DE2811234B2

DE2811234B2 - Konturschweißvorrichtung für polygonale oder nicht-kreisförmige Werkstücke

Info

Publication number: DE2811234B2
Application number: DE2811234A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Willard Mead; K. Stewart Peters
Original assignee: Carpenter Technology Corp
Current assignee: Carpenter Technology Corp
Priority date: 1977-03-15
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1980-12-18
Also published as: US4112289A; DE2811234A1; GB1562055A; FR2395100B1; JPS53113737A; DE2811234C3; JPS5721428B2; CA1080814A; FR2395100A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Konturschweißvorrichtung für polygonale oder nicht-kreisförmige Werkstükke unter Verwendung bereits bekannter Spannungskon-

trolleinrichtungen.

Bisher sind zahlreiche Ausrüstungen zum Kontrollieren (dieser Begriff soll insbesondere die Begriffe des Steuerns und/oder Regeins umfassen) der Rotation eines Werkstücks beim gleichzeitigen Kontrollieren der Position eines Schweißbrenners in Beziehung auf das Werkstück zur Verfügung gestellt worden, und zwar zum Zwecke de?- Vorsehens von gleichförmigen Schweißstellen, die frei von Fehlern sind. Beispielsweise wird in der US-PS 2280 627 eine automatische Schweißapparatur beschrieben, in der ein Werkstück auf einem Drehtisch angrenzend an das Ende eines Schweißbrenners oder einer Elektrode angebracht ist, wobei die Linie der Kontur, die geschweißt werden soll, in Registrierung mit einer Steuerkurvenoberfläche

js ausgerichtet ist, die eine Konfiguration hat, welche der Schweißlinie entspricht und welche den Drehtisch kontrolliert, um die Schweißlinie an dem Schweißbrenner vorbeizubringen. Der Winkel der Schweißelektrode relativ zu dem Werkstück ist einstellbar, und sie wird automatisch durch eine auf die Bogenspannung ansprechende Einrichtung auf einem vorbestimmten Abstand von dem Werkstück gehalten. Die US-PS 31 26472 betrifft auch eine Konturschweißvorrichtung, bei der die Rotationsgeschwindigkeit eines Werkstücks

« durch eine Steuerkurve kontrolliert wird, deren Kontur die Linearrate des Schweißens längs der Schweißlinie unabhängig von Änderungen im Radius des Kurvenverlaufs des Werkstücks längs der Schweißlinie konstant hält Zusätzliche Stcuerkurven sind vorgesehen, um den Schweißkopf und den von diesem getragenen Schweißbrenner beide horizontal und vertikal in Beziehung auf das Werkstück zu bewegen. Obwohl sie unterschiedliche Grade an Kompliziertheit repräsentieren, lassen diese beiden Vorrichtungen zu wünschen übrig, wenn extrem genaue Schweißstandards erfüllt werden sollen. Obwohl beide Vorrichtungen eine Anordnung zum Aufrechterhalten eines konstanten Elektrode-zu-Werkstück-Abstands zur Verfügung stellen, stellt keine irgendeine Anordnung zum konstanten Aufrechterhal-

ten der augenblicklichen Haltung der Elektrode zu dem Werkstück während des Schweißens zur Verfügung, woraus sich eine konsequente Beeinträchtigung der Schweißung ergibt, die aus Variationen in der Schwcißeindringung bzw. dem Schwtißeinbrand resultiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Mängel und Unzulänglichkeiten der bekannten Vorrichtungen zu überwinden und insbeson-

