-
-
Beschreibung der Erfindung Die vorliegende Erfindung bezicht sich
ausrüstung für das Lichtbegenschweißen, und zwar betrifft sie eine Vorrichtung zum
Überkopf-UP-Lichtbogenschweißen.
-
Besonders zweckmäßig ist die Verwendung der vorliegenden Erfindung
beim Schweißen von Längs und drehbaren Rundstumpfstößen bei der Herstellung von
Bauteiln mit unterschiedlicher Dicke der zu schweißenden Bleche.
-
Bei der Herstellung von Stahlkonstruktionen macht das Schweißen von
dohlkörpern mit von innen begrenztem Zugang zu den zu schweißenden Stoßfugen einen
erheblichen Anteil der Arbeit aus. Zu solchen Stoßfugen gehören behälterrundschweißfugen,
z.B. bei Kesseln, Eisenoahnkesselwwagen, von Kesselkörpern, Rohrrundschweißfugen,
Montagefugen und Nähte der Außenbe@@kung von Schiffsrümpfen sowie auch schwer dreh-
und schwenkbarer Flachsektionen u.a.
-
Das Überkopf-UP-Elchtbogenschweißen zeichnet sich dadurch aus, daß
das Schweißbad im Vergleich zum UP-Schwei-Wen in der unteren Position gleichsam
um 180° gedreht ist.
-
Dabei wird das Schweißpulver und die Elektrode an sie Schweißstelle
von unten noch oben herangeführt, d.h. gleichsam zur über dem Kopf gelegenen Decke,
wobei die Elektrode durch eine verdichtets Schweißpulverschicht hindurch geführt
wird.
-
Darum wird diese Art des Schweißens als Überkopf-UP--S<;hwe ißen
bezeichnet.
-
Bei solchem Schweißverfahren entstehen die sogenannten Überkopfnähte.
-
Diese Schweißart wird auch als Überkopf-Metallichtbogen-Tauchschweißen
bezeichnet, da der Lichtbogen in der Dicke des Metalls brennt.
-
Von unten wird das Schweißpulver an die Schweißstelle zwa@@@@weise
angep@@ßt, und je nach Verbrauch den Schweißpulvers werden seine Vorräte ständig
erneue£t. Zur Ausbildung des oberen Teils der Fuge kann das Schweißpulver sowohl
von unten durch den Zwischenraum zwischen den Kanten des zu schweißenden Bauteiles,
als auch von oben auf beliebige bekannte Weise zugeführt werden, wobei es ein
Schweißbett
bildet.
-
Die Hauptschwierigkeiten beim Überkopfschweißen bestehen darin, daß
während des Schweißprozesses @@@@@@@ das Schweißbad in der Schwebe gehalten werden
muß, was zum Schwanken der Schweißkennwerte und zu Schwierigkeiten bei der Ausbildung
einwandfreier Schweißnähte Führt.
-
Besonders viele Probleme entstehen beim Schweißen von Fugen an großformatigen
Bauteilen von zylindrischer und zylinderähnlicher Form, z.B. an Körpern geschlossener
Gefäße (Kessel von Eisenbahnkesselwagen und Keeselaggregata), an Schiffsrümpfen,
die besonders hohe Anforderungen an die Qualität der Schweißnähte stellen und bei
den Schweißarbeiten um ihre Achse gedreht werden müssen, und auch an flachen, großflächigen
bauteilen, die beim Schweiben nur schwer gewendet werden können.
-
Bekannt ist eine Vorrichtung zum Überkopf-UP-Metallichtbogen-Tauchschweißen
(Fr. - Patentanmeldung Nr.2323437, IPK B 23 K 9/18, B 23 K 9/12, B23 K 9/02, B 23
K 37/00), die einen Behälter für das Schweißpulver enthält, in dem sich eine Schale
für die Aufnahme von Schweißpulver und dessen Andrücken mit Hilfe der Schale (an.
das zu schweißende Bauteil befindet.
-
Zu diesem Zweck hat die Schale eine zur Schweibfuge gerichtete Austrittsöffnung
und eine Eintrittsöffnung für die Zugabe von Schweißpulver in die Schale und die
Erzeugung des notwendigen Drucks des Schweißpulvers in der Schale. Das Schweißpulver
gelangt in die Schale durch einen Zuleitungsstutzen, der auf der einen Seite mit
der Eintrittsöffnung der Schale und auf der anderen Seite mit dem Raum des Behälters
verbunden ist. Zur Erzeugung des Drucks des Schweißpulvers in der Schale und zur
Zugabe des Schweißpulvers in die Schale hat der Stutzen ein Zuführungsinittel für
das Schweißpulver, das z.B. in Form einer Schnecke oder eines pneumatischen Fördersystems
ausgeführt ist.
-
Koaxial zum Stutzen für die Zuführung des Schweißpulvers ist in der
Schale ein Mundstück montiert, durch das eine selbstverzehrende Elektrode hindurch
läuft.
-
In der bekannten Anlage zum Überkopfschweissen wird das Schweisspulver
von unten an die Schweissfuge unter gleichem, vorgegebenen Druck herangeführt, was
zur Gloich beit des vorgegebenen Drucks des Schweisspulvoers während des Schweissens
auf v erschiedenen Abschnitten längs der Schweissfuge führt, und zwar auf dem Abschnitt
vor dem Lichtbogen relativ zur entstehenden Naht, auf dem Abschnitt, auf dem der
Lichtbogen brennt und sich das Schweissbad befindet und auf dem Abschnitt der Ausbildung
der Scyhweissnaht.
