Larikka, Leo (Vaahtorinne 3 B 22 Vantaa, FIN-01600, FI)
| 1. | Einrichtung zum Verschweißen von zylinderförmigen Teilen und Rotationskörpern, zu welcher Einrichtung gehören : ein Elektrodenschaft (1), der eine den Schweißstrom zur Schweißelektrode (2) bringende Achse ist ; Positionierungsund Befestigungsmittel (31) für die zu verschweissenden Teile (A, B) ; und eine den Elektrodenschaft (1) umgebende Rohrachse (8), die hinsichtlich sowohl des Ge rüstes (11,12) als auch des Elektrodenschafts (1) drehbar gelagert (10) ist, dadurchgekennzeichnet, daß an der Rohrachse (8) ein Anschlusskopf (4) befestigt ist, der mit Greifelementen (5) für eine austauschbare Schutzkammer (3) versehen ist, daß die austauschbaren Positionie rungsund Befestigungsmittel (31) in Verbindung mit der Schutzkammer (3) so angeordnet sind, daß sie am Anschlusskopf (4) mit den gleichen Greifelementen (5) wie die Schutz kammer befestigt werden, und daß zur Einrichtung außerdem folgendes gehört : Mittel (13,14,15,19) zur Drehung der Rohrachse (8) zusammen mit dem Anschlusskopf (4) und der an ihm angeschlossenen Schutzkammer (3) und den Positionierungsund Befe stigungsmitteln (31) ; Mittel (12', 17,16,18) zur Arretierung des Elektrodenschafts (1), so daß er während der Drehung der Rohrachse (8) undrehbar ist ; und Mittel (2530) zum Bewegen des Elektrodenschafts (1) achsial hinsichtlich der Rohrachse (8). |
| 2. | Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß sich die genannten Positionierungsund Befestigungsmittel (31) in der Schutzkammer (3) befinden. |
| 3. | Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurchgekennzeichnet, daß zu den Positionierungsund Befestigungsmitteln (31) eine austauschbare Befestigungs kassette gehört und in der Schutzkammer (3) Greifund Positionierungsglieder (39,41,50) für die austauschbare Befestigungskassette (31) vorgesehen sind. |
| 4. | Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurchgekennzeichnet, dass zu den Greifund Positionierungsgliedern Führungen (39) gehören, an denen die Befe stigungskassette (31) in die Schutzkammer (3) in der Achsialrichtung des Elektrodenschafts (1) in die dafür vorgesehene Position geschoben werden kann. |
| 5. | Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß zur Einrichtung Mittel (1519) gehören, mit denen der Elektrodenschaft (1) gedreht wird, während andere Mittel (12', 13,14) die Rohrachse (8) undrehbar schalten. |
| 6. | Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass am Anschlusskopf (4) eine Gewindebuchse (5) vorgesehen ist, an der eine von der Schutzkammer (3) vorspringende Gewindehülse (38,37) mittels Gewindeanschluß ange schlossen werden kann, und dass die Gewindebuchse (5) mit einem die Rohrachse (8) um gebenden und sich mit dieser drehenden Hülsenteil (6) vereinigt ist, in dem Schutzgaskanäle (7) vorgesehen sind, die mit der Schutzkammer (3) über zwischen dem Anschlußkopf (4) und der Schutzkammer (3) angeordnete Schläuche (43) verbunden sind. |
| 7. | Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß zu den Mitteln (2530) zum achsialen Bewegen des Elektrodenschafts (1) ein mit einer Gewindeachse (30) ausgerüsteter Motor (29) gehört. |
| 8. | Einrichtung nach Patentanspruch 1 oder 7, dadurchgekennzeichnet, daß die achsiale Bewegung des Elektrodenschafts (1) so gesteuert ist, daß sie gleichzeitig mit der Drehbewegung des Elektrodenschafts (1) und der Rohrachse (8) und in Abhängigkeit von jener Bewegung erfolgt. |
| 9. | Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurchgekenn. zeichnet, daß der Eiektronenschaft (1) in der Rohrachse (8) über ein dazwischen vorgesehenes Iso liermaterialrohr (9) gelagert ist. |
Gibt es mehrere solcher verzweigter Zylinder, sprich Rohrabzweigungen, an einem Grund- zyiinder, die außerdem noch nahe beieinander liegen, ist ein herkömmliches Verschweißen von außen schwierig. Bei derartigen Konstruktionen kann es sich z. B. um die Gehäuse von Mehrwegventilen, Filterkörper, Rohrabzweigungen und entsprechende Konstruktionsteile handeln. Beim Schweißen von Rohrabzweigungen und insbesondere von T-Abzweigungen stellen die geringe Hohe der Aushalsung am Grundzylinder und die Größe herkömmlicher Schweissdüsen Probleme dar.