dere eine Vorrichtung der eben beschriebenen Art zur Verfugung zu stellen, bei der ein konstantes Aufrechterhalten der augenblicklichen Haltung der Elektrode zu dem Werkstück während des Schweißens erzielt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Konturschweißvorrichtung der oben erwähnten Art gelöst, die durch die Kombination einer ersten Einrichtung zum Bewegen einer Schweißbrenneranordnung nach eirnm Werkstück hin oder vor einem Werkstück weg, die dazu geeignet ist, um eine ihrer Achsen in vorbestimmter Beziehung zu der Schweißbrenncranordnung zu rotieren, um einen vorbestimmten Wert des Abstands eines Bogenspalts zwischen der Schweißbrenneranordmuig und aufeinanderfolgenden Stellen längs eines vorbestimmten Weges einer is Schweißung, die längs des Umfangs des Werkstücks ausgeführt werden soll, aufrechtzuerhalten, wobei dieser Schweißweg wenigstens ein langgestrecktes Teil in sich aufweist, das einen wesentlich unterschiedlichen Krümmungsradius als ein benachbartes Teil davon hat; und durch eine zweite Einrichtung zinn Einstellen der augenblicklichen Haltung bzw. Stellung der .Schweißbrenneranordnung zu dem Schweißweg, so daß die Stellung der Schweißbrenneranordnung im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks in der Ebene des Schweißwegs an jeder der aufeinanderfolgenden Stellen aufrechterhalten wird, wobei diese zweite Einrichtung eine drehbare Steuerkurveneinrichtung umfaßt, die zur Synchronisation mit wenigstens einem Teil dieses Schweißwegs angepaßt ist, und einen Steuerkurvenfolger, der auf die Steuerkurveneinrichtung anspricht und mit der Schweißbrenneranordnung verbunden ist, gekennzeichnet ist

Wehere bevorzugte Ausfühningsformen der erfindungsgemäßen Konturschweißvorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Somit wird erfindungsgemäß eine verbesserte, noch dazu relativ einfache Konturschweißvorrichtung zur Verfugung gestellt, in der der Elektrode-zu-Werkstück-Abstand oder der Bogenspalt im wesentlichen konstant aufrechterhalten wird, und zwar mittels einer konventionellen, automatischen Spannungskontrolleinrichtung (der Begriff »Kontrolleinrichtung« soll insbesondere die Begriffe Steuer- und/oder Regeleinrichtung umfassen), die auf Änderungen in der Spannung über dem Bogenspalt anspricht, und in der d'e augenblickliche Haltung der Elektrode zur Oberfläche des Werkstücks im wesentlichen konstant aufrechterhalten wird.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines so bevorzugten Ausführungsbeispiels derselben ersichtlich, und zwar genommen in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen

Fig. 1 eine Aufsicht einer Schweißapparatur, die in Obereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, von oben ist, und zwar aus Gründen der Angemessenheit teilweise schematisch und teilweise weggebrochen;

Fi g. 2 ist eine Querschnittsansicht, genommen längs der Linie 2-2der Fig. I;

Ft g. 3 ist eine auseinandergezogene Ansicht in einem vergrößerten Maßstab, welche die Verbindung zwischen der Steuerkurve und den davon kontrollierten, schwingenden Teilen, und außerdem die elektrische Kontrollschaltung schematisch zeigt ■<)

Es sei nun auf die Zeichnungen im einzelnen Bezug genommen, wonach dit Schweißapparatur 10 ein sich vertikal erstreckendes Halteteil 11 umfaßt, das in seiner Position ortsfest ist, wie schematisch in der Zeichnung dargestellt ist Auf der vorderen (rechts, wie in den F i g. 1 und 2 gesehen) Oberfläche 12 des Halteteils 11 ist gleitbar eine schwingende Anordnung 13 angebracht, auf der eine automatische Spannungskontrolleinheit 14 gehalten ist, die in Ansprechung auf Änderungen in der Spannung über dem SchweißbogenspaJt einen Schweißbrennerhalter 15 zu einem Werkstück 16 hin- oder von einem Werkstück 16 wegbewegt, um die gewünschte Spannung fiber dem Bcgenspalt wiederherzustellen. Auf der rückwärtigen Oberfläche 17 des Halteteils 11 ist einer Steuerkurvenplatte oder -scheibe 18 drehbar in operativem Eingriff mit einem Steuerkurvenfolger 19 gehalten, der mit einem Arm 20 einer Winkelhebelanordnung 21 verbunden ist, deren längerer Arm 22 durch eine Betätigungswelle 23 mit einer Halteplatte 24 verbunden ist, die einen Teil der schwingenden Anordnung 13 bildet. Die Winkelhebelanordnung 21 ist schwenkbar auf der rückwärtigen Oberfläche 17 des Halteteils 11 montiert, so daß eine vertikale Versetzung des Endes ihres Arms 20 mit dem Stboerkiirvenfolger 19 eine seitliche Versetzung des Endes des längeren Winkelhebelanns 22 und der Schwinghalteplatten-Betätigungswelle 23 bewirkt, wobei sich letztere durch einen bogenförmigen Schlitz 25 erstreckt, der in dem Halteteil 11 ausgebildet ist