-
Die Grösse des vorgegebenen Drucks des Schweisspulvers kann beim
Schweissen mit dieser Vorrichtung reguliert werden, z.B. durch Änderung der Rotationsge
schwindigkeit der Schnecke, dabei ist jedoch der Druck des Schweisspulvers auf verschiedenen
Abschnitten der Schweissfuge gleich.
-
@iedsch Diese Ausführung der Vorrichtung gestattet es nicht, vorgegebene
Druckwerte des Schweisspulvers auf verschiedonen Abschnitten längs der Schweissfuge
während des Schweissprozesses zu erzeugen und wahlweise zu regulieren, Was zur Entstehung
minderwertiger Schweissnähte führt, besonders beim Überkopfschweissen und beim Schweissen
von langmassfugen, die Abweichungen der kennwerte bei der Verbindung zum Schweissen
aufweisen (z.B. Uberhöhte Ränder, Zwischenräume, Querschnitte der nahtfugen u.a.),
was durch spezielle Untersuchungen nachgewiesen worden ist.
-
Bekannt ist auch eine Vorrichtung zum Überkopf-UP--Schweissen (SU-
Erfinderschein , 526470 B 23 K 37/06), die einen Behalter mit Schweisspulver enthält,
der von zwei Riemengebildet wird und zur Aufnahme von Schweisspulver und dessen
Andrücken an das zu schweissende Bauteil vorgesehen ist. Im Behalter mit da Schweisspulver
befindet sich ein Formschuh mit einem durch ihn verlaufenden Mundstück, die start
am Schweissapparat befestigt sind.
-
Die bekannte Vorrichtung gestattet es ebenfalls nicht, vorgegebene
Druckwerte des Schweisspulvers auf verschiedenen Abschnitten längs der Schweissfuge
während des Schweissens zu erzeugen und wahlweise zu regulieren und somit ein-
wandfreie
Schweißnähte zu erhalten. Der vom Fornischuh auf die Schweißzone in der Nähe des
Schweißbogens ausgeübte Druck beeinflußt ebenfalls negativ die Qualität der fertigen
Uberkopfnaht.
-
Bekannt ist weiter eine Vorrichtung zum tlberkopf-UP -Schweißen (SU-
Erfinderschein 469554 B 23 K 9/18), die einen Behalter für das Schweißpulver und
eine Schale für die Aufnahme vom Schweißpulver und dessen Andrücken an das Bauteil
enthält. Die Schale hat eine zur Schweißfuge gerichtete Austrittsöffnung und eine
Eintrittsöffnung für die Zuführung des Schweißpulvers in die Schale und die Erzeugung
des notwendigen Drucks des Schweißpulvers in der Schale. Das Schweißpulver gelangt
in die Schale durch einen ZUleitungsstutzen, der mit der Eintrittsöffnung der Schale
in Verbindung steht. Der Stutzen besitzt ein Mittel für die Zuführung des Schweißpulvers
in Form einer Schnecke.
-
Im Inneren der Schale ist neben der Eintrittsöffnung ein Mundstück
angebracht, où auch das eine selbstverzehrende Elektrode geführt wird, uno Lt eine
Regulierplatteg eesVigt, die hinter dem mundstück auf der der Eintrittsöffnung der
Schale %regenÜber1iegenden weite angeordnet ist.
-
Zur Änderung des Neigungswinkels relativ zur'ustrittsöffnung der
Schale hat die Regulierplatte eine Stellschraube. Solch eine mit einer Regulierplatte
versehene Vorrichtung ermöglicht die Regulisrung des vorgegebenen Druckwerts des
Schweißpulvers während des Schweißens auf verschiedenen Abschnitten längs der Schweißfuge.
-
Beim Schweißen mit solch einer Vorrichtung beobachtet der Maschinenführer
die Schweißfuge und reguliert bei Abweichungen der Kennwerte der Fugenverbindung,
z.B. des Zwischenraums zwischen den Rändern des Bauteiles, mit Hilfe der Stellschraube
den Neigungswinkel der Platte zum Zweck der Konstanthaltung des erforderlichen Drucks
des SchweiBpulvers, da Tür ein enwa£idt'reies Überkopfschweißen während des Schweißprozesses
vorgegebener Druckwerte des Schweißpulvers auf verschiedenen Abschnitten längs der
Schweißfuge
mit maximaler Genauigkeit eingehalten werden müssen, da anderenfalls minderwertige
Schweißuähte entstehen.
-
Ein Nachteil der bekannten Vorrichtuxlg besteht darin, daß dauernd
die Lage der Regulierplatte geändert werden muß, weshalb ununterbrochene Tätigkeit
und höchste Aufmerksainkeit des Maschinenführers beim Schweißen und hohe Qualifi
kation von diesem notwendig@zind.
-
daraus ist ersichtlich, daß die Qualität der entstehenden Naht beim
Schweißen mit dieser Vorrichtung von dem können und der Erfahrung des Maschinenführers
abhängt, was mitunter zu minderwertigen Schweißn@hten führt.