Die o. a. Probleme können eliminiert werden, indem man sich der Schweißstelle des Zweig- zylinders von innen nähert. Dabei bilden die geringe Hohe der Aushalsung oder eine zweite, in der Nähe, außen befindliche Abzweigung kein Hindernis dar. Die Schweißdüse ist auf Hö- he der Naht, während sich das Werkstück (oder die Schweißdüse) um die eigene Achse dreht.
Ein zweiter Problembereich sind lange Werkstücke, deren Rotation nicht einfach zu bewerk- stelligen ist. Ein typisches Beispiel dafür ist, wenn aus einem Rohr Verteilerkammern ge- macht werden sollen, wobei an ein langes Rohr mehrere Rahrabzweigungen angebracht werden.
Die koachsiale Ausrichtung der Zylinder gegeneinander ist von äußerst großer Bedeutung.
Um die Qualität der Schweißnaht zu gewährleisten, müssen die zu verschweissenden Werk- stücke vor dem Sauerstoff in der Luft geschützt werden, indem die Werkstücke in eine mit Schutzgas gefüllte Kammer geschlossen werden. Um die Menge des Schutzgases und die Füllzeit zu minimieren, muß die Kammer möglichst klein sein. Die geringe Grosse der Kam- mer aber verursacht wiederum Probleme beim Einsetzen des Werkstücks in die in der Kammer befindliche Halterung. Wegen der geringen Große der Kammer kann man nicht gleichzeitig mit den Händen in der Kammer arbeiten und in die Kammer hineinschauen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der obenbe- schriebene Probleme beseitigt werden können und im besonderen mit der der Schutzgas- verbrauch vermindert werden kann, auch wenn die Grosse der zu verschweissenden Werk- stücke variiert.
Diese Aufgabe wird auf Grund der im nachstehenden Patentanspruch 1 vorgebrachten Merkmale erfüllt. In den untergeordneten Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausführungs- formen der Erfindung vorgebracht.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher veranschaulicht unter Hin- weis auf die beigelegten Zeichnungen. Es zeigen Fig. 1 eine Einrichtung nach der Erfindung von der Seite gesehen, wobei die Portion ober- halb der Mittellinie in Längsschnitt dargestellt ist ; Fig. 2 näher ein Beispiel für die Schutzkammer, wie sie in einer Einrichtung nach Fig. 1 vorgesehen ist, und für die in der Schutzkammer untergebrachte, für die zu ver- schweissenden Werkstücke vorgesehene Befestigungskassette ; und Fig. 3 schemenhaft eine der Fig. 2 entsprechende Kombination von Schutzkammer und Befestigungskassette von der Stirnseite, also in der Achsialrichtung der Einrichtung, gesehen.
Zu der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung gehört eine Rohrachse 8, die mit Lagern 10 hinsicht- lich des Gerüstes 12 drehbar gelagert ist. Der Tragschaft 1 der Schweißelektrode 2 ist eine lange Achse, die konzentrisch mit der Rohrachse 8 sich durch die Rohrachse 8 hindurcher- steckt. Zwischen dem Elektrodenschaft 1 und der Rohrachse 8 ist ein Isoliermaterialrohr 9 vorgesehen, das als Lagerung zwischen diesen Teilen dient. Der Elektrodenschaft 1 und die Rohrachse 8 sind also einander gegenüber drehbar, und außerdem kann der Elektroden- schaft 1 in der Achsialrichtung bewegt werden.
Die Rohrachse 8 ist von einem sich zusammen mit ihr drehenden Hülsenteil 6 umgeben, in dem Schutzgaskanäle 7 gebildet sind und der an einer Erweiterung, die einen Anschlußkopf 4 bildet, endet. Die Hülse 6 erstreckt sich nur auf einen Anteil der Länge der Rohrachse'8.
