Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von Rohrabschnitten aus Kunststoffen zu Rohren mittels folgender Aggregate: a) einer Schweißvorrichtung, die ein Grundgestell mit vier geteilten Spannringen aufweist, die zwei Gruppen bilden, von denen jede einen Rohrabschnitt aufnimmt und von denen eine Gruppe auf Führungen aus einem anfänglichen Abstand durch einen Antrieb gegen die andere Gruppe verschiebbar ist,

b) einem Hydraulikaggregat für die Betätigung des Antriebs der Schweißvorrichtung,

c) einer Fräsvorrichtung zum radialen Planfräsen der Schweißflächen der Rohrabschnitte, die in den anfänglichen Abstand zwischen den Rohrabschnitten einführbar ist, und

d) einer zweiseitigen Heizvorrichtung, die nach dem Fräsen in den Abstand zwischen den Rohrabschnitten einführbar und durch den hydraulischen Antrieb in gleichmäßigen Kontakt mit den Rohrabschnitten bringbar ist, wobei e) Produkt-, Maschinen-, Umwelt-, Zeit- und hydraulische Daten in ein

vernetztes Steuergerät eingegeben werden.

Der Stand der Technik:

Die vorstehend beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen hierfür sind durch den Stand der Technik unter dem Begriff "Rohr-Stumpfschweißen" bekannt. Bei vorzeitiger Entnahme des Rohres und vorzeitiger Entlastung der Schweißnaht vor dem vollständigen Erstarren der Rohrverbindung rutschen die zwei angetriebenen Spannringe auf dem Rohr durch. Dies wird dann irreführend als "Rohrentnahme" interpretiert. Ein Nichteinhalten der geforderten Prozessparameter kann fatale Folgen für die Qualität der Schweißverbindung haben. Besonders bei Gas- und/oder Chemikalienleitungen würde eine frühzeitig ausfallende Schweißnaht eine Umweltkatastrophe auslösen. Hierbei spielt insbesondere die lange Abkühl- dauer der Schweißverbindung eine Rolle, die je nach Werkstoff und Abmessungen zwischen 6 und 80 Minuten liegen kann. Man bedenke, dass mit der gleichen Vorrichtung Rohre mit Durchmessern zwischen beispielhaft 160 und 630 mm verarbeitet werden können. Dies ermöglicht ein versehentliches oder willkürliches Manipulieren an der Schweißvorrichtung.

Bei bekannten Verfahren nach dem CNC-System werden Daten durch eine Vielzahl von Adern, Steckern und Kontakten übertragen, was wiederum zu Fehlern bei der Bedienung und/oder Fehlfunktionen der Maschinen-Komponenten führen kann. Bei den bekannten Lösungen wird auch häufig die Heizvorrichtung ununter- brochen auf einer Betriebstemperatur von beispielsweise 220 °C gehalten. Die Einsatzdauer während eines Schweißprozesses beträgt aber nur ca. 12 bis 14%. Dies führt bei Anschlussleistungen zwischen 1500 und 8000 Watt (je nach Durchmesser) zu ganz enormen Energieverlusten und damit auch Umweltbelastungen. Auch die Fräsvorrichtung kann durch einen nicht erkannten und zu hohen hydrau- lischen Druck an die Rohrenden herangeschoben werden, was wiederum nicht nur zur Energieverschwendung sondern auch zu Schäden an den Fräsern führen kann.

Aufgabenstellung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, durch die die Lage von Werkstücken in der Schweißvorrichtung ebenso wie eine vorzeitige Entnahme aus dieser zuverlässig erkannt werden und eine Überlistung durch eine Fehlermeldung angezeigt wird. Weiterhin sollen die für den Schweißvorgang wesentlichen Parameter wie Geometrie, Geschwindigkeit, Zeit und Temperatur erfasst und die Übertragungsqualität trotz Reduzierung der Leitungen und Kontakte gesteigert werden. Aus Gründen der Umweltschonung, Bau- und Betriebskosten sollen ferner Betriebspausen und Leistungsspitzen zeitlich genauer aufeinander abgestimmt werden, so dass auch die Summe der Strom- aufnahmen aus allen Aggregaten und hydraulische Drücke im Antrieb reduziert und/oder unterschiedlichem Leistungsbedarf angepasst werden kann. Im Ergebnis geht es vor allem um eine Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit, der Qualität und Zuverlässigkeit der Endprodukte und damit der Sicherheit. Die Lösung der gestellten Aufgabe:

Diese erfolgt bei dem eingangs angegebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, dass die verfahrensspezifischen Daten für den Schweißvorgang als Sollwerte und gemessene Verfahrensparameter aus den vorstehenden Aggregaten a), b), c) und d) derart nach Zeit und Größe in das Steuergerät eingespeichert werden, dass die Funktionen der genannten Aggregate nach Vergleich mit den vorgegebenen Sollwerten korreliert und angezeigt werden.