-
Der Einsatz dieser Vorrichtung hat ihre Brauchbarkeit beim Schweißen
von Fugan mit minimalen Abweichungen der Kennwerte bei der Verbindung zum Schweißen
(z.B. Utberhöhung der Ränder, des Zwischenraums, des Querschnitts der Nahtfuge u.a.)
und ihre Untauglichkeit beim Schweißen langer Bauteile oder von Rundnähten, besonders
mit großem Durchmesser, gezeigt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Überkopf-UP-Lichtbogenschweißen zu schaffen, in der die Mittel für die Aufstellung
und das Andrücken des Behälters mit dem Schweißpulver an die Schweißfuge beim Schweißen
die Möglichkeit einer automatischen Konstanthaltung vorgegebener Druckwerte des
Schweißpulvers auf verschiedenen Abschnitten länges der Schweißfuge ohne Beteiligung
des Maschinenführers und der Entstehung einwandlreier Nähte beim Schweißen von Bauteilen
mit kompliziertem Profil, besonders Langmaßfugen, die Abweichungen der Kennwerte
bei deren Verbindugn durch Schweißen aufweisen, gewährleisten.
-
Das wird dadurch erreicht, daß in einer Vorrichtung zum Überkopf-UP-Lichtbogenschweißen,
die einen Behälter für das Schweißpulver mit einer in ihn angebracht ten Schale
enthält, in der sich eine Regulierplatte und ein Mundstück beiden url einem Ututzen
für die Zuführung des Schweißpulvers verbundene Austritts- und Eintrittsöffnungen
und einen Mechanismus für die Zuführung der Elektrode zum Mundstück, der mit ihm
durch einen biegsamen
Schlauch verbunden ist, hat' gemäß der Erfindung
der Behälter mit Hilfe einer Achse an einer Aufhängevorrichtung schwenkbar um diese
Achse angeordnet und mit einem ersten Kopierelement mit Punktkontakt ausgerüstet
ist, das im wesentlichen in Höhe der Regulierplatte mit einer Verschiebung relativ
zur Eintrittsöffnung der Schale angebracht ist, und daß die Achse der Aufhängevorrichtung
des Behälters relativ zum Kopierelement versetzt ist, wobei die Aufhängevorrichtung
des Behälters mit Mitteln für das Andrücken des Behälters und des Lopierelements
an das zu schweißende Bauteil vorsehen ist.
-
Solch eine Ausführung der Vorrichtung zum Uberkopfschweißen ermöglicht
eine automatische Konstanthaltung der für ein einwandfreies Schweißen notwendigen
Druckwerte des Schweißpulvers auf verschiedenen Abschnitten längs der Schweißfuge.
Dabei entfällt praktisch vollkommen die Notwendigkeit der Teilnahme des Maschienenführers
an der Steuerung des Schweißprozesses, besonders beim Schweißen langer Bauteile
mit regelmäßiger geometrischer Form (besonders bauteile mit zylindrischer und geradliniger
Form) und mit Abweichungen der Kennwerte bei der Verbindung der Fugen zum Schweißen.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine Qualitätserhöhung
von Schweißverbindungen und eine Srweiterung der technologischen Möglichkeiten des
Uberkopf-UP--Schweißens bei wesentlicher Verringerung der Betriebskosten.
-
Es ist vorteilhaft, die Aufhängevorrichtung des Behälters für das
Schweißpulver in Form eines zweiarmigen Hebels auszuführen an dessen einem ßnde
die Achse der Aufhängevorrichtung des Behälters angebracht ist, während am anderen
Sunde des zweiarmigen Hebels Mittel zum Andrücken des Behuilters und eines Kopierelements
an das zu schweißende Bauteil angeordnet sind.
-
Die Ausführung der Aufhängevorrichtung des Behälters für das Schweißpulver
in Form eines zweiarmigen Hebels ermöglicht die Schaffung optimaler Bedingungen
für die Konstanthaltung der vorgegebenen Druckwerte des Schweiß-
pulvers
während des Schweißens auf verschiedenen Abschnitten längs der Schweißfuge.
-
Vorzugsweise sind die Mittel zum Andrüoken des Behälters und des
Kopierelements an das zu schweißende Bauteil in Form von zwei Gewichten ausgeführt,
von denen das erste Gewicht am Arm des zweiarmigen Hebels befestigt und das zweite
Gewicht an einem am Behälter befestigten Seil aufgehängt ist.
-
vine solche Konstruktion der Vorrichtung vereinfact die Ausführung
des Mittels zum Andrücken des Behälters und des Kopierelements an das zu schweißende
Bauteil und gewährleistet eine getrennte Regulierung der Kraft, mit der der Behälter
und das Kopierelement an das zu schweißende Bauteil angedrückt wird, was notwendig
ist für die Erzeugung vorgegebene Druckwerte des Schweißpulvers auf verschiedenen
Abschnitten langes der Scheißfuge.
-
"S ist vorteilhaft, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem zweiten
Kopierelement mit Punktkontakt auszurüsten, das auf dem Behälter neben dem Mundstück
und über dem Niveau der Austrittsöffnung der Schale angebracht ist.
-
Die Anbringung eines zweiten Kopierelements dient der Schaffung einer
zusätzlichen Stütze für den Behälter mit dem Schweißpulver bei der Ausführung von
vorbereitungsarbeiten vor dem Schweißen und der Vermeidung eines Verschließes der
Oberfläche der Schale. Außerdem ist das Aufstützen auf dieses element wesentlich
für das Schweißen beim Regulieren des Drucks des Schweißpulvers in der Schale durch
Änderung d sr der Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke.