Die drehbare Anbringung der Steuerkurvenplatte 18 wird in geeigneter Weise durch eine Welle 26 erzielt, die an einem Ende drehbar auf dem Halbiteil 11 angebracht ist, und deren anderes Ende an die Ausgangswelle eines Zahnradantriebs 27 agenkoppelt ist, welcher mit einem Motor 28 variabler Geschwindigkeit verbunden ist Die Werkstückhalte- und -antriebseinrichtung umfaßt eine rohrförmige Antriebswelle 30, die, wie dargestellt, zylindrisch ist, wobei ein Ende derselben eine Hülse 31 oder eine andere geeignete Kupplungseinrichtung zum Ineingrifftreten mit dem Werkstück 16 trägt so daß sie dasselbe trägt und um seine Längsachse dreht, die sich vorteilhafterweise horizontal erstreckt Die Antriebswelle 30 ist in der Nähe ihres entgegengesetzten Endes mit dem angetriebenen Zahnrad 32 verbunden, das mit einem Zwischenzahnrad 33 kämmt, welches seinerseits mit einem Antriebszahnrad 34 kämmt, das an der Steuerkurvenplattenwelle 26 befestigt ist Es ist zu verstehen, daß jede geeignete Kraftübertragung benutzt werden kann; jedoch wird die gezeigte und beschriebene Anordnung wegen ihrer inhärenten Einfachheit und Sicherheit der Synchronisation zwischen der Steuerkurvenplatte 18 und dem Werkstück 16 bevorzugt

Die vorliegende Erfindung ist zu Zwecken der Erläuterung in Verbindung mit einem hexagonalet., rohrförmigen Werkstück von regelmäßiger Konfiguration gezeigt L.id beschrieben. Die Zahnradübertragung, die aus den drei Zahnrädern 32 bis 34 aufgebaut ist, ist so proportioniert, daß während sechs Umdrehungen der Welle 26 und der von dieser getragenen Steuerkurvenplatte 18 die rohrförmige Antriebswelle 30 und das mit ihr verbundene Werkstück 18 eine vollständige Umdrehung machen. Wenn es gewünscht ist, die Beziehung oder Synchronisation der Steucrkuivenplälte 18 und des Werkstücks 16 einzustellen, darm wird das Zwischenzahnrad 33 außer Eingriff mit dem Antriebszahnrad 34 und dem angetriebenen Zahnrad 32 gebracht, so daß di durch eine Drehung von jedem bezüglich des anderen möglich ist. Wenn die gewünschte Orientierung erreicht worden ist, werden die Zahnräder wieder in kämmenden Eineriff eebracht. so

daß eine weitere Drehung des einen in Synchronisation mit dem anderen sein muß.

