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Einrichtung zum Verschweißen von Rohren, insbesondere zu Rohr-
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bogen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verschweißen von
Rohren insbesondere zu Rohrbogen mit einer einem Sockel zugeordneten drehbaren Vorrichtung
zum Spannen der zu bearbeitenden Rohre. Derartige Einrichtungen werden benutzt,
um aneinandergeheftete Rohrabschnitte zu spannen und durch Drehen der Spannvorrichtung
zum Verschweißen der Rohrabschnitte deren Stoßfugen-Bereiche nacheinander dem Schweißenden
gut zugängig zu machen.
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Bekannte Hilfsvorrichtungen zum Verschweißen von Rohrabschnitten jedoch
erweisen sich als problematisch, wenn Rohrabschnitte mit gegen die Flächennormale
ihrer Achse geneigten Endflächen zu polygonartig verlaufenden Rohrbogen verschweißt
werden sollen.
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Schon nach Spannen des ersten Rohrabschnittes läuft beim Drehen der
Spannvorrichtung die Schweißnaht nicht zentrisch, sondern verschiebt sich axial
nach dem Prinzip einer Trommelscheibe, und beim Anschweißen weiterer Rohrabschnitte
wird es erforderlich, den im Entstehen begriffenen Rohrbogen jeweils umzuspannen,
um zusätzliche radiale Bewegungen der durchlaufenden Bereiche der Stoßfuge zu vermeiden.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Einrichtung der in der
Gattung bezeichneten Art zu schaffen, die es gestattet, einen mehrteiligen Rohrbogen
mit geringem Aufwand fest und sicher einmal
zu spannen und mit
geringem Aufwand seine Lage vom übergehen von einer Stoßfuge zur anderen so zu verändern,
daß die jeweils zu verschweißende Stoßfuge zentrisch läuft, so daß alle Bereiche
der Stoßnaht nacheinander die gleiche Stelle passieren und ein müheloses, sauberes
Verschweißen gestatten. Gelöst wird diese Aufgabe, indem der Sockel eine in Stehlagern
horizontal gelagerte Welle aufweist, die mit einer sich quer zu ihr erstreckenden
Führung verbunden ist, auf der eine blockierbare Laufplatte längsverschiebbar angeordnet
ist, an die in gewünschter Neigung sperrbar die Spannvorrichtung angelenkt ist.
Durch diese Ausbildung läßt sich ein mit seinem Basisabschnitt einmal gespannter
Rohrbogen mit dieser Basis so gegen die Drehachse neigen und verschieben, daß die
vorangestellte Aufgabe gelöst und jede der Trennfugen zentrisch laufend einstellbar
ist.
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Ein selbsttätiges Rotieren in Verbindung mit einem einfachen Aufbau
wird erreicht, wenn die Welle einendig mit einem Zahnrad ausgestattet ist, mit dem
die Führung verbunden ist. Vorteilhaft ist dem Zahnrad eine in dieses eingreifende
Antriebsvorrichtung zugeordnet. Ein langsamer und sicherer, Rückwir kungen der Schwerkraft
ausschließender Antrieb wird mit geringen Mitteln erreicht, wenn die Antriebsvorrichtung
mit einer in ein Schneckenrad eingreifenden Schnecke ausgestattet ist.
