DE3937094A1 - Butt welding of tubes - using alignment device which remote controlled moves tubes with respect to each other in X, Y and Z direction - Google Patents

Abstract

Welding appts. for joining two tubes together consists of a welding head assembly (15,16) arranged on a centering system made up of gripping clamps (1,2) which each hold a tube (12) and adjustment devices (4,5,6) which can move one tube with respect to the other in the x, y and z directions. ADVANTAGE - The positioning of the tubes with respect to each other can be remote controlled followed by remote controlled welding.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum Verbinden von zwei Rohren mit einem auf einer Kreisbahn zu bewegenden Schweißkopf.The invention relates to a welding device for connecting of two pipes with one moving on a circular path Welding head.

Es ist bekannt, für das mechanisierte Schweißen von fest­ stehenden Rohren, Schweißvorrichtungen mit umlaufendem Brenner einzusetzen, die von Hand auf das Rohr aufgesetzt, befestigt und positioniert werden. Das Zentrieren der beiden Rohrenden, die verschweißt werden sollen, erfolgt dabei mit separaten Hilfsvorrichtungen, z. B. mit einem Zentrierbügel, einem Zentrierring oder einer Spannvorrichtung.It is known for mechanized welding of fixed standing pipes, welding devices with rotating torch insert, attached to the pipe by hand, attached and be positioned. Centering the two pipe ends, which are to be welded is done with separate ones Auxiliary devices, e.g. B. with a centering bracket, a Centering ring or a clamping device.

Zum Schweißen von Rohren in für Menschen unzugänglichen Räumen sind bekannte Schweißvorrichtungen, z. B. Orbitalköpfe oder Schweißzangen, nicht einsetzbar, da sie von Hand montiert werden müssen.For welding pipes in rooms inaccessible to people are known welding devices, e.g. B. orbital heads or Welding guns cannot be used because they are assembled by hand Need to become.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schweißvorrichtung anzugeben, die fernbedient zu verschweißende Rohre zueinander positionieren kann und dann die Schweißverbindung herstellen kann. Außerdem soll ein fernbedienter Austausch von Bauteilen der Schweißvorrichtung möglich sein.The invention has for its object a welding device specify the pipes to be welded remotely to each other position and then make the weld can. In addition, a remote-controlled replacement of components the welding device.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schweißkopf auf einem Zentriersystem angeordnet ist, das Greifer zum Halten jeweils eines Rohres aufweist, und eine Verstellvorrichtung aufweist zum Bewegen eines Rohres in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen, die senkrecht zur Rohrachse verlaufen, und in Richtung der Rohrachse.The object is achieved in that the Welding head is arranged on a centering system that Has gripper for holding a tube, and one Adjusting device for moving a tube in two perpendicular directions perpendicular to each other Pipe axis run, and in the direction of the pipe axis.

Die Verstellvorrichtung weist z. B. drei Verstellschlitten auf zum Bewegen des Rohres in Richtung seiner Achse sowie in zwei weitere Richtungen, wobei jede der drei Richtungen senkrecht auf den beiden anderen Richtungen steht.The adjusting device has z. B. three adjustment slides  to move the pipe in the direction of its axis and in two more directions, each of the three directions is perpendicular to the other two directions.

Ein Greifer weist um das Rohr zu legende Bügel auf, die auf den Rohrdurchmesser abgestimmt sind. Das Einklemmen des Rohres erfolgt durch das Schließen der beiden Bügel. Beim Schließen verhaken sich die Bügel, so daß diese von allen Seiten her eine Kraft auf das Rohr aufbringen können. Nach dem Schließen der Bügel werden zwei weitere Spannelemente mittels Exzenter auf das Rohr gedrückt. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß bei dünnwandigen Rohren die Rohre geo­ metrisch rund bleiben und genau mittig gespannt werden können. Der Antrieb des Greifers, sowie der Spannbügel kann vorzugs­ weise hydraulisch erfolgen.A gripper has brackets to be placed around the pipe, which are matched to the pipe diameter. The pinching the tube is done by closing the two brackets. At the Close the hooks, so that everyone can Side force can be applied to the pipe. After this Closing the stirrups are two additional clamping elements Eccentric pressed onto the pipe. This arrangement will ensures that the pipes geo stay metric round and can be clamped exactly in the middle. The drive of the gripper and the clamping bracket can be preferred done hydraulically.