Die Seite der Steuerkurvenplatte 18, die nach dem Halteteil 11 zu gerichtet ist, hat eine Steuerkurvennut oder -oberflache 35, die darin ausgebildet ist und in bzw. mit der der Steuerkurvenfolger 19 in Eingriff tritt und welche den letzteren betätigt, so daO er zyklisch einen vorbestimmten Weg durchläuft, der sich vertikal über die Entfernung erstreckt, die erforderlich ist um dem langen, oberen Winkelhebelarm 22 und der damit verbundenen Betätigungswelle 23 die zyklische, seitliche Versetzung zu verleihen. Ober welche es erforderlich ist, die Halteplatte 24 zu schwingen, wie vollständiger weiter unten aufgezeigt wird. Im Falle des illustrativen, hexagonalen Werkstücks 16, das sechs gleiche Seiten und sechs runde Ecken von gleichem Radius hat, sind die Steuerkurvenoberfläche 35 und die Proportionen des Winkelhebels 21 so konstruiert, daß die Betätigungswelle 23 und die damit verbundene Halteplatte 24 zweimal während jeder Umdrehung der Steuerkurvenplatte 18 am Mittelpunkt ihrer Hin- und Her-Laufbewegung placiert werden. Eine solche Position, wie sie in den Zeichnungen gezeigt ist ist so, daß der Schweißbrennerhalter 15 und die Schweißbrenneranordnung 40 über der Mittellinie einer Ecke des Werkstücks zentriert sowie in der Ebene sind, die parallel zu dem Weg ist oder den Weg umfaßt welcher von der Schweißung um das Werkstück herum nachgezeichnet wird, welche einen 90° -Winkel mit der Oberfläche des Werkstücks direkt unter der Schweißelektrode bildet Wenn die 0°-Stelle der Steuerkurvenoberfläche diejenige unter der Mitte des Steuerkurvenfolgers 19 ist wie in Fig.2 gezeigt dann ist die 180°-Stelle direkt entgegengesetzt in der Nähe des Scheitels der Steuerkurvenplatte 18 und entspricht der zweiten Stelle auf der Steuerkurvenoberfläche 35, wenn die Betätigungswelle 23 an ihrer Mittelstelle ist, und diese fluchtet ihrerseits mit der Mitte jeder Fläche oder Seite des hexagonalen Werkstücks 16.

Die genaue Beziehung zwischen der Position des Steuerkurvenfolgers 19 und der Betätigerwelle 23 wird mittels eines Blocks 36 sichergestellt der den Steuerkurvenfolger 19 trägt und der ve.tikal in einem Gleitweg 37 verschiebbar ist der auf der Rückseite 17 des Halteteils 11 getragen bzw. gehalten wird. Der Gleit- bzw. Verschiebeblock 36 ist mit dem Ende des unteren Winkelhebelarms 20 verbunden, und mittels seiner vertikalen Hin- und Herbewegung im Gleit- bzw. Verschiebeweg 37 bewirkt er, daß der Winkelhebel 21 erst in einer Richtung gedreht wird, dann in der entgegengesetzten Richtung, und zwar über einen vorbestimmten Bogen, wodurch eine entsprechende seitliche Versetiumg bzw. Verschiebung des entfernten Endes des oberen Winkelhebelarms 22 bewirkt wird, In Abhängigkeit von den relativen Proportionen der beiden Arme der Wmkelhebelanordnung 21 ist die seitliche Versetzung der Betätigerwelle 23 mehr oder weniger größer als die vertikale Versetzung des Steuerkurvenfolgers 19. Ein langgestreckter Schlitz 38 ist in dem unteren Winkelhebelarm 20 vorgesehen, wie in Fig.3 gezeigt ist um eine gewisse Versetzung desselben längs seines bogenförmigen Weges relativ zu dem Block 36 zu ermöglichen, der gezwungen ist, einem vertikalen Weg zu folgen.

Wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist, ist die automatische Spannungskontrolleinheit 14 (der Begriff »Kontrolleinheit« soll insbesondere die Begriffe Steuer- und/oder Regeleinheit umfassen) so positioniert, daß sich ihre Antriebswelle 41 vertikal in ein Halterohr 53 erstreckt und damit in Gewindeeingriff steht, das einen Servomotor 44 trä./t Das Halterohr 53 ist gegen Rotation relativ zu dem Befestigungsarm 54 befestigt und erstreckt sich vertikal bewegbar durch den > Befestigungsarm 54, so daß es ma der vertikalen Mittellinie der schwingenden Halteplatz 24 fluchtet Der SchweiBbrennerhalter 15 wird von dem unteren Ende der Einheit 14 getragen und umfaßt einen Halterahmen 42, der einen Block 43 tragt, welcher