Neben dem Anschlußkopf 4 ist die Hülse 6 von einem undrehbaren Gerüsthülse 11 umge- ben, die am Gerüst 12 befestigt ist, um dessen Rotation zu verhindern. Diese Gerüsthülse 11 hat die erforderlichen Anschlüsse für das Schutzgas, das Kühlgas und die für den Schließzylinder der Schutzkammer 3 erforderliche Druckluft. Zwischen den Hülsen 6 und 11 sind drehbare Anschlüsse zur Bildung der erforderlichen Gasverbindungen an die in der Hülse 6 vorgesehenen Kanäle 7, die am Anschlußkopf 4 enden. In Fig. 1 ist nur ein Kanal 7 gezeigt, aber dieser Kanäle gibt es natürlich mehrere, am Umfang der Hülse 11 und des An- schlußkopfes 4 geeigneterweise verteilt.
Am Anschlußkopf 4 ist eine Gewindebuchse 5 mit Innengewinde vorgesehen, an der die Schutzkammer 3 mittels Gewindeanschluß angeschlossen werden kann. Auch die Positio- nierungs-und Befestigungsmittel 31 für die zu verschweissenden Teile A, 9 werden an der Gewindebuchse 5 des Anschlußkopfes 4 befestigt. Dies ist in Fig. 1 nur schematisch ge- zeigt. In Fig. 2 ist genauer ein Ausführungsbeispiel gezeigt, worin der Bodenteil 32 der Schutzkammer 3 mit einem vorspringendem Hals 38 versehen ist, der von einer Gewinde- hülse 37 umgeben ist, mittels derer die Kammer 3 an der Gewindebuchse 5 befestigt wer- den kann. Der Oberteil 33 der Kammer 3 läßt sich mit der Stange 35 des Kolbens eines Zy- linders 34 schließen. Der Oberteil 33 wird an Vertikalführungen 48 geführt, deren Oberenden am Zylinder 34 befestigt sind. Mit Dichtungen 36 wird sichergestellt, dass die geschlossene Kammer 3 dicht ist.
Die für die zu verschweissenden Werkstücke vorgesehene Befestigungskassette 31 wird, von auf dem Boden der Kammer befindlichen Führungen 39 geführt, in die Kammer 3 ge- schoben. Die Führungen 39 verlaufen parallel zur Achsialrichtung des Elektrodenschafts 1, wobei die Kassette in der Achsialrichtung des Elektrodenschafts in die dafür vorgesehene Position gleitet. An den Rändern des Bodens der Befestigungskassette 31 sind Nuten 40 für die Führungen 39 gebildet. Die zu verschweissenden Werkstücke werden richtig positioniert hinsichtlich der Schweißelektrode 2. Für die in der Achsialrichtung erfolgende Positionierung ist am Ende der Führungen 39 ein Stopper 41 vorgesehen, der fest sein kann oder achsial einstellbar. An der Decke der Kammer ist ein federbelastetes Druckelement 50 angeordnet, das, wenn sich der Oberteil der Kammer gesenkt hat, auf die Hinterecke der Kassette 31 trifft, auf ihre Ober-und Hinterseite, die Kassette 31 fest an Ort und Stelle haltend.
Im dargestellten Fall gehören zur Befestigungskassette 31 Arme 42, die sich um einen Ge- lenkpunkt 43 schwenken lassen, welche Arme an den Enden einen federbelasteten Arretie- rungsteil 45 haben, der an die Kassette hinter dem Oberrand ihrer Stirnseite 46 greift. Vom Arretierungsteil 45 springen Hülsen 44 vor, welche Hülsen Federn enthalten, die zwischen den Boden der Hülsen 44 und den Enden der Arme 42 gedrückt sind. Wenn der Arretie- rungsteil 45 in Fig. 2 nach rechts, gegen die Kraft der Federn, gezogen wird, lassen sich die Arme 42 um die Achse 43 nach oben schwenken.
