17 gebildeten Ebene; Fig. i9 zeigt im Querschnitt eine Einzelheit der Fig.
8 als ebenen Schnitt nach der Linie 19-i9 der Fig. 18; Fig. 2o stellt schematisch
die Seitenansicht ähnlich derjenigen der Fig. 5 bis 8 mit einer bestimmten Lage
gewisser in Fig. 17 vorgesehener Teile dar; Fig. 21 ist eine Darstellung ähnlich
Fig. 2o, jedoch mit unterschiedlicher Lage einzelner Teile. Zunächst seien die Fig.
i und 2 betrachtet. Darin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Handhaben von
Schweißwerkzeugen M in Arbeitsstellung an einem Tankmantel S dargestellt, der gerade
zusammengebaut Wird. Ein erster Kreisring aus Blechplatten R1 ist bereits installiert
und vollständig fertiggestellt. Ein zweiter Ring aus Blechplatten R2 ist darüberliegend
angeordnet. Die einzelnen Platten des zweiten Ringes sind miteinander durch vertikale
Schweißnähte V verbunden und am ersten Ring durch eine ununterbrochene horizontal
verlaufende Schweißnaht H befestigt. Ein dritter Ring von Blechplatten R3 ist auf
den zweiten Ring aufgesetzt. Die in der horizontalen Lage nebeneinanderliegenden
Platten P1, P2 usw. dieses dritten Ringes sind bereits aufgesetzt und zunächst provisorisch
gegeneinander und gegenüber dem zweiten Ring durch übliche Bauklammern C gehalten.
Einige der dazwischenliegenden vertikalen Schweißnähte V sind bereits fertiggestellt.
Das Gerät M ist gerade dabei, eine weitere vertikale, Schweißnaht zu beginnen.
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Zu diesem Zweck sitzt das Gerät, was in den Fig. 3 und 4 dargestellt
ist, im Grätschsitz über den einzelnen Platten. Ein erstes Tragjoch Y, sitzt über
der Platte P1 und ein zweites Tragjoch Y2 über der Platte P2. Ein weiteres Joch
Y trägt das Schweißwerkzeug, ist zwischen den beiden Tragjochen Y1 und Y2 angeordnet
und sitzt auf einer oder beiden
Platten. Diese verschiedenen Joche
sind zu einem starren Fahrgestell bzw. Rahmen zusammengefügt. Dieses Fahrgestell
bzw. dieser Rahmen trägt die Plattform 0 für den Werkmann, welcher die Bedienung
und die Beaufsichtigung der Schweißwerkzeuge T übernimmt. Im Ausführungsbeispiel
ist nur ein einziges Schweißwerkzeug T an einer Seite des Schweißwerkzeug-Haltejoches
Y dargestellt. Selbstverständlich können ähnliche Schweißwerkzeuge auch an beiden
Seiten der einzelnen Blechplatten vorgesehen sein.
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Betrachtet man die Fig. 5 bis 8, so ist zu erkennen, daß das Schweißwerkzeug-Haltejoch
Y mit Hilfe des Führungsgliedes 25 das Schweißwerkzeug entlang der Bahn a
führt. Diese Bahn muß genau parallel mit der im allgemeinen vertikal verlaufenden
und die Arbeitsebene b bildenden Oberfläche der Blechplatten verlaufen, um Veränderungen
des vom Schweißlichtbogen zu überbrückenden Spaltes auf einem Minimum zu halten.und
damit Verluste von Schweißmaterial, Flußmittel usw. weitgehend einzuschränken. In
der Praxis ist es jedoch unmöglich, diese Bahn a genau parallel mit der Plattenoberfläche.zu
halten.
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Obgleich das Joch in guter Balance gehalten ist, kann es nur sehr
schwer von gewissen kleinen Neigungsänderungen abgehalten werden. Derartige Neigungen
treten z. B. auf, wenn der Bedienungsmann an der inneren Arbeitsbühne 01 auf einem
Punkt steht oder sitzt, welcher weiter von dem Mantelblech entfernt ist als der
Standpunkt des Bedienungsmannes auf der äußeren Arbeitsbühne 02. Aus diesem Grunde
und auch wegen der unterschiedlichen Gewichte der verschiedenen Bedienungsleute
wird das Tragjoch wahrscheinlich von Zeit zu Zeit mehr oder weniger aus der idealen
Lage kommen. Eine besonders große Unbalance wird durch das Gewicht der nicht dargestellten
elektrischen Kabel hervorgerufen, die zur Stromzuführung z. B. für die Schweißgeräte
erforderlich sind. Ein solches Zusatzgewicht ist schaubildlich bei E an der inneren
Arbeitsbühne 01 dargestellt. Dieses verursacht eine nach auswärts gerichtete Kraft
p auf den unteren Teil des Joches und' eine schräg nach einwärts zu gerichtete Kraft
q auf seinen oberen Teil. Diese Kräfte müssen die Blechplatten übernehmen, die durch
die Führungsrollen 26 an den unteren Teilen der Tragjoche und die Tragrollen
27 an ihren oberen Teilen Kontakt bekommen. Diese Kräfte p und
q können leicht Verbiegungen von Teilen der Jochverbindung hervorrufen, wenn
diese Verbindung in an sich erwünschter Weise leicht gebaut und einfach bedienbar
ausgebildet ist. Weiter ist wichtig, daß diese Kräfte danach streben, die gesamte
Jochverbindung in einem solchen Maß zu neigen, wie dies entweder durch das Zurückspringen
oder Nachdrücken zwischen den beiderseits gegenüberliegenden Führungsrollen
26 oder, zwischen den Spurkränzen 28 der Tragrollen 27 möglich
ist. Die zuerst erwähnte Relation kann leicht auf einem vernachlässigbar kleinen
Wert gehalten werden, aber die zweite Krafteinwirkung muß praktisch in einem wesentlich
gesteigerten Umfang zulässig sein, wenn die Jochverbindung wirklich praktisch anwendbar
sein soll.