ίο horizontal quer zur Längsachse des Werkstücks 16 bewegbar ist. Der Block 45, der die SchweiBbrenneranordming 40 trägt ist zur Bewegung parallel zu der Längsachse des Werkstücks 16 bewegbar mit dem Block 43 verbunden. In Abhängigkeit von der Richtung,

i) in welcher die Welle 41 durch den Servomotor 44 gedreht wird, werden das Halterohr 53, der Halterahmen 42 zusammen mit den Blocken 43 und 45 angehoben oder abgesenkt wie es auch mit der von ihnen Betragenen Schweißbrenneranordnune 40 ee schieht. Zwei Feinstellschrauben, von denen eine den Knopf 47 trägt und die andere den Knopf 48, liefern kleine, horizontale Einstellungen der Blocke 43 bzw. 45, und zwar unter rechten Winkeln zueinander, um den Schweißbrenner während des Inbetriebnehmens mit dem Werkstück 16 auszurichten bzw. in Fluchtung zu bringen.

Die automatische Spannungskontrolleinhcit 14 und die Schweißbrenneranordnung 40 sind wohlbekannte Apparaturen, deren Einzelheiten keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden. Bei einer Positionierung des Schweißbrenners derart daß der gewünschte Bogen- und Spavmungspalt bei der Mittellinie einer Ecke des Werkstücks 16 erzielt wird, ist die Kontrolleinrichtung 52 so eingestellt daß eine Null- oder Nullpunktsspannung zum Servomotor 44 der automatischen Spannungskontrolleinheit 14 geliefert wird, so daß die Antriebswelle 41 und der Servomotor 44 in Ruhe bleiben. Es ist evident daß, wenn das Werkstück um seine Längsachse gedreht wird, der Weg der Schweißlinie um das hexagonale Werkstück 16 derart ist daß die Stelle unter der Schweißelektrode zyklisch vertikal um eine Entfernung verlagert wird, die gleich dem Unterschied in der Länge der Radier, der eingeschriebenen und umschriebenen Kreise um die Innenseite und die Außenseite des Werkstücks 16 in der Ebene des Schweißwegs ist Wenn diese Verlagerung auftritt dann wird die begleitende Änderung in der Spaltspannung sofort gefühlt und eine Spannung, posit ν oder negativ, abhängig von dem Sinn oder der Richtung

der Änderung in dem Spalt und der resultierenden Änderung in der Spaltspannung bezüglich der NHieinstellung, einer entsprechend dem Ausmaß der Änderung proportionalen Dauer mittels der Kontrolleinrichtung 52 an den Servomotor 44 angelegt, um die Wefle 44 in der Richtung und für eine Zeitlang zn betätigen, die ausreichen, um die Spaltspannung und den gewünschten Spaltabstand wiederherzusteüen.

Wenn das Werkstück 16 in der Richtung des Pfeils 49 gedreht wird, erfordert es die Abrundung der Ecke des

Werkstücks 16, daß die SchweiBbremreranordnung 40 in

der entgegengesetzten Richtung ober einen Bogen verschoben wird, der sich in der vertikalen Ebene durch den Schweißweg befindet und der seine Mitte auf der Längsachse des Werkstücks 16 bat Infolgedessen ist wie m F i g. 2 dargestellt der Steuerkurvenfolger 19 in der Mhte des Teils 35Λ der Steuerkurvenoberfläcbe 35 entsprechend dem Wandern einer runden Ecke des Werkstücks 16 unter der Schweißbrenneranordmme 40.