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Die jeweiligen Einstellungen werden sowohl erleichtert als auch beschleunigt,
wenn die Laufplatte kraftbetrieben entlang der Führung verschiebbar ist. Ein gesondertes
Blockieren in ausgewählten Stellungen erübrigt sich, wenn die Laufplatte mittels
einer durch eine selbstsperrende Antriebsvorrichtung kraftbetriebenen Kette verschiebbar
ist. Eine einfache sowie einen großen Schwenkbereich aufweisende Halterung der Spannvorrichtung
wird erreicht, wenn die Laufplatte eine Gabel aufweist, in der die Spannvorrichtung
gehalten ist. Mit Vorteil ist die Spannvorrichtung mit einem Hebel oder Zahnsegment
ausgestattet, an den bzw. in das eine auf der Laufplatte angeordnete steuerbare
Antriebsvorrichtung angreift. Eine sicher greifende Spannvorrichtung, die bei einfacher
Ausführung einen großen Spannbereich aufweist wird erhalten, wenn die Spannvorrichtung
mindestens
drei in einer Ebene angeordnete, jeweils mit einem sich
nach außen erstreckenden Mitnehmer ausgestattete Scheiben aufweist, die mit in ein
zentrisch angeordnetes Stirnrad eingreifenden Zahnkränzen verbunden sind, und indem
das zentrische Stirnrad durch einen selbstsperrenden Antrieb drehbar ist. Bewährt
hat es sich hierfür, daß die Spannvorrichtung eine mit Lagern ausgestattete Platine
aufweist, und daß in einem zentrisch vorgesehenen Lager ein Zapfen geführt ist,
auf dem unterhalb der Platine ein Stirnrad sowie ein Schneckenrad angeordnet sind,
und daß weitere Lager von Bolzen durchgriffen sind, die oberhalb der Platine die
mit Mitnehmern ausgestatteten Scheiben und unterhalb der Platine in das Stirnrad
eingreifende Zahnräder aufweisen. Zweckmäßig sind die Mitnehmer austauschbar gehalten.
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Die Handhabung der Einrichtung wird erleichtert und die jeweiligen
Arbeitsvorgänge werden beschleunigt, wenn ein Galgen vorgesehen ist, an dem eine
im Arbeitsbereich des Bedienenden vorgesehene, die Steuerorgane der Antriebs- und
gegebenenfalls Blockiervorrichtungen aufweisende Steuertafel aufgehängt ist.
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Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden
Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht der
Einrichtung zum Verschweißen von Rohren mit einem eingespannten Rohrbogen, Fig.
2 die Aufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 die Stirnansicht der Einrichtung
nach Fig. 1 und 2, Fig. 4 eine Aufsicht auf die Platine der Spannvorrichtung nach
Fig. 1 bis 3, und Fig. 5 einen Schnitt durch die Spannvorrichtung der Fig. 4 entlang
der Linie V-V.
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Auf dem aus schräg verlaufenden Profilen und einer diese überfangenden
Platte bestehenden Sockel 1 in der Fig. 1 bis 3 sind durch seitliche Bleche 2 ausgesteifte
Ständer 3 vorgesehen, die
in über einem Querjoch angeordneten Stehlagern
4 eine horizontal gelagerte Welle 5 abstützen, die einendig mit einem Zahnrad 6
verbunden ist. Mit dem Zahnrad 6 ist ein Tragrahmen 7 verschraubt, der die rohrförmigen
Holme 8 einer beidendig durch Traversen geschlossenen Führung 9 trägt. Vermittels
von Laufrollen 1o ist in der Führung 9 eine Laufplatte 11 längsverschiebbar gehalten,
die mit einer Gabel 12 verbunden ist, in deren freien Schenkel die Zapfen 13 der
Platine 14 einer Spannvorrichtung 15 gelagert sind.
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Die Spannvorrichtung 15 ist in Fig. 4 in der Draufsicht und in Fig.
5 im abgeknickten Längsschnitt entlang der Linie V-V der Fig. 4 gezeigt. Die Platine
14 der Spannvorrichtung 15 weist einen zentralen Lagerzapfen 28 sowie um diesen
herum angeordnet vier Lagerbuchsen 29 auf. Vom Lagerzapfen 28 ist drehbar eine Buchse
getragen, auf der drehfest mit einander verbunden ein Stirnrad 30 sowie ein Schneckenrad
31 angeordnet sind. Die Lagerbuchsen 29 werden von Bolzen 32 durchgriffen, deren
obere Enden mit Spannscheiben 33 ausgestattet sind, die mit Mitnehmern 34 versehen
sind. Das untere Ende der Bolzen 32 ist drehfest mit Stirnrädern 35 verbunden, die
jeweils mit dem zentralen Stirnrad 30 kämmen. Die Platine 14 weist weiterhin einen
Lagerbügel 36 auf, der von einer Stellwelle durchgriffen wird, die mit einer in
das Schneckenrad 31 eingreifenden Schnecke ausgestattet ist.