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Die Ursache dieser Erscheinung basiert auf dem Umstand, daß die übereinander
aufgebauten Blechplattenringe R1, R2 und R3 gewöhnlich mit nach oben abnehmender
Plattehstärke ausgebildet sind, und zwar einmal wegen der bekannten Verhältnisse
des hydrostatischen Druckes und zum anderen wegen der Wirtschaftlichkeit der Herstellung.
Demzufolge ist es in der Praxis notwendig, bei Arbeitsbühnen der vorliegenden Art
die Tragrollen so auszugestalten, daß sie in der Lage sind, über Stirnflächen von
Blechplatten jeder Art und Stärke laufen zu können. Mit anderen Worten, die Spurkränze
a8 dieser Tragrollen müssen so weit voneinander entfernt vorgesehen sein, daß sie
sich noch über die am tiefsten gelegene und größte Plattenstärke R1 führen lassen.
Daraus folgt, daß die weiter oben vorgesehenen und schmaleren Platten R2 oder R3
zwischen diesen Spurkränzen eine ungenaue Lage haben müssen.; z. B. kann ein Spurkranz
an der äußeren Oberfläche der Blechplatte etwa entsprechend Fig. 7 oder an der inneren
Oberfläche eines Bleches anliegen, wie in Fig. 8 gezeichnet. Diese Verhältnisse
können nur geringfügig durch den Versuch verbessert werden, eine bevorzugte seitliche
oder dazwischenliegende Lage dadurch zu erhalten, daß die zwischen den Spurkränzen
liegende Mantelfläche der Führungsrollen ein geeignetes Profil erhält. Es ist in
der Praxis unvermeidlich, daß nach einwärts oder auswärts gerichtete Verlagerungen
auf einen oder beide Radkränze a7 im üblichen Betrieb auftreten, während die Führungsrollen
a6 an den Oberflächen der Blechplatten anliegen.
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Derartige Verlagerungen und daraus resultierendes Neigen bzw. Kippen
kann entweder ausgeglichen oder aber auch verstärkt werden durch die schwachen Ausbauchungen
oder Unregelmäßigkeiten, die in den Blechplatten selbst bei ihrer Fertigung entstehen.
Die Platten können sowohl nach einwärts als auch nach auswärts kleine, in der Vertikalen
verlaufende Wölbungen in der Plattenoberfläche aufweisen, wie dies mit starker Übertreibung
in Fig. 6 dargestellt ist.
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Auf diese Weise kann die Führungsbahn 'für das Schweißwerkzeug geringfügig
von der Plattenoberfläche abweichen, weil die übliche vertikale Richtung der Führungsbahn
sich in eine davon abweichende Richtung x neigt und/oder weil die übliche, gerade-
vertikale Oberfläche b sich örtlich in eine Kurve y ändert.
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Darüber hinauskann sich die Jochverbindung in der Horizontalen um
gewisse Beträge verlagern, ohne daß sie sich seitlich neigt, wie dies in den Fig.
7 und 8 gezeigt ist. Es sei angenommen, daß vor einer solchen Verlagerung die Basislinie
des Schweißwerkzeuges T eine geeignete Entfernung C von der Plattenoberfläche b
aufweist, wodurch ein ordnungsgemäß arbeitender Unter-Pulverlichtbogen X (Fig. 7)
in einem Flußmittelbad Z unterhalten werden kann. Die Verlagerung in die Stellen
nach
Fig. 8 verursacht ein Wachsen dieser Entfernung c (Fig. 7) auf das Maß d (Fig. 8),
wodurch sich ein Spalt e zwischen dem Schweißelektrodenende und der Flußmittelschmelze
auf der einen Seite und der Blechplattenoberfläche b auf der anderen Seite bildet.
Unter solchen Bedingungen ist ein ordnungsgemäßes Schweißen unmöglich.
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Fig:9 zeigt die Art, in welcher diese Erscheinungen ausgeglichen werden.