Falls die von Greifern gehaltenen Rohre, die verschweißt werden sollen, nicht axial zueinander ausgerichtet sind, wird ein Rohr mit zwei der drei Verstellschlitten ausgerichtet, so daß seine Achse mit der Achse des zweiten Rohres zusammenfällt. Danach wird das Rohr durch den dritten Verstellschlitten in Richtung seiner Achse verschoben bis beide Rohrenden zum Verschweißen voreinander angeordnet sind.If the pipes held by grippers are welded should not be axially aligned with each other, a tube aligned with two of the three slides so that its Axis coincides with the axis of the second pipe. After that the tube is moved in the direction of the third adjustment slide its axis shifted until both pipe ends for welding are arranged in front of each other.

Mit der geschilderten Schweißvorrichtung wird der Vorteil erzielt, daß zu verschweißende Rohrenden fernbedient zu positionieren sind. Außerdem kann die gesamte Schweißvor­ richtung fernbedient, beispielsweise mit einem Kran, an den Einsatzort gebracht werden.With the described welding device, the advantage achieved that the pipe ends to be welded remotely are positioned. In addition, the entire welding process remote control, for example with a crane, to the Be brought to the site.

Beispielsweise ist der Schweißkopf innerhalb einer das Rohr umfassend verschließbaren Kammer angeordnet. Nachdem die beiden Rohrenden in ihre Schweißposition gebracht worden sind, wird diese Kammer geschlossen. Sie dient als Formiergaskammer.For example, the welding head is inside the tube arranged closable chamber. After the two Pipe ends have been brought into their welding position this chamber closed. It serves as a forming gas chamber.

Der Schweißkopf weist beispielsweise mehrere auswechselbare Brenner auf. Diese Brenner sind z. B. Hilfslichtbogenbrenner. Die Brenner sind auf einer Schwenkvorrichtung angeordnet. Wenn ein Brenner nicht mehr funktionsfähig ist, kann dann ein neuer Brenner eingeschwenkt werden. Falls alle Brenner wegen Ver­ schleiß ihrer Wolfram-Elektrode oder wegen Verschmutzung ihrer Düse nicht mehr einsatzfähig sind, kann der gesamte Schweiß­ kopf fernbedient ausgetauscht werden.The welding head has, for example, several replaceable ones  Burner on. These burners are e.g. B. auxiliary arc torch. The burners are arranged on a swivel device. If a burner is no longer functional, then a new one Burner can be swung in. If all burners due to Ver wear on your tungsten electrode or due to contamination of your Nozzle can no longer be used, all of the sweat head can be replaced remotely.

Am Zentriersystem ist beispielsweise eine Fernsehkamera zur Beobachtung des Schweißvorganges angeordnet.For example, a television camera is on the centering system Observation of the welding process arranged.

Versorgungsleitungen für den Schweißkopf, die Verstellschlit­ ten, aber auch für die Greifer oder für die Fernsehkamera sind beispielsweise über Kabelführungsrollen verlaufend angeordnet. Diese Kabelführungsrollen können beweglich sein. Es können aber auch feste Kabelrollen vorgesehen sein. Mit genügend großen Rollen läßt sich soviel Kabel speichern, daß zwei Umläufe des Schweißkopfes um das Rohr in gleicher Richtung möglich sind. Wenn zwei Kabelrollen vorhanden sind, wird beim Abwickeln von der einen Rolle das Kabel auf die andere Rolle aufgewickelt.Supply lines for the welding head, the adjustment slide ten, but also for the grippers or for the television camera arranged for example running over cable guide rollers. These cable guide rollers can be movable. But it can fixed cable reels can also be provided. With enough big ones Rolls can be stored so much cable that two rounds of the Welding head around the pipe in the same direction are possible. If there are two cable reels, when unwinding one roll the cable wound on the other roll.