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Zum Spannen wird ein Rohrabschnitt mit seiner freien Endfläche so
auf die Spannscheiben 33 aufgelegt, daß die vier Mitnehmer 34 die Wandung des Rohrabschnittes
umgreifen. Durch ein an einem am freien Ende der Stellwelle vorgesehenen Vierkant
angreifendes Werkzeug wird nunmehr die Stellwelle betrieben,deren Schnecke das Schneckenrad
31 verdreht. Das mit diesem verbundene Stirnrad 30 nimmt hierbei, untersetzt, die
Stirnräder 35 der Bolzen 32 mit und verdreht damit auch die Spannscheiben 33 aus
ihrer in Fig. 4 gezeigten Phasenlage.
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Die Mitnehmer wandern während dieser Drehung auf Kreisbahnen nach
innen, bis sie sich fest gegen die Wandung des zu spannenden
Rohrabschnittes
legen und diesen klemmend spannen.
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Da der Antrieb über Schnecke und Schneckenrad selbsthemmend wirkt,
ist eine gesonderte Arretierung nach erfolgtem Spannen nicht erforderlich.
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Nach Spannen eines Rohrabschnittes und vorherigem bzw. anschließendem
Heften eines weiteren Rohrabschnittes wird die gesamte Einrichtung so eingestellt,
daß die zu verschweißende Stoßfuge der beiden Rohrabschnitte zentrisch mit der Welle
5 läuft. Hierzu wird ein im Tragrahmen vorgesehener Getriebemotor 21 beaufschlagt,
der über nachgeschaltete Stirnvorgelege ein Zahnsegment 22 antreibt, das mit einem
Hebel 23 fest verbunden ist. Das freie Ende des Hebels 23 ist über einen Lenker
24 mit einem Stellhebel 25 verbunden, der, in Fig 4 und 5 nicht dargestellt, fest
mit der Platine 14 der Spannvorrichtung 15 verbunden ist. Durch Betreiben des Motors
kann demnach der Hebel 23 wahlweise im Rechts- bzw. Linkssinne geschwenkt werden
und teilt diese Schwenkbewegung über den Stellhebel 25 der Platine mit. Zur Erleichterung
dieses Betriebes ist an einem raumfesten oder gerätefesten, zweckmäßig schwenkbar
ausgebildeten Galgen 26 eine Steuertafel 27 aufgehängt, die somit im direkten Arbeitsbereiche
des die Einrichtung Bedienenden liegt und leicht erreichbar eine Steuerung der im
Schaltschrank 37 untergebrachten Schaltanordnungen der unterschiedlichen Kraftantriebe
erlaubt.
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Nachdem durch Vor- bzw. Rückwärtslauf des Getriebemotors 21 die Platine
14 in ihrer Gabel 12 geschwenkt ist, bis die zu verschweißende Trennfuge vertikal
steht, wird nunmehr die Laufplatte 11 verschoben, bis die zu verschweißende Trennfuge
zentrisch zur Achse der Welle 5 steht. Zum Verschieben der Laufplatte 11 in ihrer
Führung 9 ist die Führung kopfseitig mit einem Getriebemotor 18 ausgestattet, der
auf eine zwischen zwei Ritzeln 19 ausgespannte endlose Kette 20 einwirkt, mit deren
einem Trum die Laufplatte 11 verbunden ist. Wird nun der Getriebemotor 18 eingeschaltet,
so läuft die endlose Kette 20 um und nimmt hierbei die Laufplatte 11 in ihrer Führung
9 mit. Hat die Laufplatte mit der von ihr getragenen Spannvorrichtung 15 jene Höhe
erreicht, bei der die zu verschweißende Trennfuge
mit der Achse
der Welle 5 fluchtet, wird der Getriebemotor 18 abgeschaltet. - Sowohl der Getriebemotor
18 als auch der Getriebemotor 21 sind jeweils mit Schneckentrieben ausgestattet,
so daß sie sich als selbstsperrend erweisen und die Laufplatte 11 in der von ihr
angefahrenen Stellung bzw. die Spannvorrichtung 15 in dem eingestellten Schwenkwinkel
erhalten, ohne daß besondere Spannvorrichtungen zu betätigen sind. Damit ist nach
Einfahren der gewünschten Stellungen jeweils auch die erforderliche Blockierung
erzielt. Die Stromzuführung zu diesen Antrieben erfolgt zweckmäßig über in den Figuren
nicht dargestellte Schleifringe, die zweckmäßig auf der Welle 5 angeordnet sind.