-
Es ist zweckmäßig, die Vorrichtung mit einem Schlitten mit einem
Antrieb für dessen Bewegung in Richtung der Zuführung des Schweißpulvers u vorsehen,
der elile Konsole hat, auf der ein drittes Kopierelement befestigt ist, wobei die
Pendelachse des zweiarmigen Hebels an dem erwähnten Schlitten befestigt ist.
-
Der Schlitten mit dem Antrieb und der Konsole dient der Vorgabe und
der Konstanthaltung des Winkels, unter dem der zweiarmige Hebel und das zu schweißende
Bauteil aufeinander einwirken, was wesentlich. Ist für die Stabilisierung
der
Bedingungen, unter denen das Schweißen von überkopf nähten ausgeführt wird.
-
Es ist vorteilhaft, die Vorrichtung mit zwei zusätzlichen, regulierbaren
Kopierelernenten auszurüsten, die am zum Mundstück gerichteten sunde der Regulierplatte
auf beiden Seiten relativ zu ihrer Längsachse angebracht sind, und die Regulierplatte
in der Schale des Behälters mit der Möglichkeit eines Pendelns in Langs- und Querrichtung
zu montieren.
-
Dabei ist es zu bevorzugen, wenn Jie Regulierplatte relativ zur Schale
federnd gelagert und auf einem Kreuz-Gelenk befestigt ist, das auf dem Buden der
Schale montiert ist und das Pendeln der Regulierplatte in Längs- und Querebene ermöglicht.
-
Diese konstruktive Lösung ermöglicht eine Selbsteinstellung der Regulierplatte
während des Schweißens relativ zur Oberfläche des zu schweißenden Bauteiles zum
Zwecke der Konstanthaltung des vorgegebenen Winkels, unter dem die Regulierplatte
und die Oberfläche des Bauteiles aufeinander einwirken.
-
Im letzten Fall ist es zu bevorzugen, wenn die Schals des @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@wird,
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ Behälters mit einer Querwand versehen ' die neben dem Mundstück
angebracht ist, und die Regulierplatte unten eine Leiste hat, die zwischen der Querwand
der Schale und dem Mundstück derart angebracht ist, daß die Querwand und die Leiste
die Entfernung zwischen der Regulierplatte und dem Boden der Schale überdecken,
und der Boden der Schale unter der Regulierplatte gelocht ist.
-
Eine derartige Ausführung der Schale des Behälters mit dem Schweißpulver
und der Regulierplatte verhindert eine Anhäufung des Schweißpulvers unter der Platte
und beseitigt damit verbunaene Hemmungen des Pendelns der Regulierplat te in Längs-
und Querebene 63im Schweißen l.mger ähte.
-
Im folgenden wird die Erfindung achanl ausführlicher Beschreihung
von Ausfühang@@ beispielen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert, und zwar zeigt:
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Uberkop£-UP-Schweißen
im Längsschnitt; Fig. 2 eine Ausführungsvariante der erfina'ungsgemäßen Vorrichtung,
die auf einem Schlitten mit einer Konsole und einem Antrieb für dessen Bewegung
montiert ist; Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig.2; Fig. 4 eine
Ausführungsvariante der erfindungsemäßen Vorrichtung im Längsschnitt.
-
Bei der Beschreibung praktischer Ausführungsvarianten der Vorrichtung
zum Uberkopf-UP-Lichtbogenschweißen werden, jedoch nicht einschränkend, spezielle
Fachausdrücke verwendet, wie sie in der Schweißtenchnik gebräulich sind.
-
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung abgebildet , die
einen Behälter 1 für das Schweißpulver 2 enthält. im Innern des Behälters 1 ist
eine Schale 3 für die Zuführung und das Andrücken des Schweißpulvers 2 an die Oberfläche
eines zu schweißenden Bauteiles 4 angebracht.
-
Die Schale 3 stellt ein schalenartiges Gehäuse dar und kann verschiedene
Form haben.
-
Die Schale 3 hat eine in Richtung zum Bauteil 4 gerichtete Austrittsöffnung
Durch die Austrittsöffnung tritt das Schweißpulver 2 aus der Schale 3 und erzeugt
beim Andrücken der Schale 3 an das zu schweißende Bauteil 4 während des Schweißens
ein Schweißpulverkissen, das die Entstehen; vorgegebener Druckwerte auf verschiedenen
Abschnitten länt,s der Schweißfuge und somit eine einwandfreie Ausführung des Schweißens
von berkopfnähten gewährleistet.
-
Die Schale 3 hat eine Eintrittsöffnung, die mit einem Stutzen 5 für
die Zuführung des Schweißpulvers 2 aus dem Behalter 1 in die Schale 3 verbunden
ist. Auf diese Weise wird eine Zirkulation des Schwelßpulvers 2 und dessen mehrmalige
Verwendung ermöglicht. Der Stutzen 5 hat eine Zuführungsvorrichtung, die z.B. in
Lüriu einer chnecke 6 mit einem Antrieb 7 ausgeführt ist. Die Zuführungsvorrichtung
kann konstruktiv auf beliebige andere Weise ausgeführt werden, z.B. in Form eines
pneumatischen Fördersystems.
-
Der Stutzen 5 besitzt Fenster 8 für den Eintritt des Schweißpulvers
2 aus dem Behälter 1 in den Stutzen 5.