In der Kammer, die das Formiergas aufnimmt, ist beispiels­ weise eine Sauerstoffmeßsonde angeordnet. Mit dieser Sonde wird der Sauerstoffgehalt in der Kammer überwacht. Schutzgas kann in die Kammer und auch in das Rohr eingeleitet werden.In the chamber that receives the forming gas, for example an oxygen measuring probe arranged. With this probe monitors the oxygen content in the chamber. Shielding gas can be introduced into the chamber and also into the pipe.

Beispielsweise sind alle elektrischen Bauteile der Schweiß­ vorrichtung gekapselt und einzeln zusammen mit ihren Gehäusen austauschbar. Durch die Kapselung sind die Bauteile vor Einflüssen der umgebenden Atmosphäre geschützt. Dadurch, daß einzelne Bauteile mit ihrem Gehäuse austauschbar sind, ist ein fernbedientes Ersetzen eines Bauteiles möglich.For example, all electrical components are sweat device encapsulated and individually together with their housings interchangeable. The components are pre-encapsulated Influences of the surrounding atmosphere are protected. As a result of that individual components are interchangeable with their housing is a remote replacement of a component possible.

Die Schweißvorrichtung besteht z. B. aus einem Werkstoff, der den erwarteten Umgebungsbedingungen standhält. Durch geeignete Vorrichtungen kann der Schwerpunkt der gesamten Schweiß­ vorrichtung so eingestellt werden, daß sie mit Hilfe von Kränen oder Manipulatoren leicht zu transportieren ist. Mit der Schweißvorrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß Rohre fernbedient zuverlässig zentriert und verschweißt werden können. Einzelne Bauteile der Vorrichtung sind fernbedient austauschbar. Die Schweißvorrichtung nach der Erfindung ist vorteilhafterweise in Anlagen einsetzbar, die für Menschen unzugänglich sind, weil z. B. eine hohe Strahlenbe­ lastung oder eine Belastung mit toxischen Stoffen vorliegt.The welding device consists, for. B. from a material that withstands the expected environmental conditions. By suitable Devices can be the focus of all sweat  device so that it can be adjusted with the help is easy to transport by cranes or manipulators. With the welding device according to the invention, the advantage achieved that pipes are centered reliably and remotely can be welded. Individual components of the device are interchangeable by remote control. The welding device after the The invention can advantageously be used in systems for People are inaccessible because e.g. B. a high radiation exposure or exposure to toxic substances.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:The invention is explained in more detail with reference to the drawing:

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Schweiß­ vorrichtung nach der Erfindung mit einem Zentrier­ system. Fig. 1 shows a perspective view of a welding device according to the invention with a centering system.

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Greifers. Fig. 2 shows the basic structure of a gripper.

Fig. 3 zeigt einen Schweißkopf mit auswechselbaren Brennern. Fig. 3 shows a welding head with exchangeable torches.

Fig. 4 zeigt eine Kabelzuführung zu einem Schweißkopf. Fig. 4 shows a cable feed to a welding head.