Die Welle 5 ist weiterhin mit einer Buchse 40 ausgestattet, die über aus Kupfer
oder Rotguß bestehende Rollen sich auf der Welle 5 abstützt und zweckmäßig durch
in den Figuren nicht gezeigte Federn vorgespannt wird. Mit der Buchse 40 ist die
in den Figuren ebenfalls nicht berücksichtigte Masse-Anschlußleitung der in die
Figuren ebenfalls nicht aufgenommenen Schweißvorrichtung verbunden, und im Falle
der bspw. alternativen Verwendung mehrerer Schweißvorrichtungen sind die Masse-Anschlußleitungen
aller dieser Schweißvorrichtungen, bspw. einer nach dem Schutzgas- und einer nach
dem Slawianoff-Verfahren arbeitenden Schweißvorrichtung, mit dieser Buchse verbunden.
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Damit wird erreicht, daß mit dem oben aufgeführten Spannen eines Rohrabschnittes
gleichzeitig auch dessen Masseanschluß hergestellt wird, ohne daß bspw. die Welle
5 tragende Wälzlager mit dem Schweißstrom beaufschlagt werden, der die Wälzkörper
durch hohe Stromdichten schädigen könnte. Beim Übergang zur Laufplatte 11 bzw. der
Spannvorrichtung 15 jedoch stehen großflächige Berührungszonen zur Verfügung, welche
den Schweißstrom mit zulässigen Stromdichten zu übernehmen vermögen; ggfs.
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kann jedoch die Zuleitung zur Spannvorrichtung durch kupferne Verbinder
überbrückt werden, und die Laufplatte kann zusätzlich zu den Laufrollen 1o mit auf
den Holmen 8 gleitenden Stromfedern ausgestattet sein. Auch die Buchse 40 läßt sich
im Bedarfsfalle durch einen Schleifring ersetzen.
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Nach Herstellen der genannten Einstellungen sowie, gleichzeitig durch
das Spannen bewirkt, der elektrischen Masseverbindung kann nunmehr der Antriebsmotor
16 angeschaltet werden, der über ein Schneckenvorgelege 17 ein in das Zahnrad 6
eingreifendes Ritzel antreibt und damit die Welle 5 mit Führung 9 und Spannvorrichtung
15 zum Rotieren bringt.
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Die Drehgeschwindigkeit läßt sich hierbei auf die gewünschte Schweißgeschwindigkeit
einstellen, indem die Drehzahl des Motors gesteuert und/oder geregelt wird. Bewährt
hat es sich jedoch, die Antriebsgeschwindigkeit dadurch zu verändern, daß das Schneckenvorgelege
17 zusätzlich mit einem Getriebe einstellbaren Übersetzungsverhältnisses, bspw.
einem IPV-Getriebe, ausgestattet wird. Bewährt hat es sich hierbei, die Welle 5
oder das Zahnrad 6 mit einem in den Figuren nicht dargestellten, auf einen Endschalter
einwirkenden Nocken auszustatten. In diesem Falle genügt es, den Antriebsmotor 16
zu starten, während das Abschalten selbsttätig und in vorgegebener Stellung, bspw.
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der vertikalen Stellung der Führung 9, bewirkt wird. Den Erfordernissen
des Schweißens kann hierbei Rechnung getragen werden, indem vorwählbar beim ersten,
zweiten oder dritten Passieren des Endschalters die Abschaltung bewirkt wird, so
daß der jeweiligen Art der Schweißung Rechnung getragen werden kann.
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Zur Vornahme der Schweißung mit praktisch stationärer jeweiliger Schweißstelle
ist es also nur erforderlich, den Basis-Rohrabschnitt 38, gegebenenfalls mit schon
angehefteten folgendem bzw. folgenden Rohrabschnitten39, auf die Spannscheibe 33
der Spannvorrichtung 15 zu stellen und, wie beschrieben, durch Betätigen der Stellwelle
festzuspannen, und anschließend durch einfache Steuerung, bspw. die Betätigung von
Schaltknöpfen der Steuertafel 27, die zu verschweißende Stoßfuge durch kraftbetriebenes
Schwenken der Spannvorrichtung 15 vertikal zu stellen und durch entsprechendes Verfahren
der Laufplatte 11 axial auszurichten sowie anschließend den Antriebsmotor 16 nach
Wahl der optimalen Drehgeschwindigkeit sowie Anzahl der Durchläufe einzuschalten.