-
In der Schale 3 ist ein Mundstück 9 für die Zuführung einer selbstver
Zehrensen Elektrode 10 montiert. Das Mund stück 9 ist durch einen biegsamen Schlauch
11 mit einem Mechanismus 12 für die Zuführung der Elektrode 10 verbunden.
-
Der biegsame Schlauch 11 dient der Zuführung der Elektrode 10 zum
lk1undstück 9 und ermöglicht ein freies Pendeln des Behälters 1 zur das Schweißpulver
2.
-
In der Schale 3 ist weiher eine Regulierplatte 13 montiert, die die
Punktion einer Unterlage für das Schweißpulver 2 ausübt und der Regulierung und
Verteilung des vorgegebenen Drucks des Schweißpulvers 2 auf verschiedenen Abschnitten
längs der Schweißfuge dient.
-
Der Behälter 1 ist mit Hilfe einer Achse 14 an einer Aul'>hängevorrichtung
drehbar um diese Achse angeordnet.
-
Die Schale 3, der Stutzen 5 für die Zuführung des Schweißpulvers
2 und der Behälter 1 sind starr miteinander verbunden und bilden eine einheitliche
Konstruktion.
-
Der Behälter 1 ist mit einem ersten Kopierelement 15 ausgerüstet,
das in Form eines Rads ausgeführt ist, das einen Punktkontakt mit dem Bauteil 4
hat. Das Kopierelement 15 kann an einer beliebigen Stelle des Behälters 1 angebracht
sein oder auf der Sohale 3 montiert werden. Dabei muß das erste Kopierelement 15
im wesentlichen in Höhe der Regulierplatte 13 angebracht werden und relativ zur
Eintritts-Öffnung der Schale 3 versetzt sein. Dabei können Mittel zur Regulierung
der Lage des ersten Kopierelements 15 relativ zur Regulierplatte 13 vorgesehen werden.
-
Durch Änderung der Lage des ersten Kopierelements 15 ist eine Regulierung
der Lage der Regulierplatte 13 relativ zum Bauteil 4 möglich.
-
Die Achse 14 der AutÄänevorriohtung des Behälters 1 kann ran einer
bliebif;en Stelle dei Behälters 1 und der a:;ol le 3 installiert werden, sie muß
jedoch relativ zum ersten Kopierelement 15 versetzt angebracht sein.
-
Die Versetzung der Achse 14 relativ zum ersten Ko-
pierelement
15 ist notwendig für die Schaffung eines Schwenkarms des Behälters 1 um die Achse
14 seiner Aufhängevorrichtung.
-
Die Aufhängevorrichtung des Behälters 1 ist in Form eines zweiarmigen
Hebels 16 ausgeführt, an dessen einem Ende die Achse 14 der Aufhängevorrichtung
des Behälters 1 angebracht ist. Am anderen azide d65 zweiarmigen hebels 16 sind
Mittel zum Andrücken des Behälters 1 und des ersten Kopierelements 15 an das zu
schweißende Bauteil 4 angebracht.
-
Die Mittel zum Andrücken des Behälters 1 und des ersten Kopierelements
15 an das zu schweißende Bauteil 4 sind in Form von zwei Gewichten ausgeführt. solch
eine Ausführung der Mittel zum Andrücken des Behälters 1 ist zu bevorzugen, obwohl
die Andrücktttel auch eine beliebige andere konstruktive Ausführun haben können,
z.B.
-
können sie einen Federmechanismus darstellen.
-
Das erste Gewicht ist starr am Arm des zweiarmigen Hebels 16 befestigt,
wobei die Entfernung von der Stelle der befestigung des Gewichts bis zur Pendelachse
17 des zweiarmigen Hebels 16 geändert werden kann.
-
1gs ist zweckrntiSig, als erstes Gewicht den Mechanismus 12 für die
ZUführung der Elektrode 10 zu benutzen, da er ein konstantes Gewicht aufweist. Durch
ÄnderL*ng der Lage des Mechanismus ' 12 auf dem Arm des Hebels 16 wird die Ändrückkraft
des Behälters an das zu schweißende Bauteil 4 reguliert.
-
Die Verwendung des rifechanismus' 12 für die Zuführung der Elektrode
10 als erstes Gewicht verringert den Metallaufwand der Konstruktion und erhöht ihre
Kompaktheit.
-
Der zweiarmige Hebel 16 ist innen hohl. Am rechten Arm des zweiarmigen
Hebels 16 ist eine Rolle 18 befestigt, über die ein Seil 19 führt.
-
Das Seil 19 ist mit einem Ende an einer Öse 20 des Behalters 1 befestigt,
das andere ESde führt durch den inneren Hohlraum des zweiarmigen Hebels 16 und läuft
über eine Rolle 21, die am linken Arm des zweiarmigen Hebels 16 augebracht ist.
-
An dieses Ende des Seils 19 ist ein zweites Gewicht 22 gehängt.
-
Solch eine Aufhängung des zweiten Gewichts 22 ermöglicht die Erzeugung
und Regulierung; der größe der Andrückkraft des ersten Leitelements 15, die über
das Seil 19 und das Gehäuse des Behälters 1 auf das Kopierelement 15 übertragen
wird. Die Größe des Gewichts 22 wird in Abhängigkeit von der vorgegebenen Andrücklcraft
des ersten Kopierelements 15 und der vorgegebenen Andrückkraft des Behälters 1 an
das zu schweißende Bauteil 4 ewäit.
