DE19614734A1 - Druckmeßvorrichtung für Heizelementstumpfschweißmaschinen - Google Patents

Druckmeßvorrichtung für Heizelementstumpfschweißmaschinen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmeßvorrichtung für Heizelementstumpfschweißmaschinen.
Es ist bekannt, Rohre und Rohrleitungsteile aus thermoplastischen Kunststoffen durch Heize­ lementstumpfschweißen zu verbinden. Das Prinzip des Heizelementstumpfschweißens be­ steht darin, daß die Fügeflächen der zu verschweißenden Rohre bzw. Rohrleitungsteile mit einem Heizelement angeglichen, auf Schweißtemperatur erwärmt und anschließend nach Entfernung des Heizelementes ohne Zusatzwerkstoffe unter Druck zusammengefügt werden.
Es ist weiterhin bekannt, daß Heizelementstumpfschweißungen von Rohren und Rohrlei­ tungsteilen aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von Rohren und Rohrleitungs­ teilen aus PE-HD für Gas- und Wasserleitungen, mit Heizelementstumpfschweißmaschinen durchgeführt werden.
Die bekannten Heizelementstumpfschweißmaschinen sind so konstruiert, daß sie auf der ei­ nen Seite mindestens eine feststehende Spannschale und auf der anderen Seite mindestens eine auf einem Schlitten oder auf Führungsstangen in Längsrichtung verschiebbare Spann­ schale aufweisen, in denen die zu verschweißenden Rohre oder Rohrleitungsteile so einges­ pannt werden, daß sich ihre zu verschweißenden Fügeflächen genau gegenüberstehen und die verschiebbare Spannschale durch mit ihr fest verbundene Hydraulikzylinder, welche je nach Ausführungsart der Maschine manuell mittels Bediengerät oder mittels CNC-gesteuerter Bedieneinheit gesteuert werden, in Richtung der feststehenden Spannschale so verfahren werden kann, daß die Fügeflächen der zu verschweißenden Rohre oder Rohrleitungsteile un­ ter Druck genau aufeinandertreffen.
Die exakte Einhaltung Bedienungsvorschriften und der vorgegebenen Verfahrensparameter hat entscheidenden Einfluß auf die Qualität der Schweißverbindung. Insbesondere hängt die Festigkeit und Dichtheit der Schweißverbindung davon ab, daß an den Fügeflächen der vor­ gegebene Fügedruck erreicht und während der Schweißung und der Abkühlphase genau ein­ gehalten wird.
Für jede Schweißnaht werden nach Beendigung der Schweißung unter anderem die Verfah­ rensparameter wie Temperatur, Druck und Zeit in einem Schweißprotokoll entweder vom Schweißer bei handgesteuerten Maschinen eingetragen bzw. werden die Verfahrensparameter bei entsprechend ausgestatteten CNC-gesteuerten Maschinen in Form Protokollausdruckes dokumentiert.
Heizelementstumpfschweißmaschinen der bekannten Gattung sind so konstruiert, daß der an den Fügeflächen tatsächlich vorhandene Druck während der Schweißung weder gemessen und angezeigt, noch kontrolliert und im Schweißprotokoll dokumentiert werden kann. Die hydraulische Steuerung der Heizelementstumpfschweißmaschinen der bekannten Gat­ tung erfolgt auf der Grundlage des sogenannten Systemdruckes, der vor jeder Schweißung gesondert errechnet werden muß aus der Summe des zu ermittelnden sogenannten Bewe­ gungsdruckes, das ist der der Druck, der nötig ist, um die verschiebbare Spannschale mit dem eingespannten Rohr oder Rohrleitungsteil in Richtung der feststehende Spannschale zu bewe­ gen, und dem vorgegebenen Fügedruck.
Bei dieser Fahrweise der Maschine wird davon ausgegangen, daß der am Anzeigeinstrument angezeigte Systemdruck mit dem im Hydrauliksystem tatsächlich vorhandenen Druck iden­ tisch ist und daraus geschlossen, daß, wenn am Anzeigeinstrument der errechnete System­ druck angezeigt wird, an den Fügeflächen der zu verschweißenden Rohre der erforderliche Fügedruck vorhanden ist.