Die zwei Führungsbalken 25 sind hier an ihren Kopfenden in einem starren Halterrahmen
Y über einen Verbindungskörper am Fahrgestell29 gehalten. Dieses Fahrgestell ist
weiter mit einem Paar Beinen 30, welche die Platte P1 überfassen, starr verbunden
und bildet so den oberen Teil des Tragjoches Y1. Ein ähnliches Paar von Beinelf
31 überfaßt die Platte P2 und bildet so das zweite Tragjoch Y2. An jedem
Bein 30 ist ein starres Lager 32 oberhalb und quer zur Platte P1 eingebaut
als Träger für eine Tragrolle 27. Ein ähnliches Lager 33 ist zwischen den Beinen.3r
für die andere Tragrolle 27 vorgesehen. Auf diese Weise sind die Tragrollen 27 fest
mit dem Fahrgestell 29 und damit mit dem Arbeitsjoch Y verbunden. Solange die oberen.
Stirnränder der Platte P1 und P2 horizontal liegen, was den normalen Fall darstellt,
, sind die Führungsbalken *25 sicher in einer Ebene senkrecht zu dieser horizontalen
Stirnfläche gehalten. Innerhalb dieser, Ebene können diese Balken 25 jedoch ihre-
Lage ändern, und zwar in der Weise, wie dies in den Fig. 6 und 8 gezeigt ist. Solche
Veränderungen müssen ausgeglichen werden.
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Zu diesem Zweck erhält das Schweißwerkzeug T einen den Schweißkopf
tragenden Rahmen, der so aufgehangen ist, daß er in der obengenannten Ebene zu schwingen
vermag. Ein Gleitkörper 34, der schematisch als Hülse gezeigt ist, umfaßt den Führungsbalken
25 und ist durch Keil und Keilnut 35 am Verdrehen gehindert. Die schwenkbare Aufhängung
ist mit Hilfe des Schwenkarmes 36 gesichert, der starr am Gleitkörper 34 befestigt.
ist und sich in der Horizontalen in einer Ebene parallel zu einer Tangente an die
anliegende Werkstückoberfläche erstreckt. Ein Schwinggestell 37 sitzt über ein Paar
Lagerkörpern 38 auf dem Schwenkarm 36. Dieses Schwinggestell 37 wiederum trägt ein
anderes Lager 39, welches parallel zum Schwenkarm 36 verläuft und dem Schweißkopf
4o als Schwenklager dient. Auf diese Weise ergibt sich ein Paar parallel verlaufender
Schwenkzapfen 36. und 39, wodurch erreicht ist, daß die Schweißeinrichtung in gleichmäßiger
Berührung mit der Plattenoberfläche stehen kann, unabhängig von der sich ändernden
Lage der Führungsbalken und/oder der Plattenoberfläche.
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In den Fig. zo bis 21 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung
nach der Anmeldung dargestellt. Besonders werden hierzu die Fig. to bis 12 betrachtet.
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Das Arbeitsjoch Y ist hier mit einem Paar aufwärts stehender Führungsbalken
41 ausgerüstet, welche einen quadratischen Querschnitt aufweisen, wobei die Kanten
gegenüber dem Fahrgestel129 über Eck angeordnet sind. Eine derartige Führung kann
z. B. dadurch hergestellt werden, daß zwei L-förmig ausgebildete Balken an ihren
Kopfflächen miteinander verschweißt sind. Die eigentlichen, sehr genau hergestellten
Führungskanten dieser Balken liegen vorzugsweise in der vertikalen Ebene parallel
zur zugeordneten Plattenoberfläche. Eine formschlüssige Verbindung zwischen jedem
Führungsbalken 4 1 und dem Fahrgestell 29 kann auch durch zwischengelegte Platten
und Verbindungsglieder 42, 43 hergestellt werden, derart, daß die eigentlichen Führungsprismen
44 nicht behindert sind. Auf diese Weise können genau parallel verlaufende Führungsprismen
mit einem Minimum an Aufwand bei der eigentlichen Fertigung hergestellt und auch
im Betrieb dauernd instand gehalten werden.
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Um das Verladen und die Handhabung zu vereinfachen, können die Führungsbalken
4r aus in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Teilen bestehen, die durch Längsbolzen
45 fest miteinander verbunden sein können.
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Das Fahrgestell 29 endet, gesehen in der Längsrichtung, an der einen*
Seite in dem Kopf 46, an welchem nach abwärts führende Beine 47 angebracht sind,
welche die auf der Platte P1 sitzende Führungsrolle 27 tragen. Das Kopfende 47 nach
der anderen Seite hin mit seinen Beinen 49 trägt die Führungsrolle 27 für die Platte
2.