-
Die Ausführung des Andrücknittels in Form von zwei Gewichten schafft
die Möglichkeit einer getrennten Regulierung der Werte der Andrückkraft des ersten
Kopierelements 15 und des Behälters 1 an das zu schweißende Bauteil 4, was notwendig;
ist für die Erzeugung vorgegebener Druckwerte des Schweißpulvers auf verschiedenen
Abschnitten längs der Schweißfuge, die die Entstenung einwandfreier $Schweißnähte
gewährleisten.
-
Die Anbringung des Behälters l an einer Aufhängevorrichtung, die
in Form eines zweiarmigen Hebels 16 mit Gegengewichten ausgeführt ist, schafft ein
genau ausbalanciertes, hochempfindliches system um 1 der Ober fläche des zu schweißenden
Bauteiles 4, zu foigen was die Vorausset zung für das Überkopfschweißen im automatischen
betrneb bildet.
-
Um die Genauigkeit der Reaktion des Folgesystems auf beliebige Änderungen
der Oberflächenform der zu schweißenden Bauteiles 4 zu erhöhen, ist das erste Kopierelement
15 mit einem Punktkontakt ausgeführt. Das bedeutet, daß die Kontaktfläche solch
eines folgeelements mit dem zu schweißenden Bauteil 4 minimal gewählt ist und praktisch
einen Punkt darstellt.
-
Die beschriebene Vorrichtung funktioniert folgend ermaßen.
-
Vor dem Schweißen wird das einrichten der Vorrichtung vorgenommen,
das durin bestent, daß die Größe des Gewichte 22 und die Lage des mechanismus 12
auf dem Arm des zweiarmigen Hebels 16 gewählt und die für das Schweißen notwendigen
Andrückwerte
des ersten Kopierelements 15 und des Behälters 1 mit dem Schweißpulver 2 an das
zu schweißende Bauteil 4 vorgegeben werden.
-
Die Größe des Gewichts 22 und die Lage des Mechanismus 12 auf dem
Arm des zweiarmigen Hebels hängt von den vorgegebenen Schweißparametern, der Form
des Bauteiles 4, dem Typ der chweißfuge, ihrer Form u.a. ab.
-
Zu Beginn des Schweißens mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Uberkopfschweißen wird das erste Kopierelement 15 und der Behälter 1 mit dem Schweißpulver
2 an das zu schweißende Bauteil 4 gedrückt. Dann wird der Antrieb 7 der Schnecke
6 eingeschaltet. Bei Rotation der Schnecke 6 wird das Schweißpulver 2 aus dem Behälter
1 durch den Zuführungsstutzen 5 in die Schale 3 transportiert. Dabei entsteht in
der Schale 3 der vorgegebene Druck des Schweißpulvers, was zur Bildung eines Schweißpulverkissens
zwischen der Schale 3 und dem zu schweißenden bauteil 4 führt.
-
Das Schweißpulverkissen stellt eine Schicht Schweißpulver 2 dar,
die einen ständigen Druck auf das zu schweißende bauteil 4 ausübt, der gleichmäßig
über die gesamte Flache des Kissens verteilt ist.
-
Dann wird ein Antrieb aur Dreaung des Bauteils 4 (in den Zeichnungen
nicht abgebildet) eingeschaltet und danach der Antrieb des Mechanismus' 12 für die
Zuführung der Elektrode 10, die über den biegsamen Schlauch 11 durch das Mundstück
9 zur Schweißfuge geführt wird. Durch die Drehung des Bauteiles 4, das mit dem Schweißpulverkissen
zusammenwirkt, kommt es zur Verteilung des Schweißpulvers 2 in der Schale 3 und
zu tieseon 7,iriiulation aus dem Behalter 1 in den putzen 5 und die Schale 3. Dabei
dient die in der Schale 3 montierte Regulierplatte 13 der Regulierung des vorgegebenen
Druckwertes des Schweißpulvers des Schweißpulverkissens auf verschiedenen Abschnitten
längs der Schweißfuge. Durch Änderung der Lage des ersten Kopierelernents 15 relativ
zum Niveau der Eegulierplatte 13 wird der vorgegebene Druckwert zwischen der Regulierplatte
13 und dem zu Schweißenden Bauteil eingestellt.
-
Dann wird der elektrode 10 eine Spannung zugeführt
und
ein Lichtbogen gezündet. Je nach der Bewegung des Bauteiles 4 relativ zur Elektrode
10 wird die Fuge geschweißt.
-
Während des Schweißens läuft das in Form eines Rads ausgeführte erste
Kopiereleement 15 über die Oberfläche des zu schweißenden Bauteiles 4 und bildet
eine Stütze des Behälters 1 auf dem Bauteil 4.
-
solche Stütze ist wesentinch für de Gewährleistung des notwendigen
Pendelns des Behälters 1 um die Achse 14 der Auf.hänevorrichtung des Behälters 1
während des Schweibens. Das mit der Änderung des Profile des zu schweißenden Bauteiles
4 in Zusammenhang stehende Pendeln des Behälters 1 gewährleistet die Konstanthaltung
aller Schweißparameter. Die Aufhängung des Behälters 1 mit dem Schweißpulver 2 an
der Achse 14 und das Aufstützen des ersten Kopierelements 15 auf dem zu schweißend
en Bauteil 4 ermöglichen eine Stabilisierung des vorgegebenen Neigungswinkels der
Begulierplatte 13 relativ zum Bauteil 4 und somit eine Konstanthaltung der notwendigen
Druckwerte des Schweißpulvers beim Schweißen von Bauteilen mit zylindrischer Form
und langen, geradlinigen Bauelementen.