Die zu verschweissenden Werkstücke werden in die Kassette 31 gelegt, wenn sie sich au- ßerhalb der Kammer 3 befindet. Typischerweise gibt es der Kassetten 31 zwei pro Kammer 3, so daß wenn sich die eine Kassette 31 in der Kammer 3 befindet, die andere Kassette 31 mit zu verschweissenden Teilen gefüllt werden kann. Eine Regulierschraube 47 bestimmt die Position der Teile, und die nach unten geschwenkten Arme 42 arretieren die zu ver- schweissenden Teile an Ort und Stelle. Da sowohl die Schutzkammer 3 als auch die Befe- stigungskassette 31 austauschbar sind, können sie auf ein Mindestmaß dimensioniert wer- den für die jeweilige Werkstückgrösse, was den Schutzgasverbrauch auf ein Minimum redu- ziert.
Der Antrieb 19 treibt ein Antriebsrad 15 an, das mit Schaltspindeln 14 und 17 so arretierbar ist, daß es wahlweise entweder ein an die Rohrachse 8 greifendes Antriebsrad 13 oder ein an der Rohrachse 8 drehbar gelagertes Antriebsrad 16, der über einen Isoliermaterialflansch 19 an den Elektrodenschaft 1 greift, dreht. Wenn von den Antriebsrädern 13 und 16 das eine aktiviert ist, bleibt das andere am Gerüst 12'undrehbar arretiert. Im gezeigten Fall schaltet die Schalspindel 14 den Drehantrieb auf die Rohrachse 8 und arretiert den Elektrodenschaft 1 undrehbar. Dabei drehen sich zusammen mit der Rohrachse 8 der Anschlußkopf 4 und die an ihm befestigte Kammer 3 mit Befestigungskassette 31. Die zu verschweissenden Teile A, B drehen sich hinsichtlich der Schweisselektrode 2. Da die Gasverbindungen an den drehbaren Anschlußkopf 4 gebracht sind, können sie mittels Schläuche 43 an der Kammer 3 angeschlossen werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
Wenn eine von zwei Zylindern gebildete geometrische Form geschweißt wird, muß die Schweißelektrode 2 der gebogenen Form der Verbindungsstelle folgen. Dies wird mit einer von einem Motor 29 angetriebenen Gewindeachse 30 erzielt, die eine Horizontalführung 28 verschiebt, die wiederum die von einem Zylinder 25 und einem Arm 26 gebildete Ganzheit verschiebt. Der Arm 26 haftet am Elektrodenschaft 1, dessen lange Schellbewegung mit dem Zylinder 25 verwirklicht werden kann, der den Arm 26 und eine Horizontalführung 27 hinsichtlich der Horizontalführung 28 bewegt. Zweck der Schellbewegung ist, die Elektrode 2 in die Arbeitsposition und wieder weg davon zu fahren, während mit dem Motor 29 die wäh- rend des Schweissens erfolgende Präzisionsbewegung, der gebogenen Form der Verbin- dungsstelle zu folgen, verwirklicht wird. Der Präzisionsverschiebemotor 29 ist programma- tisch gesteuert, seine Verschiebebewegung abhängig von der Drehbewegung der Rohrach- se 8 durchzuführen.
Der Schweissstrom wird an die Schweißstelle aus einer Stromquelle 22 gebracht, die über ein Stromkabel an einem am Schaft 1 befestigten Gleitring 21 angeschlossen ist. Das Er- dungskabel ist an einem Gleitring 24, der sich an einem Flansch 23 befindet, angeschlos- sen. Es gibt eine elektrische Verbindung 49 vom Flansch 23 zur Schutzkammer 3 und weiter zu der darin befestigten Befestigungskassette 31. Die isolierende Lagerhülse 9 und der iso- lierende Flansch 18 stellen sicher, daß die an den Schaft 1 angelegte Spannung nicht auf andere Teile der Einrichtung übergeht.
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt. Im besonderen kön- nen Konstruktion und Formgebung der Schutzkammer 3 und der damit verbundenen Posi- tionierungs-und Befestigungsmittel 31 auf vielfache Weise variieren. Das Wesentliche ist, daß sie beide mit den gleichen Greifelementen 5 am Anschlußkopf 4 befestigt werden, wo- bei sie zusammen austauschbar sind gegen solche Kammern und Positionierungs-und Be- festigungsmittel, die den jeweils zu verschweissenden Rohrteilen in Form und Dimensionie- rung angepaßt sind.
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