Eine fortgesetzte Drehung der Steuerkurvcnplatte (8 zwingt den Steuerkurvenfoiger 19 nach abwärts. Aus der rechten Seite der F i g. 1 ist ersichtlich, daß sich die Ecke des Werkstücks im Gegenuhrzeigersinn in ihrem Bogen unter der Schweißelektrode bewegt, während die schwingende Anordnung im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, so daß dadurch die Achse der Schweißbrenneranordnung im Uhrzeigersinn aus ihrer Vertikafposition verschoben wird, um die Schweißelektrode senkrecht zu einer Tangente zu der gekrümmten Oberfläche der Werkstückecke direkt unter der Elektrode aufrechtzuerhalten, wobei sich die Tangente in der Ebene des Schweißwegs erstreckt. Wenn sich die Kiirvenform der Ecke mit der Fläche der Seite des Werkfiüjcks 16 vereinigt bzw. in diese Fläche übergeht, erreicht der Steuerkurvenfolger 19 das Ende des Steuerkurvenoberflächenteils 35/4 und ist an der niedrigsten Stelle seiner Wanderung. Eine fortgesetzte Drehung der Steuerkurvenplatte 18 bewirkt, daß der Sieuerkurvenloiger 19 seine Richtung umkehrt, wenn er dem Steuerkurvenoberflächenteil 35S folgt und nach aufwärts startet, wodurch die Richtung der schwingenden Anordnung 13 und der davon getragenen Schweißbrenneranordnung 40 umgekehrt wird. Das Steuerkurvenoberflächenteil 35S entspricht der Bewegung und Drehung einer der Seiten oder Flächen des Werkstücks 16 im Gegenuhrzeigersinn, wenn letzteres unter der Schweißelektrode gedreht wird. Es ist evident, daß die äußere Oberfläche der Werkstücksfläche in ihrer Drehung im Gegenuhrzeigersinn um die Achse des Werkstücks horizontal ist, wenn ihre Mitte unter der Schweißelektrode ist. Infolgedessen wird, um damit übereinzustimmen und senkrecht dazu zu bleiben, die Längsachse der Schweißbrenneranordnung auch im Gegenuhrzei^ersinn gedreht, und sie wird zu einer Vertikalposition zurückgebracht, wenn die Mitte der Werkstücksfläche bzw. -anflächung in Registrierung bzw. Übereinstimmung unter sie gebracht ist. Fortgesetzte Drehung der Welle 26 setzt die Drehung der Steuerkurvenplatte 18 und des Werkstücks 16 im Gegenuhrzeigersinn fort, so daß, wenn der Beginn der nächsten Ecke unter die Elektrode kommt, der Steuerkurvenfolger den Beginn des Steuerkurvenoberflächenteils 35/4 erreicht, der ihr radial inneres Ende auf der Steuerkurvenplatte 18 ist.

Um eine gleichförmige, fehlerfreie Schweißung über den gesamten Schweißweg, der sich um den gesamten Umfang des Werkstücks 16 herum erstreckt, für eine gegebene Rate der Zuführung von Schweißdraht und Schweißstrom zu erzielen, ist eine vorbestimmte Rate von gegenseitiger Wanderung zwischen einer flachen Oberfläche des Werkstücks 16 und der Schweißbrenneranordnung 40 erforderlich, und diese kann für ein gegebenes Werkstück leicht von einer Person bestimmt werden, die auf dem Fachgebiet ausgebildet bzw. erfahren ist. In einigen Fällen, wie hn Falle des hexagonalen Werkstücks 16, findet man, daß eine unterschiedliche Rate Ober die runden Ecken erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist efn Paar von Schaltern 50, 51 auf der vorderen Oberfläche 12 des Halteteils angebracht, wobei der Schalter 50 so positioniert ist daß er durch die schwingende Halteplatte 24 betätigt wird, wenn letztere das Ende ihres Bogens erreicht; wobei der Steuerkurvenfolger 19 an seiner untersten Stelle den Steuerkurvenoberflächenteil 3SA verläßt und in den Steuerkurvenoberflächenteil 355 eintritt Wie hier oben beschrieben worden ist, befindet sich eine der Flächen bzw. Anflächungen des Werkstücks unter der Schweißelektrode, während der Steuerkurvenfolger 19 unter dem Einfluß des Steuerkurvenoberflächenteils 35Ö angehoben wird; die Betätigung des Schalters 50 führt dazu, daß die Kontrolleinrichtung 52 diejenige Span-■, nh..^ ίν. J„;. Motor 28 mit variabler Gc ."h'vindig¹ '·'·' liefert, die erforderlich ist, um eine vorbestimmte Schweißgeschwindigkeit über die Werkstücksfläche zu liefern. Wenn die schwingende Halteplatte 24 das entgegengesetzte Ende ihres Bogens erreicht, betätigt

in sie den Schalter 51, und in Ansprechung darauf wird, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, die Geschwindigkeit des Motors 28 herabgesetzt. Indem man im Gedächtnis hat, daß sich der Steuerkurvenoberflächenteil 354 über etwa einen 48°-Bogen der Steuerkurven-