Es hat sich aber gezeigt, daß aufgrund fehlerhaft anzeigender Anzeigeinstrumente, von de­ fekten Druckausgleichsspeichern, mit denen die meisten der bekannten Maschinen ausgestat­ tet sind, oder von Luft im Hydrauliksystem, die insbesondere beim Nachfüllen von Hydrauli­ köl in die Hydraulikanlage gelangen kann, der erforderliche Fügedruck an den Fügeflächen nicht erreicht wurde, obwohl das Anzeigeinstrument der Maschine den Systemdruck ange­ zeigt hat.
Zur Messung des tatsächlichen Fügedruckes beim Heizelementstumpfschweißen von Rohren mit Heizelementstumpfschweißmaschinen der bekannten Gattung ist eine Vorrichtung be­ kannt, mit der unter Werkstattbedingungen der Fügedruck mittels der in einer der Spannscha­ len der Maschine eingespannten Druckmeßeinrichtung gemessen und an einem vom Hydrau­ liksystem der Maschine unabhängigen Anzeigeinstrument angezeigt werden kann. Bei dieser Anordnung der Druckmeßeinrichtung in der Spannschale der Maschine besteht der Nachteil, daß Messungen nur unter Werkstattbedingungen an für diese Prüfung vorgerichte­ ten kurzen Rohrstücken durchgeführt werden können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Heizelementstumpfschweißmaschinen der bekannten Gattung mit einer Vorrichtung zur Druckmessung zu versehen, die es ermög­ licht, während des gesamten Schweißprozesses den an den Fügeflächen wirkenden tatsächli­ chen Fügedruck im laufenden Prozeß der Schweißung von Rohren und Rohrleitungsteilen, permanent zu messen, anzuzeigen und diesen im Schweißprotokoll zu dokumentieren.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zusätzlich zu den bisherigen Spannschalen der Maschine Halteschalen angebracht werden, die nunmehr an Stelle der Spannschalen mit den Hydraulikzylindern derart verbunden werden, so daß die vorhandenen Spannschalen auf den Führungsstangen in ihrer Längsachse beliebig verschiebbar sind, die Halteschalen an den der jeweiligen Spannschale zugewandten Fläche mit Druckmeßeinrich­ tungen versehen werden, die beim Verfahren der Halteschalen mittels der Hydraulikzylinder auf die Spannschale treffen und letztere bei weiterer Drucksteigerung mitsamt dem einges­ pannten Rohr in Richtung des in den feststehenden Spannschale der Maschine eingespannten Rohres soweit gedrückt werden, daß die Fügeflächen der beiden Rohre aufeinandertreffen. Nach der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe ist der mittels der Druckmeßeinrichtung gemessene Druck identisch mit dem an den Fügeflächen der zu verschweißenden Rohre tat­ sächlich vorhandenen Fügedruck.
Eine vorteilhafte weitere Ausstattung der Heizelementstumpfschweißmaschinen, insbesonde­ re der meist manuell angesteuerten Maschinen für den Baustellenbetrieb, wird aufgrund der erfindungsgemäßen Ermittlung des tatsächlichen Fügedruckes dadurch erreicht, daß der ge­ mäß der vorgeschlagenen Lösung ermittelte Fügedruck sowie der in üblicher Weise von der Meßeinrichtung der Schweißmaschine angezeigte Bewegungs- und Systemdruck sowie die an den zu verschweißenden Rohren und dem Heizelement vorliegenden und in üblicher Wei­ se gemessenen Temperaturen mittels dafür geeigneter handelsüblicher Übertragungsgeräte an eine dementsprechend programmierten Datenverarbeitungsanlage geleitet werden, mittels der die erfaßten Daten gespeichert, über einen Monitor als Schweißverlaufsgrafik und/oder in Form von Zahlenangaben lesbar gemacht und jederzeit während und nach Beendigung der Schweißung in Form eines Schweißprotokolls ausgedruckt werden können.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Messung des jeweiligen Fügedruckes während der Schweißung von Rohrleitungen auf der Baustelle unter Produktionsbedingungen erfolgen kann, der Schweißer in die Lage versetzt wird, die Einhaltung des vorgegebenen Fügedruc­ kes während der Schweißung und der Abkühlphase an einem vom Hydrauliksystem unabhän­ gigen Anzeigeinstrument abzulesen, ständig zu überwachen und gegebenenfalls korrigierend einzugreifen, der tatsächliche Fügedruck im Schweißprotokoll dokumentiert werden kann und Einflüsse durch Fehler der Hydraulikanlage oder des Anzeigeinstrumentes der Hydrau­ likanlage der Maschine auf die qualitätsgerechte Durchführung der Schweißung keine Aus­ wirkungen haben.