Die Vorteile der Erfindung:

Diese bestehen darin, dass die Lage von Werkstücken in der Schweißvorrichtung ebenso wie eine vorzeitige Entnahme aus dieser zuverlässig erkannt werden und eine Überlistung durch eine Fehlermeldung angezeigt wird. Weiterhin werden die für den Schweißvorgang wesentlichen Parameter wie Geometrie, Geschwindig- keit, Zeit und Temperatur erfasst und die Übertragungsqualität trotz Reduzierung der Leitungen und Kontakte gesteigert. Aus Gründen der Umweltschonung, der Bau- und Betriebskosten werden ferner Betriebspausen und Leistungsspitzen zeitlich genauer aufeinander abgestimmt, so dass auch die Summe der Stromaufnahmen aus allen Aggregaten und hydraulische Drücke im Antrieb reduziert und/oder unterschiedlichem Leistungsbedarf angepasst werden. Im Ergebnis wird vor allem eine Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit, der Qualität und Zuverlässigkeit der Endprodukte und damit der Sicherheit erreicht.

Die Erfindung führt im Prinzip zu einer Integration aller verfahrenswesentlichen Funktionen und deren Parametern bei der Herstellung von Rohrverbindungen durch Stumpfschweißen.

Es ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen des Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in Kombination - :

• die Lage mindestens eines Rohrabschnitts in einem der Spannringe durch mindestens einen Entfernungssensor überwacht wird,

• die Größe des Abstandes in einem Protokollspeicher gespeichert wird,

• die Rohrgeometrie durch den mindestens einen Entfernungssensor überwacht wird,

• durch Sensoren und Speicherplätze folgende Parameter zusätzlich erfasst werden: Umgebungstemperatur, Position des Hydraulikantriebs, Rohrdurchmesser, und Bewegungsgeschwindigkeit der Spannringe,

• die Schweißvorrichtung mit einem A/D-Wandler versehen ist, über den die Verfahrensparameter an das Steuergerät übertragen werden,

• die Heizleistung für die Heizvorrichtung während der Abkühlzeit der Schweißverbindung unterbrochen wird,

• die Heizleistung für die Heizvorrichtung während der Fräsdauer in der Schweißverbindung unterbrochen wird, • der Druck im hydraulischen Antriebssystem während des Fräsvorgangs beim Zusammenfahren der Rohrabschnitte auf einen Druck unterhalb des Schweißdrucks reduziert wird, und/oder, wenn

• die Verschiebung der beweglichen Spannringe durch Zylinder herbeigeführt wird, die jeweils zwischen zwei Führungen für die Kolbenstange angeordnet sind und je einen Kolben umschließen, der je nach Bewegungsrichtung über jeweils einen der Hydraulikanschlüsse mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Verschweißen von Rohrabschnitten aus Kunststoffen zu Rohren mittels folgender Aggregate: a) einer Schweißvorrichtung, die ein Grundgestell mit vier geteilte Spannringen aufweist, die zwei Gruppen bilden von denen jede eine Rohrabschnitt aufnimmt und von denen eine Gruppe auf Führungen aus einem anfänglichen Abstand durch einen Antrieb gegen die andere verschiebbar ist, b) einem Hydraulikaggregat für die Betätigung des Antriebs der Schweißvorrichtung,

c) einer Fräsvorrichtung zum radialen Planfräsen der Schweißflächen der Rohrabschnitte, die in den anfänglichen Abstand zwischen den Rohrabschnitten einführbar ist, und

d) einer zweiseitigen Heizvorrichtung, die nach dem Fräsen in den Abstand zwischen den Rohrabschnitten einführbar und durch den hydraulischen Antrieb in gleichmäßigen Kontakt mit den Rohrabschnitten bringbar ist, wobei e) Produkt-, Maschinen-, Umwelt-, Zeit- und hydraulische Daten in ein vernetz- tes Steuergerät einbringbar sind. Zur Lösung der gleichen Aufgabe und Erzielung der gleichen Vorteile ist eine solche Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die verfahrensspezifischen Daten für den Schweißvorgang als Sollwerte und gemessene Vorrichtungsparameter aus den vorstehenden Aggregaten a), b), c) und d) derart nach Zeit und Größe in das Steuergerät einspeicherbar sind, dass die Funktionen der genannten Aggregate nach Vergleich mit den vorgegebenen Sollwerten korreliert und angezeigt werden.