■Λ platte 18 erstreckt, während sich der Steuerkurventeil 35S über den Rest erstreckt, kann man sehen, daß in Abwesenheit irgendeiner Änderung in der Geschwindigkeit der Drehung der Welle 26 die schwingende Anordnung 13 notwendigerweise über die Runde Ecke

2(i des Werkstücks in ungefähr 13% der Zeit wandern würde, die für eine vollständige Umdrehung der Steuerkurvenplatte 18, oder der Zeit, die für 60° der Drehung des Werkstücks 16 erforderlich ist. Bei einem Werkstück 16, bei dem jede Fläche bzw. Anflächung

.>i eine Länge von etwa dem öfachen des Umfangs ihrer Ecken hat, findet man, daß bei konstanter Geschwindigkeit der Antriebswelle 26 die Lineargeschwindigkeit der Schweißelektrode relativ zu der Oberfläche einer Ecke signifikant größer als die Lineargeschwindigkeit über

jn eine Fläche bzw. Anflächung ist, mit dem Ergebnis, daß die Schweißgeschwindigkeit über der Ecke in der Praxis als zu groß für eine fehlerfreie Schweißung ohne Änderung des Schweißstroms und/oder der Schweißdrahtzuführungsrate gefunden wurde. In der gezeigten Apparatur wurden gleicl.förmig gute Ergebnisse erzielt indem die Geschwindigkeit der Drehung der Welle 26 bei Betätigung des Schalters 51 und während der Steuerkurvenfolger 19 über den Steuerkurvenoberflächenteil 35/4 wandert, herabgesetzt wird, und dann die

4n vorgewählte Geschwindigkeit bei Betätigung des Schalters 50, wenn sich der Steuerkurvenfolger 19 von dem Steuerkurvenoberflächenteil 35/4 zum Teil 35ß bewegt, wiederhergestellt wird. In der Praxis führte bei einem Werkstück 16 aus rostfreiem Stahl von etwa 10,16 cm Fläche-zu-Fläche bzw. Anflächung-zu-Anflächung und einem Eckenradius von etwa 9,525 mm eine Wanderung der Schweißelektrode relativ zu der Fläche bzw. Anflächung des Werkstücks bei etwa 9,271 cm/min und, relativ zu der Ecke, bei etwa 83566 cm/min zu

so gleichförmigen Schweißungen überall mit einem gewünschten Grad an Schweißraupenkonvexität.

Zusammenfassend wird eine automatische Schweißapparatur zum Erzeugen von gleichförmigen Schweißungen um den Umfang, einer polygonalen Gestalt die aus einer Aufeinanderfolge von Flächen bzw. Anflächungen und bogenförmigen Ecken aufgebaut ist in Verbindung mit einem rohrförmigen, hexagonalen Werkstück vorgestellt das um seine Längsachse unterhalb einer Schweißbrenneranordnung gedreht wird. Der Abstand der Schweißelektrode über dem Werkstück wird aufrechterhalten, wie er durch eine automatische Spannungskontrolleinrichtung vorgewählt worden ist Die Schweißelektrode wird automatisch senkrecht zu einer Tangente zuder Oberfläche des Werkstücks und sich in der Ebene der Schweißlinie erstreckend gehalten, und zwar durch Schwingungen der Schweißbrenneranordnung so, daß ihre Längsachse einen Bogen, dessen Mitte auf der Längachse der

Drehung des Werkstücks liegt, in Synchronisation mit der Drehung des Werkstücks beschreibt. Die Synchronisation wird mittels einer ringförmigen Steuerkurvenoberfläche sichergestellt, die in vorbestimmter Beziehung zum Werkstück gedreht wird und die die Schwingung Jer Schweißbrenneranordnung kontrolliert.

