DE1958392C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stabelementen für Raumfachwerke - Google Patents

Description

50 letztere in einer Maßlehre auf das Längenausmaß des

fertigen Stabelements eingestellt und nach dem Zentrieren des Hohlstabes auf den beiden Endstücken die Bauteile zunächst provisorisch zusammengeheftet. Die zusammengehefteten Bauteile wurden anschlie-55 ßend auf Maßhaltigkeit überprüft und gegebenenfalls ** nachbearbeitet, und erst dann erfolgten die Ring-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und schweißungen an den Überlappungen zwischen dem eine Vorrichtung zur Herstellung von Stabelementen Hohlstab und den Endstücken. Schließlich hat man für Raumfachwerke, bestehend aus einem Hohlstab das fertige Stabelement nochmals auf Maßgenauig- und zwei Endstücken, wobei der Hohlstab auf oder 60 keit kontrolliert und erforderlichenfalls zusätzlich in die Endstücke geschoben, der Abstand der End- nachbearbeitet. Diese wiederholten Fertigungskonstücke auf das Längenausmaß des fertigen Stabele- trollen, Nachbearbeitungsvorgänge zur Erzielung gements eingestellt und der Hohlstab gegenüber den nauer Stablängen und das Umspannen der Werk-•xial arretierten Endstücken zentriert wird sowie alle stücke sind jedoch für eine wirtschaftliche Massenruhenden Teile geheftet und anschließend unter Dre- 65 fertigung solcher Stabelemente nicht tragbar. Außerhen die Ringschweißungen an den Überlappungen dem erforderte diese Art der Herstellung der Stabzwischen dem Hohlstab und den Endstücken ausge- elemente hochqualifizierte und dementsprechend teuführt werden. ere Fachkräfte.

ankommt, was auch für die obigen Muffenrohrverbindungen gilt.

Ferner ist es auf dem Gebiet des Reibschweißens

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Schweißtechnik« von Schimpke-Hom, Springer-Ver-

3Js Voraussetzung für eine noch erfolgreichere An- lag, Berlin, Göttingen, Heidelberg 1950, Band H,

«enduag von Raumfachwerken in allergrößtem Um- S.268), die zusammengehörigen Teile ineinander

fang die Herstellung der Stabelemente mit den zu- bzw. aufeinander zu stecken und an der Oberlap-

gehörigen Knoten-Anschlußelementen weiter zu ver- 5 pungsstelle der Teile eine Ringschweißnaht anzubrin-

biäigen, sowie den Arbeitsaufwand in der Werkstatt gen. Weiterhin ist es bekannt (Fachbuch »Steigerung

and die Gesamtkosten für die Anschlußstücke und der Wirtschaftlichkeit und der Produktivität durch

die Schweißarbeit in der Werkstatt auf ein Minimum die Schweißtechnik«, Deutscher Verlag für Schweiß-

zu beschränken und außerdem die Schweißvorgänge technik GmbH, Düsseldorf 1957, aus der Fachbuch-

zur Herstellung der Stabelemente so zu gestalten, daß _xo reihe »Schweißtechnik«, Band 13, S. 98 und 99),

die fertigen Stabelemente eine optimale Genauigkeit Rundnaht-Schweißautomaten Jerart auszubilden,

besitzen und keine unerwünschten Vorspannungen daß sich das Werkstück an dem feststehenden

in das montierte Raumfachwerk gelangen. Schweißkopf vorbeidreht. Jedoch sind die Spannvor-

Die vorstehend umrissene Aufgabe wird gemäß der richtungen der bekannten Schweißautomaten für

Erfindung dadurch gelöst, daß die Endstücke in ]e 15 Werkstücke, beispielsweise Gasflaschen, ausgelegt,

eine drehbare axial-druckaufnehmende Aufnahme bei denen es nicht auf genaue Längenabmessungen axial unverschieblich eingespannt werden und sodann
die eingangs genannten Verfahrensschritte ohne Umspannen des gehefteten Stabelementes erfolgen, wobei