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Bei den in der Praxis vorkommenden zu schweißenden Tankkonstruktionen
ist es manchmal unvermeidbar, daß der obere Rand der Platte P, ein wenig oberhalb
oder unterhalb des Randes der benachbarten Platte P2 verläuft. Ein geringer Höhenunterschied-von
etwa 3 mm wird für angängig gehalten, wenn das übliche Schweißverfahren angewendet
wird. Beim Arbeiten mit einem automatischen Schweißwerkzeug im Sinne der Anmeldung
kann auch eine so geringe Differenz nachteilige Folgen haben. Wenn z. B. die Tragrollen
27 in ungefähr i,2 bis 1,5 m Entfernung voneinander vorgesehen sind und wenn die
senkrechte Schweißnaht ungefähr 2,5 m lang ist, wird der jeweilige Führungsbalken
bis zu etwa 6 mm schief zur Schweißnaht liegen. Diese Differenz ist unangenehm;
deshalb ist eins der Tragbeine 47 oder 49 mit einer mikrometerartig wirkenden Höhenverstelleinrichtung
5o ausgerüstet.
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Diese Einrichtung ist deutlich in den Fig. zo, 13
und 14 dargestellt;
sie besteht aus einer Handkurbel 51, die in geeigneter Form bei 52 gelagert ist
und eine Schnecke 53 antreibt, die bei 54 federbelastet sein kann. Die Schnecke
53 kämmt mit einem Schneckenrad 55, welches auf einem verhältnismäßig dünnen Zapfen
56 sitzt, .der exzentrisch und achsparallel in einen starken Zapfen 57 übergeht,
der sich durch eine der Lagerbüchsen 32 im Tragjoch Y1 erstreckt. Die zugehörige
Tragrolle 27 ist auf einem Zapfenlager 58 drehbar gelagert, welches vom abgesetzten
Schulterteil 59 des Zapfens 57 getragen ist.
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Weiter erstreckt sich das Schulterteil 59 durch die zweite
Lagerbüchse 32 im zugeordneten Tragjoch, wobei dieses Teil in-geeigneter Weise bei
6o
drehbar gelagert ist. Die exzentrische Lage der Schneckenradachse
56 an der Laufrollentragachse 57 und 59 soll vorzugsweise insgesamt eine Höhenveränderung
von ungefähr 6 mm ermöglichen, so daß bei einer üblichen Schneckenübersetzung von
4o : a zwischen den Teilen 53 und 55 im Mittel zehn Umdrehungen der Handkurbel 51
erforderlich sind, um das Joch selbst um 1,5 mm gegenüber der entsprechenden Tragrolle
anzuheben oder tiefer einzustellen. Zu diesem Zweck ist ein sehr genaues mikrometerartig
arbeitendes Einjustieren durch sehr einfache Mittel vorgesehen, wodurch verhindert
wird, daß die Führungssäulen 41 ihre parallele Lage zur Projektion der Schweißnaht
h in einer Ebene verlieren, die parallel mit der Plattenoberfläche ver-3äuft.
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Selbstverständlich ist es ebenso wichtig, daß diese Führungssäulen
und insbesondere das Führungsprismenpaar 4 an jeder dieser Säulen gegen Aastische
Verlagerungen geschützt werden, die einen solchen Umfang annehmen könnten, der sich
störend auf die Wirksamkeit der Führung des Schweißkopfes auswirken würde. Zu diesem
Zweck sind gewisse Einrichtungen am Fahrgestell und den Tragjochen vorgesehen, die
hier im Beispiel beschrieben sind. Diese Einrichtungen reduzieren den Einfluß derjenigen
Kräfte auf ein Minimum, die dazu neigen, :entweder ein Verbiegen oder ein Verdrehen
der Führungsbalken 41 bei der üblichen Handhabung zu verursachen. Die Gefahr des
Durchbiegens ist zusätzlich noch durch ein anderes Mittel verringert, welches noch
beschrieben wird, wodurch das Gewicht des Schweißkopfes und der',-dazwischenliegenden
zugehörigen Teile im wesentlichen daran gehindert wird, irgendwelche feststelllaaren
FIebelmomente auf die Führungsbalken 41 auszuüben.
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Selbst der geringe Preßdruck, der zwischen dem Schweißkopf und den
Stahlplatten vorhanden ist, bedingt unvermeidlich eine gewisse Verdrehung des Führungsbalkens
41. Diese Gefahr der Verdrehung des Führungsbalkens ist jedoch in einem erheblichen
Umfang durch eine verankernde Stütze 61 beseitigt, die einerseits an der Rückseite
des Führungsbalkens unterhalb der Verbindungsglieder 42 und 43 befestigt ist und
an der anderen Seite an einem geeigneten Teil des Tragjoches Y1 oder Y2 oder auch
beider Joche. Diese verankernde Stütze 61 ist in den Fig.4, 11 und i2 zu sehen.
Wie dargestellt, ist die Stütze 61 mit dem Tragjoch in Höhe der Zone 62 verbunden,
die denjenigen Teil des Joches bildet, welcher die Büchse 63 enthält, die zur Aufnahme
der Träger 64 für die entsprechenden Führungsrollen 26 dient. Auf diese Weise ist
die Stütze 61 an den besonders kräftig ausgebildeten Teilen der gesamten Stabilisierungseinrichtung
befestigt. Die Träger 64 für die Führungsrollen 26 sind mit Schraubengewinde 65
versehen und damit einstellbar, so daß sie sowohl gegeneinander als auch hinsichtlich
ihrer Aufnahmebüchsen verschiedene Entfernungen aufweisen können und den verschiedenen
Stärken der Platten P1 und P2 angepaßt werden können sowie den unterschiedlichen
Lagen der Tragrollen auf dem oberen Rand der Platten.