Eine Schweißvorrichtung zum Verbinden von Rohren in unzugäng­ licher Umgebung weist einen ersten Greifer 1 für ein erstes Rohr und einen zweiten Greifer 2 für ein zweites Rohr auf. Der Greifer 1 und genauso der Greifer 2 können, wie durch die Pfeile 3 angedeutet, Rohre umschließend geschlossen werden. Zunächst wird ein erstes Rohr vom ersten Greifer 1 gehalten. Ein zweites Rohr, das mit dem ersten verbunden werden soll, wird vom zweiten Greifer 2 gehalten. Der erste Greifer 1 ist mit einem System aus Verstellschlitten 4, 5 und 6 verbunden. Mit den Verstell­ schlitten 4 und 5 wird der erste Greifer 1 mit dem ersten Rohr in x-Richtung und in y-Richtung verschoben, bis die beiden Rohre axial zentriert sind. Dann wird der erste Greifer 1 zusam­ men mit dem ersten Rohr mit dem Verstellschlitten 6 in z-Richtung verschoben, bis die Rohrenden zum Verschweißen einander zugeordnet sind. Die Bewegungsrichtungen der Verstellschlitten 4, 5 und 6 sind durch Doppelpfeile gekenn­ zeichnet und mit x, y und z bezeichnet. Die benötigte Verstell­ kraft beträgt z. B. 12 kN. Zum Verschweißen der zentrierten Rohrenden dient ein auf einer Kreisbahn 7 zu bewegender Schweißkopf. Beispielsweise ist ein Präzisionsschneckenantrieb für die Schweißkopfbewegung vorhanden. Der Schweißkopf ist bis auf einen freibleibenden Spalt 8 a, durch den hindurch die Schweißung erfolgt, von einer Kammer 8 zur Aufnahme von Formiergas umgeben. Durch diese Kammer 8 ist in Fig. 1 der Schweißkopf verdeckt. Die Schweißvorrichtung nach Fig. 1 kann mit einem Kran bewegt werden. Dazu ist sie so ausgestaltet, daß geeignete Angriffsflächen 9 für einen Kran vorhanden sind. Die Greifer 1 und 2 können jeweils ein Exzenterspannsystem umfassen, das in gespanntem Zustand ein Rohr eng umschließt und eine Verformung des Rohres ausschließt. Nachdem gemäß Fig. 2 Bügel 10 und 11 um das Rohr 12 herumgelegt worden sind, werden die Bügel 10 und 11 durch Ver­ drehen von Exzenterscheiben 13 und 14 angespannt. Wenn ein Schweißkopf 15 unbrauchbar geworden ist, kann über einen Drehmechanismus ein Ersatzschweißkopf 16 in Position gebracht werden. Die Anordnung der Schweißköpfe 15 und 16 ist gemäß Fig. 3 ähnlich der Anordnung der Objektive an einem Mikroskop. Zuführkabel für die Schweißköpfe 15 und 16 oder auch für ein anderes Gerät, beispielsweise eine Fernsehkamera, sind nach Fig. 4 über Kabelführungsrollen 17, 18 verlegt. Dadurch ist gewährleistet, daß der Schweißvorgang durch Versorgungsleitungen 19 nicht behindert werden kann. Die Kabelführungsrollen 18 sind bewegliche Rollen.A welding device for connecting pipes in inaccessible environment has a first gripper 1 for a first pipe and a second gripper 2 for a second pipe. The gripper 1 and also the gripper 2 can, as indicated by the arrows 3 , close pipes. First, a first tube is held by the first gripper 1 . A second pipe, which is to be connected to the first, is held by the second gripper 2 . The first gripper 1 is connected to a system of adjustment slides 4 , 5 and 6 . With the adjustment slide 4 and 5 , the first gripper 1 with the first tube is moved in the x direction and in the y direction until the two tubes are axially centered. Then the first gripper 1 is moved together with the first pipe with the adjusting slide 6 in the z direction until the pipe ends are associated with one another for welding. The directions of movement of the adjustment slide 4 , 5 and 6 are marked by double arrows and labeled x, y and z . The required force is z. B. 12 kN. A welding head that can be moved on a circular path 7 is used to weld the centered tube ends. For example, there is a precision worm drive for the welding head movement. The welding head is surrounded by a chamber 8 for receiving forming gas except for a gap 8 a which remains free and through which the welding takes place. The welding head is covered by this chamber 8 in FIG. 1. The welding apparatus of FIG. 1 can be moved with a crane. For this purpose, it is designed such that suitable engagement surfaces 9 are available for a crane. The grippers 1 and 2 can each comprise an eccentric clamping system, which tightly encloses a tube in the tensioned state and prevents deformation of the tube. After shown in FIG. 2 brackets have been placed around the tube 12 10 and 11, the brackets 10 and 11 through Ver turn of eccentric discs 13 and 14 tense. If a welding head 15 has become unusable, a replacement welding head 16 can be brought into position via a rotating mechanism. The arrangement of the welding heads 15 and 16 is shown in FIG. 3 similar to the arrangement of the lenses in a microscope. Feed cables for the welding heads 15 and 16 or also for another device, for example a television camera, are laid according to FIG. 4 via cable guide rollers 17 , 18 . This ensures that the welding process cannot be hindered by supply lines 19 . The cable guide rollers 18 are movable rollers.