die beiden Ringschweißungen gleichzeitig und selbst- 20 bekannt (Buch: »Reibschweißen von Metallen«, tätig ausgeführt werden. Deutscher Verlag für Schweißtechnik CimbH. Dadurch wird die Schweißarbeit zur Verbindung Düsseldorf. 1967. aus der Reihe DVS-Bericlite. der Endstücke mit den Hohlstäben in Form von Roh- Band 2. S. 85). bei der Herstellung eines dreiteiligen ren oder Profilstäben von der Fertigkeit ausgebilde länglichen Bauelements das mittlere Teil durch ler, geprüfter, hochqualifizierter Schweißer unabhän- 25 Spannvorrichtungen nahe seinen beiden Enden festgig und außerdem im Vergleich zu dem herkömm- zuhilten. während die beiden Seitenstücke in entliehen Schweißverfahren erheblich verkürzt. Dies ist sprechend motorisch angetriebenen Aufnahmen so-Insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Ferti- wohl gedreht als auch axial gegen die Stirnseiten des gung der Stabelemente für Raumfachwerk-: industriell feststehenden mittleren Teils bewegt werden, um sie in einem Land ausgeführt werden soll, das einer- 30 dort durch Reibschweißen zu befestigen. Die dreneeits großen Bedarf an weitgespannten Raumfachwer- baren Aufnahmen stehen sich dabei koaxial gegenken, andererseits aber keine entsprechend hochquali- über. Zur Herstellung von Werkstücken mit sehr gefizierten Schweiß-Facharbeiter in genügender Anzahl nauen Längenabmessungen ist dieses Verfahren jedoch besitzt. Wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen wegen der für das Reibschweißen erforderlichen axi-Verfahrens bes.ehen darin, daß einerseits auch kleine 35 alcn Relativbewegung der einzelnen Teile nicht pe-Ungenauigkeiten der zusammenzusetzenden Teile ei- eignet, da die*e Relativbewegung zu praktisch nicht lies Stabelementes ausgeglichen werden, andererseits genau kontrollierbaren Längen bei den fertigen W erkdas fertige Stabelement vor dem Zusammenschrau- stücken führt. Außerdem genügen die durch Reibben mit den Knotenstücken eine optimale Genauig- schweißen erhaltenen Festigkeitswerte nicht ankeit aufweist, so daß keine unerwünschten Vorspan- 40 nähernd den Anforderungen und Vorschriften, weinungen in das montierte Raumfachwerk hineinkom- ehe an Stabelemente für Raumfachwerke gestellt werinen können. den. , .

Das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Zur Ausführung des erfindungsgemaUen ^vena"-

Erfindung ermöglicht es beispielsweise, Hohlstäbe in rens kann eine Vorrichtung verwendet werden, die Form von Rohren, die nur mit einer Genauigkeit von 45 gekennzeichnet ist durch je eine elektrische bcmitz-

1 oder 2 mm auf Länge zugeschnitten sind und kegel- gas-Schweißvorrichtung fur jede der Rmgscnweiiiun-

förmige Endstücke zur Aufnahme von Schraubver- gen mit selbsttätiger Schweißdrahtzufuhrung und

bindungen, die im Schmiedeverfahren hergestellt sind mindestens einem Antrieb fur die drehbaren Aut-

und infolgedessen ihrerseits in der Länge Maßdiffe- nähme- und Einspannvorrichtungen, deren Motor mit renzen von 1 bis 2 mm aufweisen, trotz dieser Maß- ₅o der Schaltung der elektrischen Schweißvornchtungen

abweichungen mit Zuverlässigkeit und selbsttätig so über ein Relais gekoppelt ist, das die^ Betätigung des zu verbinden, daß das fertige Stabelement eine Genauigkeit von s 0,1 mm aufweist. Gleichzeitig ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Ar .„...»..._..„ — —- ,.,..„,, _t-_s ■ beitszeit zur Herstellung eines Stabelements auf · ,« 55 stellung der Drehgeschwindigkeit des Werkstückes in

bis auf ^l/_äo der üblichen Arbeitszeit herabzudrücken Abhängigkeit von seinem Umfang ermöglicht, una

und dabei für die Steuerung und Beaufsichtigung der ferner durch mindestens einen am Fuhrungsbett De-