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Nun zur Betrachtung der Fig. 15.
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Die Führungsbalken 4i-44 erstrecken sich nach abwärts bis kurz oberhalb
der Bedienungsbühne 66 für den Bedienungsmann, die vorzugsweise über Ständer 67
in den Büchsen 63 der Tragjoche 47-49 gehalten ist. Die Halterung bei 63 ist vorzugsweise
in an sich bekannter Weise einstellbar eingerichtet, um ein Anpassen an unterschiedliche
Gesamtlängen der Führungsbalken 41 sowie unterschiedliche Plattenhöhen und damit
unterschiedliche Längen der vertikal verlaufenden Schweißnähte zu ermöglichen.
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Diese allgemeine Gruppierung zwischen den drei Jochen und der Bedienungsbühne
ist insbesondere aus den Fig. 3 und 4 klar ersichtlich.
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Bei der praktischen Ausführung können, was nicht dargestellt ist,
Leitern vorgesehen sein, wodurch der Bedienungsmann den auf- und abwärts verläufenden
Bewegungen des Schweißwerkzeuges folgen und Zugang zu den Teilen erhalten kann,
die von Zeit zu Zeit nachgesehen und kontrolliert werden müssen.
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Ein in eine Vertikale gerade ausgerichtetes Paar von Führungsrollen
68 und 69 gleitet entlang dem rechtsseitigen Führungsprisma 44 und ein ähnliches
Paar Rollen 70, 71 entlang dem linksseitigen Führungsprisma 44. Diese vier Rollen
sind an einem starren Hubkörper 72 montiert, so daß sie über die zwei aufwärts gerichteten
Führungsprismen 44 frei geführt werden können, jedoch ohne merkliche Lageveränderung
innerhalb der gemeinsamen Ebene der Führungsro'len. Zu diesem Zweck sind übliche
mikrometerartig einstellbare Justiereinrichtungen 73 für die links liegenden Führungsrollen
70, 71 vorgesehen.
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Der Hubkörper 72 trägt den Schweißkopf 74, die Flußmittelzufuhr 75
und die eigentliche, als Schweißschuh 76 bezeichnete Schweißeinrichtung. Dieser
Schweißschuh ist der wichtigste Teil des gesamten Gerätes und wird mit Elektrodenmaterial
aus dem Schweißkopf 74 und mit Flußmittel aus dem Trichter 75 durch nachgiebige
Rohrleitungen 77 und 78 gespeist.
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Um Störungen mit dem Führungsbalken 41 zu vermeiden, ist der Schweißschuh
76, wie dargestellt, an einer Seite des Hubkörpers 72 angeordnet. Weiter ist es
auch im Interesse einer stabilen Bauart erwünscht, den Schweißkopf 74 und den Flußmitteltrichter
75 an oder in der Nähe der gleichen Seite des Hubkörpers zu installieren. Auf diese
Weise liegen allerdings die hauptsächlichen Teile 72, 74, 75 und 76 des .Schweißgerätes
nicht symmetrisch zum Hubkörper. Überdies unterliegt der Schwerpunkt der aus den
Teilen 72, 74, 75 und 76 gebildeten Baueinheit leichten Veränderungen infolge der
abnehmenden Gewichte des Flußmittels und des Schweißdrahtes. Die daraus resultierenden
Veränderungen der Lage des Schwerpunktes kann jedoch in engen Grenzen gehalten werden.
Der Hubkörper und die daran angebauten Teile sind vorzugsweise über biegsame Tragmittel,
wie etwa
eine Kette 79, aufgehängt, wobei die Verbindung zwischen
diesen Mitteln und dem Hubkörper z. B. über geeignete -Klammern 8o (Fig. 16) erfolgt,
die am besten ungefähr in Höhe des Schwerpunktes des gesamten zu hebenden Körpers
liegt. Auf diese Weise ist die- Biegungsbeanspruchung des Führungsbalkens 41 - auf
ein Minimum reduziert.
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Das obere Ende jeder Kette 79 läuft, wie die Fig. io darstellt, über
ein am Fahrgestell 29 gelagertes, antreibbares Kettenrad 81. Ein Hubmotor 82 ist
.zu diesem Zweck vorgesehen. Zweckmäßig ist zwischen diesem Hubmotor und jedem Kettenrad
eine Kupplung 83 eingebaut, um jede erforderliche gegenseitige Lageveränderung zwischen
den Schweißschuhen 76 an beiden Außenseiten der Tankplatten zu ermöglichen und damit
eine geeignete Kontrolle der Wärmeaufnahme und anderer Schweißbedingungen zu erhalten.