-
Es ist vorteilhaft, den zweiarmigen Hebel 16 entgegen der in der
Zeichnung durch den Pfeil A gekennzeichneten Bewegungsrichtung des zu schweißenden
Bauteiles 4 anzubringen.
-
Solch eine Anbringung des Hebels 16 schafft einen Ausgleich der Reibungskräfte,
die bei der Zusammenwirkung der Oberfläche des zu schweißenden Bauteiles mit dem
Schweißpulverkissen entstehen, und ermöglicht dem Maschienenführer eine visuelle
Kontrolle des Schweißprozesses und die Durchführung notwendiger Arbeiten zur Bedienung
und Einrichtung der vorrichtung.
-
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist besonders effektiv
beim Schweißen dickwandiger Bauteile einer reE,elm,;f en geometrischen Form.
-
In der beschriebenen Variante der Vorrichtung wird die Größe des
Drucks des S-chweißpulverkissens durch Auswahl der Kräfte festgelegt und reguliert,
die am dem Behälter
1 gegenüberliegenden Arm des zweiarmigen Hebels
16 angreifen.' Dabei hat die Menge des in die Schale 3 eingeführton Schweißpulvers
2, die von der Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke 6 abhängt, keinen Einfluß auf
die Größe des Drucks des Schweißpulverkissens auf das Bauteils 4, sondern beeinflußt
nur dessen Dicke.
-
Zur Schaffung der Möglichkeit einer Regulierung der Größe des Drucks
des Schweißpulverkissens auf das zu schweißende Bauteil 4 durch Änderung der Rotationsgeschwin
digli.eit der Schnecke 6 kniii die Vorrichtung mit einem zweiten Kopierelement 23
(Fig. 2) mit Punktkontakt versehen werden, das auf dem Behälter 1 neben dem Mundstück
9 über dem Niveau der Austrittsöffnung der Schale 3 vo gesehen wird.
-
Die Notwendigkeit einer Regulierung des Drucks des Schweißpulvers
durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke 6 kann beim Schweißen von
Bauteilen mit gro-Ber Dicke entsteEIen, besonders dunn, wenn große Drücke de; Schweißpulvers
auf das zu schweißende Bauteil 4 geschaffen werden müssen.
-
Wenn ein zweites Kopierelenient 23 installiert wird, stützt sich
beim Schweißen der Behälter 1 auf das zu schweißende Bauteil 4 mit Hilfe der Kopierelemente
15 und 23 ab. Dabei wird der Druck des Schweßpulverkissens auf das zu scnweißende
Bauteil 4 durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke 6 reguliert,
weshalb der Antrieb ' der Schnecke 6 die Konstanthaltung dieses Drucks geährleisten
muß.
-
Außerdem verhindert das zweite Kopierelement 23 einen mechanischen
Kontakt des zu schweißenden Bauteiles 4 mit den J1emonten der Schale 3 bei Vorbereitungsarbeiten,
wenn eine Durchlaufprobs im Einricht berrice abgenalten wird.
-
Das zweite Kopierelement 23 sollte ebenfalls einen Punktkontakt mit
der Oberflache ds zu schweißenden Bauteiles 4 haben, so wie das in bezug auf das
erste Kopierelement 15 beschrieben worden ist.
-
In der in Fig. 2 abgebildeten Variante der Vorrichtung
ist
die Vorrichtung mit einem Schlitten 24 mit einem Antrieb 25 für dessen Bewegung
in Richtung der Zuführung des Schweißpulvers 2 ausgerüstet.
-
Der Schlitten 24 hat eine Konsole 26, auf der ein drittes Kopierelement
27 befestigt ist, das ebenfalls einen Punktkontakt mit der Oberfläche des zu schweißenden
Bauteiles 4 hat. Auf dem Schlitten 24 ist weiter die Pendelachse 17 des zweiarmigen
Hebels 16 befestigt.
-
Der Schlitten 24 hat die Form eines hohlen Bechers, der auf einer
Führungsstange 28, die seine Bewegung in Richtung der Zuführung des Schweißpulvers
in die Schale 3 ermöglicht, eine hin- und hergehende Bewegung ausführen kann.
-
Der Schlitten 24 wird mit Hilfe eines Antriebs 25 in Form eines Kraftzylinders
bewegt, der gelenkig auf der gleichen Grundplatte wie die Stange 28 befestigt ist.
-
Am Schlitten 24 ist starr die Konsole 26 befestigt, die in Richtung
zum Bauteil 4 verläuft und an ihrem Ende das dritte Kopierelement 27 in Form eines
Rads mit einer Punktkontaktoberfläche häl Die Anbringung der Achse 17 des zweiarmigen
Hebels 16 auf dem Schlitten 24 und die kinematische Bindung des Schlittens 24 mit
dem zu schweißenden Bauteil 4 über die Konsole 26 ermöglicht eine Stabilisierung
der Lage des zweiarmigen Hebels 16 relativ zum Bauteil 4 bei Abweichungen der Form
des Bauteiles von einer regelmäßigen geometrischen Form und beim hweißen von Bauteilen
mit einer unregelmäßigen geomatrischen Form.