Für das Verschweißen
weiterer Stoßfugen ist ein Umspannen bzw.
erneutes Spannen sowie Anschließen der Masseleitung des Schweißgerätes nicht vonnöten;
es genügt, durch kurzes Betätigen der Getriebemotore 21 und 18 diese folgende Stoßfuge
in Höhe der Welle 5 vertikal auszurichten und den Antriebsmotor 16 erneut einzuschalten,
der auch diese Stoßfuge nunmehr kontinuierlich an der vom Schweißer gewählten optimalen
Schweißstelle durchwandern läßt.
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Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung der gezeigten Spannvorrichtung
angewiesen, die sich jedoch als außerordentlich vorteilhaft erwiesen hat und einen
weiten Spannbereich aufweist; auch Führungen, Antriebe und die Stromzuleitung können
variiert werden. So kann die Selbstsperrung des Schwenksowie gegebenenfalls des
Linearantriebes durch Bremsmotoren bewirkt oder unterstützt werden. Als zweckmäßig
hat es sich erwiesen, der Welle 5 Steuerelemente und eine diesen nachgeordnete Steuervorrichtung
zuzuordnen, welche das selbsttätige Abschalten des Antriebsmotors 16 nach Vollendung
eines oder zweier, gegebenenfalls weiterer, Umläufe bewirkt. Im Bedarfsfalle kann
die Spannvorrichtung 15 statt der manuellen Einstellung mit einem Antriebsmotor
ausgestattet werden, der von Hand ausschaltbar ist, zweckmäßig aber beim Überschreiten
eines vorgegebenen Drehmomentes bzw. einer vorgegebenen Stromaufnahme-beim Spannen
sich selbsttätig abschaltet. Auch die beschriebene Spannvorrichtung kann zweckmäßig
weitergebildet werden; so können die im Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgebildeten
und zur Verbesserung des Spannens mit einer Oberflächentextur ausgestatteten Mitnehmer
auswechselbar ausgebildet sein, und gegebenenfalls können auch zweckmäßig um einen
Bolzen schwenkbare Spannplatten eingesetzt werden, deren Spannflächen leicht gewölbt
ausgebildet sind. An die Stelle des beschriebenen Außenspannens kann auch ein Innen
spannen treten, bei dem die Mitnehmer beim Aufsetzen des Rohrabschnittes in dessen
Inneres eingreifen und durch Betreiben der Spannscheiben nach außen wandern, bis
der Rohrabschnitt gespannt ist. Auch der Sockel kann unterschiedlich ausgebildet
werden;
zweckmäßig lädt er Jedoch in Richtung auf die- Spannvorrichtung
relativ weit aus, um Zugkräfte innerhalb des Fundamentes zu vermeiden und~ die Standsicherheit
der Einrichtung zu erhöhen.
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Für einfache Ansprüche können die einzelnen Funktionen auch jeweils
manuell ausgeübt werden, aber auch die dargestellten Kraftantriebe können gegen
unterschiedlich wirksame ausgetauscht werden. So kann bspw das Schwenken der Spannvorrichtung
15 durch einen Hydrau-Iikmotor oder einen an den Stellhebel 25 angreifenden Hydrau-Iikzylinder
bewirkt werden und an die Stelle der endlosen Kette 20 kann eine stehende oder angetriebene
Zahnstange tretenr wobei auch hier gegebenenfalls ein Hydraulikmotor vorgesehen
sein kann und schließlich kann die Verschiebung der Laufplatte 11 hydraulisch mittels
eines Stellzylinders bewirkt werden. In jedegl Falle ergibt sich eine Einrichtung,
die mit geringem Aufwand das Spannen und Drehen von Rohrabschnitten erlaubt, an
die weitere Rohrabschnitte anzuschweißen sind, und die im gleichen Arbeitsgang auch
die zum elektrischen Schweißen benötigte Masseverbindung herstellen Durch die hohe
Zahl der möglichen Freiheitsgrade läßt sich in jedem Falle die vorgesehene Schweißnaht
zentrisch zur Welle 5 ausrichten, so daß sie dem Schweißer leicht erreichbar ist.
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