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Es sei darauf hingewiesen, daß der Hubkörper und die daran angebrachten
Teile in eine Höhenlage gebracht werden können, die im wesentlichen mit der Lage
übereinstimmt, welche die Laufrolle 27 und die Fahrgestellteile47 .und 29 sowie
der oberste Teil des Führungsbalkens 41 einnehmen. Dadurch werden Störungen zwischen
der freien Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen 68 bis 71 und der starren Verbindung
zwischen dem Führungsbalken 41_ mit dem Fahrgestellrahmen 29 vermieden. In gleicher
Weise ist durch die Verankerung 61; die mit der Rückseite des Führungsbalkens 41
verbunden ist, jede Störung durch Verdrehung ausgeschlossen. Mit anderen Worten
ausgedrückt, wird der Führungsbalken von dem Hubkörper und den daran vorgesehenen
Führungsrollen nach Art einer C-Klammer umfaßt, und zwar von der Vorderseite her,
während die formschlüssige Verankerung des Führungsbalkens an dessen Rückseite vorgesehen
ist. So erleichtert der quadratische Teil des Führungsbalkens 41 nicht nur die genaue
Ausrichtung der Führungsprismen relativ zueinander, sondern auch eine feste und
starre Jochverbindung.
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In den Fig. 16 und 17 ist die wichtige Ausgleichslagerung für die
eigentliche Schweißeinrichtung dargestellt. Ein Tragarm 84 ist starr am Hubkörper
72 befestigt, vorzugsweise, wie dargestellt, rechts vom Führungsbalken 41 und so,
daß er nicht die Auf- und Abwärtsbewegung des Hubkörpers stören kann. Der Tragarm
84 endet in Lageraugen 85. Diese tragen eine Achse 86 konsolartig zum Hubkörper
und rechtwinkelig zu diesem, wobei diese Achse 86 horizontal verläuft und parallel
zu der Ebene ausgerichtet ist, in welcher die Führungsrollen 68 bis 71 liegen, welche
ihrerseits annähernd parallel mit der Plattenoberfläche B sein kann, wie weiter
oben ausgeführt worden ist. Um jederzeit Störungen dieser durchaus annähernd erreichbaren
Parallellage auszugleichen, ist auf Achse 86 ein Schwenkrahmen 87 (Fig. 2o, 21)
gelagert; welcher gebildet ist durch zwei in der Horizontalrichtung voneinander
entfernt angeordnete Schwenkglieder 88 und 89. -Der Schwenkrahmen 87 ist in der'
Seitenansicht ungefähr L-förmig ausgebildet und derartig montiert, daß der Schwerpunkt
des Rahmens vor der Achse 86 liegt, wodurch sich der Rahmen durch die Schwerkraft
auf die Plattenoberfläche hinneigt.
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Der schwerste Teil, der auf dem dargestellten Schwenkrahmen vorgesehen
ist, ist der Schweißkopf 74. Es sind jedoch viele Abänderungen hinsichtlich
dieser Gestaltung möglich. Die Größe der Neigungskraft kann beispielsweise durch
ein veränderliches Gegengewicht 9o am Schwenkrahmen 87 eingestellt werden.
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Es ist erwünscht, die vertikale Entfernung zwischen der Achse 86 und
dem Schweißschuh 76 mit Rücksicht auf eine kompakte Bauart kurzzuhalten. Allerdings
darf diese Entfernung nicht weniger als 0,3 bis o,6 m betragen, weil sonst das erforderliche
vorwärts -und rückwärts gerichtete Pendeln zu unerwünschten und ungenauen Bewegungen
des Schweißschuhes führen könnte.
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Die vorzugsweise konstruktive Ausgestaltung des Schweißschuhes entspricht
im wesentlichen früheren Vorschlägen (USA.-Patente 2 673 916 und
2 677 o36), wonach der Schweißschuh eine Lichtbogenkammer 9i urnfaßt, die
mit Elektrodenmaterra1 und Flußmitteln durch die Röhren 77, 78 gespeist wird. Hierzu
sind insbesondere die Fig. 17, 18 und i9 zu vergleichen.
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Ein Band 92 läuft durch die Kammer 9i und über die Rinne 93 an der
vorderen Stirnseite des Schweißschuhes 76. Um die Lichtbogenkammer 9i und die Rinne
93 bilden zu können., weist der Schweißschuh ein Paar Seitenbleche 94 und 95 und
ein dazwischenliegendes festes Tragband 96 auf. Die Ausrüstung des Schweißschuhes
kann durch besondere Einrichtungen, Apparate u. dgl. ergänzt werden, welche nicht
dargestellt sind und hier nicht besprochen zu werden brauchen.
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Es ist jedoch wichtig, der Traverse 97 Aufmerksamkeit zu schenken,
welche die Seitenbleche 94, 95 und das Tragband 96 des Schweißschuhes 76 durchdringt.