-
solch eine Stabilisierung der Lage des zweiarmigen Hebels 16 gewährteistet
wahrenk des Schweißens konstante vorge;ebene Winkl, unter denen die Regulierplatte
13 mit der Oberfläche des Bauteiles 4 zusammenwirkt, und dadurch eine konstante
Verteilung des Drucks des Schweißpulvers auf verschiedenen Abschnitten längs der
Schweißfuge.
-
Beim Schweinen von Bauteilen mit örtlichen Abweichungen an @ ihrer
Verbindung (ztB. überhöhte Ränder) und auch mit örtlichen Abweichungen der Form
der Schweißfuge (z.B.
-
in Form von Wellen) muß die Lage der Regulierplatte 13 in
bezu
auf das zu schweißende Bauteil 4 entsprechend der Formänderung der Oberfläche des
Bauteiles geändert werden.
-
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das dadurch ersielt, daß
die Regulierplatte 13 in der Schale 3 selbsteinstellend in bezug auf die Oberfläche
des zu schweißenden Bauteiles 4 montiert ist.
-
Die £öglichkeit einer Selbsteinstellung der Regulierplatte 53 wird
dadurch erzielt, daß die Regulierplatte 13 mit zwei zusätzlichen Kopierelementen
29, 30 (Fig. 2, )) ausgerüstet wird, die am zum Mundstück 9 gerichteten Ende der
Regulierplatte 13 auf beiden Seiten von ihrer Längsachse angebracht sind. Dabei
ist die Regulierplatte 13 in der Schale 3 des Behälters 1 so montiert, daß sie in
Längs- und Querrichtung pendeln kann. Das Pendeln der Platte 13 wird dadurch ermöglicht,
daß sie auf einem Kreuzgelenk 31 angebracht ist, das auf dem Boden der Schale 3
montiert und relativ zur Schale federnd gelagert ist mit HILfe einer Feder 32.
-
Die Anbringung von zwei Kopierelementen 29, 30 auf beiden Seiten
der Längsachse der Regulierplatte 13 ist notwendig, damit die Regulierplatte 13
den Oberflächenprofil der Teile des zu schweißenden Bauteiles 4, die auf beiden
Seiten der Schweißfuge liegen, foghen kann.
-
Das Kreuzgelenk 31 ist :in Gelenk, das in zwei Ebenen geschwenkt
werden kann, und das ein beliebiges bekanntes Gelenk darstellen kann, z.B. ein Gelenk
mit zwei zueinander senkrechten, sich schneidenden Achsen.
-
Beim Schweißen befinden sich die Kopierelemente 29, 30 in ständigem
Kontakt mit der Oberfläche des Bauteiles 4 und gewährleisten dadurch eine Selbsteinstellung
der Regulierplatte 13 relativ zur Oberfläche des zu schweißenden Bauteiles 4.
-
wenn die Regulierplatte 13 selbsteinstellend ausgeführt ist, muß
das SindrLrlgen des Schweißpulvers 2 in den Raum.
-
zwischen der Platte 13 und dem Boden der Schale 3 verhindert werden,
da andernfalls nicht die Bedigungen für die Selbsteinstellung der Platte 13 beim
Schweißen von Langmaßnähten geschaffen sind. Zu diesem Zweck ist die Scbale 3
des
Behälters 1 mit einer Querwand 33 (Fig. 4) versehen, die neben dem Mundstück 9 angeordnet
ist, und die Regulierplatte 13 von unten mit einer Leiste 34, die zwischen der Querwand
33 der Schale 3 und dem Mundstück 9 so angebracht ist, daß die Querwand 33 udn die
Leiste 34 die Entfernung zwischen der Regulierplatte 13 und dem Boden der Schale
3 überc'ecken. Solch eine konstruktive Ausführung verhindert ein Eindringen des
Schweißpulvers 2 unter die Regulierplatte 13 bei ihrem Pendeln am Kreuzgelenk 31.
-
Um das unter die Platte 13 geratene Schweßpulver 2 zu entfernen,
ist der Boden der schale 3 unter der Platte 13 gelocht, d.h. er ist mit Öffnungen
35 versehen.
-
Die in k'iL. 4 abGebildete Variante der Vorrichtung fu.Stioniert
analog zu der in Fig. 1, 2 abgebildeten Variante, deren Funktion oben beschrieben
worden ist Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Uberkopf-UP-Soiiweißen
die Durchführung eines Überkopfschweißverfahrens, bei dem während des Schweißens
auf verschiedenen Abschnitten längs der Schweißfuge auto matisch unterschiedliche
Druckwerte des Schweißpulvers konstant gehalten werden, die notwendig sind für die
Entstehung einwandfreier Schweißnähte beim Schweißen von Bauteilen in einem weiten
Profilbereich. Die Vorrichtung ermöglicht das Schweißen im automatischen Betrieb
praktisch ohne Beteiligung des Maschinenführerws am Schweißprozeß, Die erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Uoerkopf-UP--Schweißen kann besonders zweckmäßig beim Schweißen
sogenannter wurzelnänte eingesetzt werden.
-
Unter Wurzelnänten werden dabei solche Nähte verstanden, die zuerst
von der Seite ausgeführt werden, weshalb die Elektrode an die Schweißfuge beim Schweißen
der ersten und eventuell weiterer, für die Ausführung der Schweiß verbindung notwendiger
Nähte zugeführt wird.