Hierzu 2 niatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Konturscnweißvorricntung für polygonale oder nicht kreisförmige Werkstücks unter Verwendung bereits bekannter Spannungskontrolleinrichtungen, gekennzeichnet durch die Kombination einer ersten Einrichtung (41, 44, 53, 54) zum Bewegen einer Schweißbrenneranordnung (40) nach einem Werkstück bin oder von einem Werkstück weg, die dazu geeignet ist, um eine ihrer Achsen in vorbestimmter Beziehung zu der Schweißbrenneranordnung zu rotieren, um einen vorbestimmten Wert des Abstands eines Bogenspalts zwischen der Schweißbrenneranordnung und aufeinanderfolgenden Stellen längs eines vorbestimmten Weges einer Schweißung, die längs des Umfangs des Werkstücks ausgeführt werden soll, aufrechtzuerhalten, wobei dieser Schweißweg wenigstens ein langgestrecktes Teil in sich aufweist, das einen wesentlich unterschiedlichen Krümmungsradius als ein benachbartes Teil davou-iiat: und durch eine zweite Einrichtung (20—24) zum Einstellen der augenblicklichen Hältung bzw. Stellung der Schweißbrenneranordnung zu dem Schweißweg, so daß die Haltung bzw. Stellung der Schweißbrenneranordnung im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Werkstucks in der Ebene des Schweißwegs stn jeder der aufeinanderfolgenden Stellen aufrechterhalten wird, wobei diese zweite Einrichtung eine drehbare Steuerkurveneinrichtung (18) umfaßt, die zur Synchronisation mit wenigstens einem Teil dieses Schweißwegs angepaßt ist, und einen Steuerkurvenfolger (19), der auf die Steuerkurvencinrichtwig anspricht und mit der SchweiBbrenijeramu-dnung verbunden ist

2. Vorrichtung gemäß Anspj: jeh 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Werkstücksachse im wesentlichen horizontal erstreckt und daß die Schweißbrenneranordnung zur Schwingung über einen vorbestimmten Bogen um eine im wesentlichen horizontale Achse gehalten bzw. gelagert ist

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, «laß der Steuerkurvenfoiger mit der Schweißbrenneranordnung durch zwei an ihren Enden einen gemeinsamen Drehpunkt (21) aufweisende Arme verbunden ist, wobei ein Arm (20) mit dem Steuerkurvenfolger (19) und der andere Arm (22) mit der Schweißbrenneranordnung (40) in Verbindung steht und dieser andere Arm länger als der erwähnte eine Arm ist

4. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schweißweg Iäng3 wenigstens einer im wesentlichen flachen Seite und einer runden Ecke des Werkstücks erstreckt; und daß eine Einrichtung (50, 51) zum Variieren der Rate der Relativbewegung zwischen der Schweißbrenneranordnung und dem Sehweißweg in Ansprechung darauf, ob die Schweißbrenneranordnung die flache Seite oder Rundeckenteile des Schweißwegs überquert, vorgesehen ist

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Rate der Relativbewegung zwischen der Schweißbrenneranordnung und dem Schweißweg derart ist, daß die Rate wesentlich größer über dem flachen Teil als über dem Rundeckenteil des Schweißwegs ist

6. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißbrenneranordnung zur Schwingung in einer

im wesentlichen vertikalen Ebene um ihre erwähnte, im wesentlichen horizontale Achse gehalten bzw, gelagert ist und daß sich der Schweißweg längs einer Mehrzahl von runden Ecken und zwischengeschalteter, im wesentlichen flacher Seiten des Werkstücks erstreckt

7. Vorrichtung gemäß Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurveneinrichtung eine Steuerkurvenoberfläche aufweist, wobei dn Teil (35 s; derselben einer flachen Seite des Werkstücks und ein anderes Teil derselben (3SA) einer runden Ecke des Werkstücks entspricht