Es ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen der Vorrichtung besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in Kombination - :

• an mindestens einem der Spannringe ein Entfernungssensor angeordnet ist,

• die Größe des Abstandes in einem Protokollspeicher speicherbar ist,

• die Rohrgeometrie durch den mindestens einen Entfernungssensor erfassbar ist,

• durch Sensoren und Speicherplätze folgende Parameter zusätzlich erfassbar und speicherbar sind: Umgebungstemperatur, Position des Hydraulikantriebs, Rohrdurchmesser, und Bewegungsgeschwindigkeit der Spannringe,

• die Schweißvorrichtung mit einem A/D-Wandler versehen ist, über den die Vorrichtungsparameter an das Steuergerät übertragbar sind, die Heizleistung für die Heizvorrichtung während der Abkühlzeit Schweißverbindung abschaltbar ist, • die Heizleistung für die Heizvorrichtung während der Fräsdauer in der Schweißverbindung abschaltbar ist, · der Druck im hydraulischen Antriebssystem während des Fräsvorgangs beim Zusammenfahren der Rohrabschnitte auf einen Druck unterhalb des Schweißdrucks reduzierbar ist, und/oder, wenn

• die Verschiebung der beweglichen Spannringe durch Zylinder herbeiführbar ist, die zwischen zwei Führungen für die Kolbenstange angeordnet sind und je einen Kolben umschließen, der je nach Bewegungsrichtung über jeweils einen der Hydraulikanschlüsse mit Hydraulikflüssigkeit versorgbar ist.

Detailbeschreibung:

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und deren Wirkungsweisen und weitere Vorteile werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 7 näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockdiagramm der funktionellen Vernetzung der Aggregate

Steuergerät, Schweißvorrichtung und Hydraulikgenerator, Figur 2 eine Ausschnittvergrößerung des Kreises A in Figur 1 ,

Figur 3 eine axiale Draufsicht auf eine Fräsvorrichtung zum Planfräsen der

Schweißflächen, Figur 4 Seitenansicht des Gegenstandes von Figur 3, Figur 5 einen teilweisen Axialschnitt durch die Schweißvorrichtung.

Figur 6 eine Seitenansicht analog Figur 5, mit Blick auf die Kolbenstange und den Zylinderantrieb, und

Figur 7 einen Vertikalschnitt durch den rechten Teil von Figur 6 in vergrößertem Maßstab. In Figur 1 ist oben eine Draufsicht auf die Bedienerseite des Steuergeräts 1 mit einem Protokollspeicher 1 a zur Datenverarbeitung gezeigt, in der Mitte ein Radialschnitt durch die Schweißvorrichtung 2 und unten eine Seitenansicht des Hydraulikgenerators 3. Die Schweißvorrichtung 2 besitzt zwei parallele Kufen 4, die durch Querträger 5 und Distanzrohre 32 miteinander zu einem Rahmen verbunden sind (siehe auch die Figuren 6 und 7). Dieser Rahmen trägt vier senkrechte und diagonal geteilte Spannringe 6, jeweils bestehend aus einem Unterteil 6a und einem Oberteil 6b. Diese Teile sind durch Spannschrauben 7 so verspannbar, dass ihre Innenflächen in jeweils einer Zylinderfläche liegen. Ein Hydraulikanschluss 8 dient zur Verbindung mit dem Hydraulikgenerator 3. Einer der eingespannten Rohrabschnitte ist mit 10 bezeichnet.