Herstellungsmaschine angelernte Arbeitskräfte an festigten, pneumatisch, hydraulisch oder elektro-Stelle von hochqualifizierten Schweißern einzusetzen. magnetisch betätigbaren Anschlag zur Zentrierung Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfah- 60 des Hohlstabes zwischen den beiden eingeschobenen

ren also auch eine solche Verbilligung bei der Her- Endstücken. Eine solche Vorrichtung kann fur die stllung von Stabelementen, daß die Gesamtwirtschaft- Fertigung von Stabelementen verwendet werden, die lichkeit außerordentlich gehoben wird. verschiedene Baulängen, verschiedene Stabdurch-

Zweckmäßig werden die Ringschweißungen unter messer und verschiedene Wanddicken aufweisen. Die einer Schutzgasatmosphäre ausgeführt. 65 Ausrüstung beider drehbarer Aufnahme- bzw. bin-

Zum Verbinden zylindrischer Teile, z. B. zur Her- spannvorrichtungen mit gleichlaufenden Antriebsstellung einer Muffenrohrverbindung, ist es zwar be- motoren ist vorteilhaft für die Herstellung sehr langer kannt (»Praktisches Handbuch der gesamten Stabelemente.

Antriebsmotors mit derjenigen der Schweißvorrichtungen synchronisiert, eine Geschwindigkeitsregelvorrichtung für den Antriebsmotor, die eine Ein-

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines einbaufertigen Stabelements, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht Gebrauch von der bekannten elektrischen Lichtbogenschweißung unter einer neutralisierenden Atmosphäre, die durch ein Schutzgas oder durch ein Schutzpulver erzeugt werden kann sowie von den bekannten Hilfsmitteln zum selbsttätigen Verschub des Schweißdrah- ,₅ tes.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Stabelement in F i g. 1 ist aus einem Hohlstab in Form eines Rohres 1 und zwei Endstükken2,3 in Form hohler Kegelstümpfe zusammenge- _ao setzt, an denen wiederum Gewindebolzen 4,5 mit Bexätigungsmuttern 6, 7 angebracht sind. Die Gewindebolzen dienen in bekannter Weise als Anschlußelemente, mittels derer das Stabelement mit nicht gezeigten Knotenstücken eines Raumfachwerks ver- _a5 bunden werden kann.

Die in F i g. 2 gezeigte Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt zwei am Boden 8 verankerte Ständer 9,10, die zwischen ihren oberen Enden zwei als Führungstvtt dienende Rohrell tragen, von denen in Fig. 2 nur eines zu ersehen ist. Auf den Fühningsrohren 11 sind Supporte 12 a. 126. 13 a und 136 axial verstellbar gelagert, die durch Stellschrauben 14 in ihrer jeweiligen Einstellage axial unverschieblich arretierbar sind. 'Die äußeren Supporte 12 α und 12 b tragen im Ausführungsbeispiel je eine drehbare axialdruckaufnehmende Aufnahme- und Einspannvorrichtung 15,16 für die Endstücke 2,3. Im Ausführungsbeispiel ist nur die eine Aufnahme- und Einspannvorrichtung 15 mit einem elektrischen Antriebsmotor 17 ausgerüstet. Es können aber auch beide Aufnahme- und Einspannvorrichtungen 15,16 mit gleichlaufenden Antriebsmotoren versehen sein, wie durch gestrichelte Linien in F i g. 2 angedeutet ist.

Die inneren Supporte 13a und Mb dienen jeweils zur Halterung einer elektrischen Schutzgas-Schweißvorrichtung 18.19 mit selbsttätiger Schweißdrahtzuführung. Die Schweißdrähte 20.21 sind auf drehbaren Rotten 22,23 aufgespult und werden zusammen y, mit des Schweißstromleitungcn 24.25 und den Zuführieitwigen 26,27 für das Schutzgas durch Rohre 28,29 in die Schwcißvorrichttntg 18.19 eingeführt. Der Antriebsmotor 17 ist mij^r gemeinsamen Schaltung (nicht gezeigt) der ek&trisat&aSchweißvorrichtung 18,19 über ein nicht gezetgtes^&gis gekoppelt, das die Betätigung des AntriebsmotonSSjnit derjenigen der Schweißvorrichtungen 18,19^|ptchronisiert. Außerdem ist für den Antriebsfnfiitor 17 eine

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SS nicht gezeigte Geschwindigkeitsregelvorrichtung vorgesehen, die eine Anpassung der Drehgeschwindigkeit des in den Vorrichtungen 15,16 eingespannten Werkstückes in Abhängigkeit von seinem Umfang zuläßt.