Dadurch ist der Schweißschuh auf der Achse 98 schwenkbar gelagert, die in ihrer
Richtung parallel zur Lagerachse 86 für den Schwenkrahmen 87 ausgerichtet und als
Konsole am Bodenteil des Schwenkrahmens 87 ausgebildet ist. Diese Achse 98 ist zwischen
dem Kopf und dem Bodenende der Rinne 93 angeordnet, während die Achse 86 zweckmäßig
oberhalb des Kopfendes der besagten Rinne liegt.
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Die Wirkung dieser zweifach schwenkbaren Aufhängung 86, 98 wird klar
aus der Betrachtung der Fig. 2o und 21. Üblicherweise verläuft die Richtung der
Führungsprismen 44 in der Vertikalen und parallel mit der vertikal ausgerichteten
Plattenoberfläche b. Solange diese Bedingung erhalten bleibt, besteht eine bestimmte
Entfernung E zwischen der Schwenkrahmenlagerachse 86 und der Plattenoberfläche b,
und die vordere Stirnseite des Schweißschuhes ist in ordnungsgemäßer Berührung mit
der Plattenoberfläche. Aus den weiter oben dargelegten Gründen kann sich die Entfernung
E z. B. in eine geringere Entfernung e ändern. Durch die Schwenkrahmenaufhängung
des
Rahmens 87 bleibt jedoch die geeignete Berührung zwischen dem Schweißschuh und der
Plattenoberfläche ungestört.
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Es ist nun möglich, daß die vertikal verlaufende Plattenoberfläche
b sich in eine Neigung Y wandelt, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist,
mag diese Ausbauchung nun nach vor- oder rückwärts verlaufen. Selbst ein verhältnismäßig
großer Umfang solcher Oberflächenunebenheiten wird durch die zusätzliche Achse 98
kompensiert.
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Der Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung wird wie folgt durchgeführt,
wobei in der nachfolgenden Beschreibung noch weitere Hilfseinrichtungen erläutert
werden. Gewöhnlich wird die in den Fig. 3 und .4 als Einheit gezeigte Einrichtung
entsprechend dem Konstruktionsplan als zusammenhängender Baukörper vorliegen, wenn
auch die verhältnismäßig kleinen Teile, wie etwa der Schweißschuh 76 oder selbst
der gesamte Schwenkrahmen 87, für diesen sowie die daran weiter installierten Teile
zweckmäßig getrennt gehandhabt 'werden, um zufällige Beschädigungen dieser empfindlichen
Teile bei dem Aufsetzen der gesamten Einrichtung zu vermeiden. Auch die Arbeitsbübne
66 und deren Ständer 67 können getrennt gehalten und in der jeweils gewünschten
vertikalen Ausrichtung an Ort und Stelle eingebaut werden, um so eine weitgehende
Anpassung an die persönlichen Wünsche des Bedienungsmannes möglich zu machen. Gleicherweise
sollten auch die Führungsbalken 41, wenn sie aus mehreren Einzelteilen gebildet
sind, am besten erst nachträglich eingebaut und über die Bolzen 45 ausgerichtet
werden, um auch so eine Anpassung an die individuelle Arbeitsweise sicherzustellen.
Die gesamte aus den drei Jochen Y, Y1, Y2 und den starren Verbindungsgliedern zusammengebaute
Einrichtung wird von einem Kran erfaßt, und zwar entweder durch Einhängen in das
Auge 99 oder eine sonstige Aufhängeeinrichtung, und dann im Grätschsitz auf die
zusammenzuschweißenden Blechplatten abgesenkt, bis die Tragrollen 27 aufliegen.
Während dieser Absenkbewegung werden die Führungsrollen 26 zweckmäßig so gedreht,
daß sie in vertikal liegenden Ebenen verlaufen. Sie werden dann in ihre übliche
horizontale Lage zurückgedreht, und anschließend wird die gesamte Einheit entlang
dem oberen Rand der Platten durch geeignete Kräfte fortbewegt, und zwar entweder
von Hand, mechanisch oder elektrisch, und.zwar so lange, bis ein am Schweißschuh
angebauter und diesem gegenüber ausgerichteter Zeiger ioo (Fig. 18) anzeigt, daß
der Schweißschuh sich in der richtigen Lage zu der Naht befindet, die geschweißt
werden soll. Um dieses Einrichten zu erleichtern, kann eine der Tragrollen 27 mit
einer geeigneten mikrometerartigen Verstellung loi (Fig. 13) ausgerüstet sein. Weiter
ist es erwünscht, mit Hilfe des Zeigers ioo festzustellen, ob die Naht für die Schweißraupe
h genau vertikal verläuft. Dies kann verhältnismäßig einfach dadurch erreicht werden,
daß der Schweißschuh auf und ab geführt wird, gegebenenfalts zugleich mit der Schweißkontrolle.