Ferner besteht auch für CNC-gesteuerte Maschinen die Möglichkeit, die Programmsteuerung aufgrund des tatsächliche Fügedruckes vorzunehmen und den tatsächlichen Fügedruck im Schweißprotokoll auszudrucken.
Die vom Hydrauliksystem der Maschine separate Druckmessung des Fügedruckes gemäß der vorgeschlagenen Lösung hat den weiteren Vorteil, daß der gesamte Druckverlauf während des Schweißprozesses zum Beispiel durch Übertragung der mit den Druckmeßgeräten gemes­ senen Daten in einen entsprechend programmierten Rechner eingegeben, gespeichert, auf ei­ nem Monitor grafisch dargestellt und die Schweißverlaufskurve über einen Drucker zu jeder Zeit ausgedruckt werden kann.
Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung ist die Anordnung der erfindungsgemäßen Halteschalen mit den Druckmeßgeräten in einer Heizelementstumpfschweißmaschine in Fügestellung darge­ stellt.
In den feststehenden Spannschale 1 der Maschine ist ein Rohr 2 eingespannt, an dessen Füge­ fläche 3 das Rohr 4 mit seiner Fügefläche 5 anliegt, welches in der Spannschale 6 einges­ pannt ist, die auf den Führungsstangen 7 und 8 in Längsrichtung verschiebbar ist. Vor der der Fügefläche 5 des Rohres 4 abgewandten Seite der Spannschale 6 ist die mit den Hydraulikzylindern 8 fest verbundene Halteschale 9 mit den an ihnen angebrachten Druck­ meßgeräten 10 angeordnet.
Durch Betätigung der in der Abbildung nicht gezeigten Hydraulikpumpe mittels der Hydrau­ likzylinder 8 wird die Halteschale 9 in Richtung der Spannschale 6 verfahren, drückt mit den an ihr befestigten Druckmeßgeräten 10 gegen die Spannschale 6 und verschiebt diese Rich­ tung der Spannschale 1, bis die Rohre 3 und 5 mit ihren Fügeflächen 4 und 6 aufeinandertref­ fen.

Claims (3)

  1. Druckmeßvorrichtung für Heizelementstumpfschweißmaschinen, mit folgenden Merkmalen:
    • 1. Die Druckmeßvorrichtung besteht aus einer Halteschale und aus an der Halteschale befestigten Druckmeßgeräten,
    • 2. die Halteschale ist mit Hydraulikzylindern verbunden und mittels dieser auf Führungs­ stangen in ihrer Längsrichtung verfahrbar,
    • 3. die Spannschale zur Aufnahme des anzuschweißenden Rohres oder Rohrleitungsteiles ist frei verschiebbar auf Führungsstangen angeordnet;
  2. dadurch gekennzeichnet, daß
    • 4. die Druckmeßgeräte sich zwischen den sich gegenüberstehenden umlaufenden Flächen der Halteschale und der Spannschale befinden, und
    • 5. bei Verfahren der Halteschale die an ihr befestigten Druckmeßgeräte gegen die Spann­ schale gedrückt und
    • 6. die Spannschale mit dem in ihr eingespannten anzuschweißenden Rohr in Richtung des in der feststehenden Spannschale der Maschine eingespannte Rohr so weit verschiebbar ist, bis die Fügeflächen der Rohre aufeinandertreffen,
  3. weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß
    • 7. der beim Aufeinandertreffen der Rohre an deren Fügeflächen anliegende Druck iden­ tisch mit dem an den Druckmeßgeräten gemessenen Druck ist,
    • 8. der von den Druckmeßgeräten beim Schweißprozeß gemessene Fügedruck kontinuier­ lich gemessen, an einem vom Hydrauliksystem der Maschine unabhängigen Anzeige­ gerät angezeigt bzw. auf einen Prozeßrechner übertragen, gespeichert und auf einem Monitor in der Schweißverlaufskurve grafisch und/oder in Zahlenwerten visuell sichtbar dargestellt und mittels Drucker im Schweißprotokoll ausgewiesen wird.
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