Zur Herstellung eines Stabelementes gemäß Fi g. 1 werden zunächst die beiden Gewindebolzen 4,5 in die Endstücke 3,2 eingesetzt, die dann ihrerseits in die drehbaren Aufnahme- und Einspannvorrichtungen 15,16 eingespannt werden. Anschließend wird das Rohr 1 auf die Endstücke 2,3 aufgeschoben, der Abstand der Endstücke 2,3 auf das Ausmaß des fertigen Stabelementes eingestellt und die Endstücke durch Anziehen der Stellschrauben 14 axial unverschieblich arretiert. Mit Hilfe der beiden Anschläge 30,31 wird dann das Rohr 1 auf den Endstücken 2,3 zentriert. Die Anschläge 30,31 sind an den Führungsrohren 11 durch nicht gezeigte Gestänge festgemacht und können aus einer pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigbaren Ausführung bestehen.

Nach dem Zentrieren des Rohres 1 werden alle Teile 1.2 und 3 in Ruhelage mit Hilfe der Schweißvorrichtungen 18.19 zusammengeheftet. Hierauf wird der Antriebsmotor 17 eingeschaltet, wodurch die zusammengehefteten Teile 1, 2 und 3 gedreht und gleichzeitig mit der Ausführung der Ringschweißungen32.33 durch die Vorrichtungen 18,19 begonnen wird. Durch die Koppelung des Antriebsmotors \1 mit der Schaltung der elektrischen Sch weiß vorrichtungen über das nicht gezeigte Relais wird sichergestellt, daß die Hin- und Abschaltung des Antriebsmotors mit der Ein- und Abschaltung der Schwcißvorrichtunpen zusammenfällt. Die nicht gezeigte Gcschwindigkeitsregelvorrichtung für den Antriebsmotor 17 wird zusammen mit dem Schweißdrahtvorschub so eingestellt, daß die jeweils erforderliche Schweißgeschwindigkeil und der notwendige Elektrodenabstand gewährleistet sind. Es wird hervorgehoben, dtß im Mr M'hningsbe'.Mtel die zwei Ringschweißungen 32 und 33 zwischen dem Rohr 1 unc den zwei Endstücken 2.3 völlig selbsttätig und gleichzeitig durchgeführt werden.

Da die Endstücke 2.3 auf die genaue Länge de< fertigen Stabelements einzustellen sind, werden sie zuerst unverrückbar und genau in den Spannvorrichtungen 15.16 befestigt, die, wie bereits erwähnt, ir ihrem gegenseitigen Abstand auf den Führungsrohrer 11 in Richtung der Rohrachsel verschiebbar angeordnet sind, aber während des Schweißvorganges ir einer bestimmten, genau eingestellten Lage axial un vcrschicWich so befestigt sind, daß auch die im Augenblick der Schweißung entstehenden Wärmedeh nungen und Spannungen kernen schädlichen Einfluf ?i?f die endsü't'pe Länge des fertigen Stabelemente; haben.

Das Festspannen der Endstücke kann selbstver ständlich in bekannter Weise durch Aufnahme- unc Einspannvorrichtungen mit mechanischer, hydrau lischcr oder pneumatischer Betätigung erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

. ι · 2 Es ist bekannt, Raumfachwerk« dadurch zu bilden, daß Rohre oder entsprechende Profil-Stäbe unmittelbar an Knotenstacfce so angeschweißt werden, daß Patentansprüche: « die R0J11- bzw. Stab-Achsen sich mit möglichst gro- 5 ßer Genauigkeit in der Mitte des Knotenstückes

1. Verfahren zur Herstellung von Stabelemen- schneiden. Diese Art der Herstellung von Raumfachten für Raumfachwerke bestehend aus einem werken erfordert auf der Baustelle selbst sehr um-Hohlstab und zwei Endstücken, wobei der Hohl- fangreiche, schwierige Schweißarbeiten Durch die

stab auf oder in die Endstücke geschoben, der Notwendigkeit des Schweißens am Bauort, eventuell