Claims (8)

1. Schweißvorrichtung zum Verbinden von zwei Rohren, mit einem auf einer Kreisbahn (7) zu bewegenden Schweißkopf (15, 16), dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (15, 16) auf einem Zentriersystem angeordnet ist, das Greifer (1 und 2) zum Halten jeweils eines Rohres (12) aufweist, und eine Verstellvorrichtung (4, 5, 6) aufweist zum Bewegen eines Rohres (12) in zwei senkrecht zueinander ver­ laufenden Richtungen (x und y), die senkrecht zur Rohrachse verlaufen, und in Richtung (z) der Rohrachse.1. Welding device for connecting two pipes, with a welding head ( 15 , 16 ) to be moved on a circular path ( 7 ), characterized in that the welding head ( 15 , 16 ) is arranged on a centering system, the gripper ( 1 and 2 ) each for holding a tube ( 12 ), and an adjusting device ( 4 , 5 , 6 ) for moving a tube ( 12 ) in two mutually perpendicular directions ( x and y ), which are perpendicular to the tube axis, and in the direction ( z ) the pipe axis. 2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Greifer (1, 2) Bügel (10, 11) und Exzenterscheiben (13, 14) aufweist zur Bildung eines Exzenterspannsystems für das Rohr (12) .2. Welding device according to claim 1, characterized in that a gripper ( 1 , 2 ) bracket ( 10 , 11 ) and eccentric discs ( 13 , 14 ) to form an eccentric clamping system for the tube ( 12 ). 3. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (15, 16) innerhalb einer das Rohr (12) umfassend verschließbaren Kammer (8) angeordnet ist.3. Welding device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the welding head ( 15 , 16 ) within a tube ( 12 ) comprising closable chamber ( 8 ) is arranged. 4. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere auswechselbare auf einer Auswechselvorrichtung angeordnete Schweißköpfe (15, 16) vorhanden sind.4. Welding device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a plurality of exchangeable welding heads ( 15 , 16 ) arranged on an exchanging device are present. 5. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Zentriersystem eine Fernsehkamera zur Beobachtung des Schweißvorganges angeordnet ist.5. Welding device according to one of claims 1 to 4, characterized in that on Centering system a television camera to observe the Welding process is arranged. 6. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Versorgungs­ leitungen (19) über Kabelführungsrollen (17, 18) verlaufend angeordnet sind. 6. Welding device according to one of claims 1 to 5, characterized in that supply lines ( 19 ) via cable guide rollers ( 17 , 18 ) are arranged to extend. 7. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (8) eine Sauerstoffmeßsonde angeordnet ist.7. Welding device according to one of claims 3 to 6, characterized in that an oxygen measuring probe is arranged in the chamber ( 8 ). 8. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Bauteile gekapselt sind und zusammen mit ihrem Gehäuse einzeln austauschbar sind.8. Welding device according to one of claims 1 to 7, characterized in that electrical Components are encapsulated and together with their housing individually are interchangeable.