Wenn es erforderlich ist, kann auch eine geringfügige Abweichung der Schweißnaht
von der Lotrechten mit Hilfe der Höhenverstelleinrichtungen 50 (Fig. io) ausgeglichen
werden. Wenn diese Vorbereitungen vollendet sind, wird der gesamte Jochmechanismus
gegen jede weitere Bewegung und Schwingung entlang der Plattenoberfläche blokkiert,
z. B. dadurch, daß die Führungsrollen 26 wieder in vertikale Ebenen gedreht oder
mechanische, elektrische oder sonstige Hilfsmittel eingesetzt werden. Der Hubkörper
72 wird in die geeignete Ausgangslage verfahren, zweckmäßig bis zum unteren Ende
seiner Führungsbahn, der Trichter 75 mit der erforderlichen Flußmittelmenge beschickt
und der Schweißkopf 74 mit dem erforderlichen Vorrat an Elektrodendraht. Anschließend
wird dann der Apparat durch Betätigen des Startknopfes io2 (Fig. 15) ausgelöst,
wodurch in bekannter Weise über geeignete, nicht dargestellte Geräte der Arbeitsablauf
an der einen oder an beiden Seiten der Blechplatte eingeleitet wird. Der Flußmittelzufluß
wird in Tätigkeit gesetzt und der zur Bildung des Lichtbogens erforderliche Strom
zur Einwirkung auf die Schweißelektrode in der vorgesehenen Weise eingeschaltet
und der Schweißschuh 76 über deren Trageinrichtung mit Hilfe der Hubeinrichtung
79, 81, 83, 82 in Bewegung gesetzt. Die Art und Weise, in welcher die Schweißung
der vertikalen Nähte durchgeführt wird, braucht hier nicht beischrieben zu werden,
Wenn der Schweißschuh 76 mit seiner Trageinrichtung am Ende der Führungsbahn angekommen
ist, wird die PIubbewegung, der Schweißkopf usw. automatisch oder von Hand abgeschaltet.
Die Tragjoche werden z. B. durch Zurückdrehen der Führungsrollen 26 in horizontalen
Ebenen -wieder entblockt und dann die .gesamte Einheit zur nächsten vertikalen Schweißnaht
v erfahren, wo der Arbeitsablauf in der oben beschriebenen Weise wiederholt wird.
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Entweder während oder zwischen den Schweißoperationen können sich
die Arbeitsbedingungen in verschiedener Hinsicht verändern, z. B. durch die fortschreitende
Abnahme des Eelektrodengewichtes und/oder der Entleerung des Flußmittels bzw. dem
Wiederersetzen verbrauchter Arbeitsmittel an einer von beiden Seiten der Maschine
oder weil eine zusätzliche Kabellänge zur elektrischen Stromzuführung angeschlossen
werden muß oder aus verschiedenen anderen Gründen. In solchen Fällen und auch beim
Vorhandensein von Oberflächenungenauigkeiten der Blechplatten ergeben sich variable
Bedingungen, die im allgemeinen an den Fig. 6, 8 und 21 .in ihren typisch zusammentreffenden
Wirkungen dargestellt sind. Daraus resultiert von Zeit zu Zeit eine geringfügige
Veränderung der Lage des Schwenkrahmens 87 und/oder des Schweißschuhes 76 gegenüber
der genauen Ausrichtung, was wegen der konstruktiven Ausbildung der entsprechenden
Lager 86 und/oder 98 ohne nachteilige Wirkung ist.
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In vielen solcher Fälle ist der Umfang dieser Verlagerungen verglichen
mit den allgemeinen Dimensionen der gesamten Apparatur gering, aber
größer
verglichen mit dem Durchmesser der Elektroden und vornehmlich hinsichtlich der Durchmesser
der Flußmittelteilchen.
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Ein wichtiges Ergebnis dieses selbsttätigen Ausgleichs von Unregelmäßigkeiten
ist, daß ein im wesentlichen gleichmäßiger Druck zwischen dem die Schmelze haltenden
Tragband 93 (Fig. i9) und der Plattenoberfläche aufrechterhalten bleibt. Dieser
Druck leitet sich von dem im wesentlichen konstanten Gewicht des Schwenkrahmens
87 und den daran.installierten Teilen ab. Dieser Umstand ist äußerst -wichtig, um
eine einheitliche fehlerfreie und vertikal verlaufende Schweißnaht Y hervorzubringen.
Die Gleichförmigkeit des äußeren Druckes wird allein aufrechterhalten durch das
Lager 84 und die Gleichförmigkeit der Druckverteilung durch das zusätzliche Lager
98.
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Es ist einleuchtend, daß geeignete Sicherheitsvorrichtungen vorgesehen
werden können,-z. B. um eine zufällige Bewegung oder ein Senken der Hubeinrichtung
im Fälle eines mechanischen Versagens des Hubmechanismus zu verhindern. Auch kann
die gewünschte Gleichmäßigkeit und Verteilung des Druckes auf verschiedene unterschiedliche
Weise erreicht werden, sö daß selbst größere Abweichungen vom Normalen möglich sind
mit manchen anderen Einrichtungen und Verfahrensmerkmalen, als: den hierin beschriebenen.