£ Abstand der Endstücke auf das Längenausmaß « in großer Höhe und unter schwierigen Verhaltnissen.

des fertigen Stabelements eingestellt und der setzen diese Schweißarbeiten den Einsatz von hoch-

Hohlstab gegenüber den axial arretierten End- qualifizierten Kräften voraus

% stücken zentriert wird sowie alle ruhenden Teile Um die obigen Schweißarbeiten auf der Baustelle geheftet und anschließend unter Drehen die Ring- zu vermeiden, ist eine zweite Art von Raumfachwerschweißungen an den Überlappungen zwischen 15 ken bekannt geworden, bei der die Knotenstucke mit dem Hohlstab und den Endstücken ausgeführt GewindebohrunseB versehen sind, wahrend die Rohre werden, dadurch gekennzeichnet, daß bzw. Profil-Stäbe an den beiden Enden Anschiußdie Endstücke in je eine drehbare axial-druck- teile mit Gewindewalzen besitzen. In diesem Fall werf aufnehmende Aufnahme a.;!ai unverschieblich den bereits in einer Werkstatt sogenannle End-Stacke 'j eingespannt und sodann die oben aufgezählten «o zur Aufnahme der Gewindebolzen an die Stirnseiten % Verfahrensschritte ohne Umspannen der gehefte- der Rohre oder Profil-Stabe angeschweißt. Dadurch ten Teile ausgeführt werden, wobei die beiden werden zwar Schweißarbeiten auf der Baustelle und Ringschweißungen gleichzeitig und selbsttätig er- damit der Einsatz hochqualifizierter Schweißer vollfolgen, kommen überflüssig und die erforderlichen Montage-

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens *5 arbeiten können durch Hilfskräfte relativ schnell nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch je eine durchgeführt werden. Andererseits verursachen aber elektrische Schutzgas-Schweißvorrichtung (18,19) die an die Rohr- bzw. Profil-Stabe anzuschweißenden für jede der Ringschweißungen mit selbsttätiger End-Stücke und die Schraub-Verbmdungsteile /u-Schweißdrahtzufühning und mindestens einem sätzliche Küsten, die zu der in der Werkstatt auv/u-

': Antrieb für die drehbaren Aufnahme- und Ein- 3° führenden Schweißarbeit hinzutreten.

spannvorrichtungen (15), deren Motor (17) mit Bei den bisher bekannte 1 Herstellungsverfahren

der Schaltung der elektrischen Schweißvorrich- für Raumfachwerke, bei denen entweder auf der Bautungen (18, 19) über ein Relais gekoppelt ist, das stelle selbst oder in der Werkstatt Schweißirbeiien die Betätigung des Antriebsmotors mit derjenigen auszuführen sind, spielt auch die Frage der Genauigder Schweißvorrichtungen synchronisiert, eine 35 keit bezüglich der Ausführung der Schweißungen eine Geschwindigkeitsregelvorrichtung für den An- entscheidende Rolle. Selbst wenn die einzelnen Bautriebsmotor (17), die eine Einstellung der Dreh- elemente eines Stabes mit großer Genauigkeit hergegeschwindigkeit des Werkstücks (1, 2, 3) in Ab- stellt werden, besteht bei den bisher bekannten Herhängigkeit von seinem Umfang ermöglicht, und stellungsvcrfahren die Gefahr, daß beim Zusammendurch mindestens einen am Führungsbett (11) 40 schweiften der Bauelemente die fertigen Konstruktibefestigten, pneumatisch, hydraulisch oder elek- ^oncn Maßabweichungen aufweisen oder daß in ihnen tromagnetisch betätigbaren Anschlag (30, 31) zur » Vorspannungen«auftreten, die sich bei der Belastung Zentrierung des Hohlstabes (1) zwischen den des Raumfachwerks durch die Nutzlast unangenehm beiden eingeschobenen Endstücken (2, 3). auswirken können. Um den hohen Anforderungen an

45 die Maßgenauigkeit von Stabelemcnten für Raumfachwerke gerecht zu werden, hat man bisher bereits die Einzelteile eines jeden Stabelements mit hoher Präzision hergestellt sowie nach dem Auf- oder Einschieben des Hohlstabes auf oder in die Endstücke