Der Hydraulikgenerator 3 besitzt u.a. einen Schalter 9 für die Betätigung der Fräs- Vorrichtung 15 (Figuren 3 und 4), zwei Anschlüsse 11 für die Hydrauliksteuerung der Schweißvorrichtung 2, eine Steckverbindung 12 für das hier nicht dargestellte Heizelement in der Schweißvorrichtung 2, einen Anschluss 13 für einen A/D- Wandler für die Schweißvorrichtung 2 und einen Anschluss 14 für einen USB- Speicherstick zum Speichern der hierfür relevanten Daten. Die Aggregate und Komponenten haben eigene Stromanschlüsse, was durch Stecker angedeutet ist. Die Figur 2 zeigt in einer Ausschnittvergrößerung des Kreises A in Figur 1 unter Beibehaltung und Fortschreibung der bisherigen Bezifferung folgende Details: Ein Entfernungssensor 16 misst den Abstand D zum Rohr bzw. Rohrabschnitt 10. Der Messwert wird in einem A/D-Wandler 17 mit Speicher gespeichert. Solange wie dieses Rohr 10 durch feste Einspannung im Spannring 6 in einer zylindrischen Fläche liegt, erfolgt keine Warnung. Würde jedoch der zugehörige Spannring 6 unzulässig geöffnet, so verformt sich das Rohr 10 und ändert sich der Abstand D unter Abheben vom Spannring 6. Die Schweißvorrichtung besitzt ferner zwei gegenüberliegende rohrförmige Führungen 18 für die hydraulische Verschiebung der beweglichen Spannringe, was anhand der Figuren 6 und 7 noch näher erläutert wird. Für die Messung und Speicherung des Verfahrweges besitzt die Vorrichtung ferner ein sogenanntes Wegmess-System 19, dessen Messsignale gleichfalls abrufbar gespeichert wer- den. Schließlich ist der A/D-Wandler 17 noch mit einem Temperatur-Sensor 20 für die Messung der Umgebungstemperatur versehen, denn diese kann wiederum die Aufheiz- und Abkühlungsgeschwindigkeit der Schweißnaht bestimmen.

Die Figuren 3 und 4 zeigen die doppelseitige Fräsvorrichtung 15 zum Planfräsen der Schweißflächen vor deren Aufheizen. Zwei drehbare Frässcheiben 22 mit je einem etwa radialen Spalt 22a, von dem eine Seite mit einem Messer versehen ist und der zur Späneabfuhr dient, wird durch einen Zahnkranz 21 und einen Motor 23 angetrieben. Die Befestigung erfolgt an einem Träger 24 mit einem Handgriff 25, so dass die komplette Fräsvorrichung 15 in den anfänglich vorhandenen Ab- stand zwischen den beiden Rohrabschnitten 10 eingesetzt werden kann. Die genaue und auswechselbare Positionierung erfolgt durch formschlüssige Kupplungselemente 26 und 27, was wiederum durch einen Sensor 28 überwacht wird.

Die Figur 5 zeigt unter Beibehaltung und Fortschreibung der bisherigen Beziffe- rung einen teilweisen Axialschnitt durch die Schweißvorrichtung 2. Zwei Rohrab- schnitte 10 sind koaxial zu einer Systemachse A-A ausgerichtet und werden von den Spannringen 6 gemäß Figur 1 , Mitte, gehalten. Vorausgegangen sind das Planfräsen der Schweißflächen, deren Erhitzung auf Schweißtemperatur und das Zusammenschieben unter Bildung der beiden Schweißwülste 28. Durch den axia- len Anpressdruck verschmelzen die beiden Schweißwülste 28 und die bis dahin vorhandenen Schweißfuge 29 verschwindet. Unter den beiden rechts dargestellten Spannringen 6 befinden sich - wie bereits beschrieben - der Entfernungssensor 16 und der Temperatur-Sensor 20, ferner aber auch ein stationäres Wegmess- System 30 mit einem beweglichen Sensor 30a für die Bestimmung und Speiche- rung der einzelnen Wegabschnitte vor und während der Verschweißung. Ferner befindet sich dort auch der A/D-Wandler 17 für die Speicherung der Messdaten sowie der Seriennummer, der Zylinderfläche etc. , die von außen eingegeben werden. Die Figur 6 zeigt unter Beibehaltung und Fortschreibung der bisherigen Bezifferung eine Seitenansicht analog Figur 5 und einen Blick auf eine der Kolbenstangen 31 in den Führungen 18 und eines der Distanzrohre 32 zwischen den Querträgern 5. Gemäß Figur 7 ist die Kolbenstange 31 durch die beiden Führungen 1 8 hindurchgeführt, die zwischen sich - an beiden Enden abgedichtet und befestigt - einen Zylinder 33 mit einem Spaltraum 34 einschließen, Dieser Spaltraum 34 enthält einen ringförmigen Kolben 35 und ist beidendig an die Hydraulikanschlüsse 8 angeschlossen. Durch die alternative Versorgung von dem Hydraulikgenerator 3 (Figur 1 ) sind die beiden rechten Spannringe 6 in der jeweils gewünschten Richtung gemeinsam verfahrbar. Das Distanzrohr 32 umschließt konzentrisch einen Zuganker 36, der aus je einer Gewindestange besteht und durch Spannmuttern 37 verspannt wird. Dadurch, durch die Querträger 5 und die Kufen 4 wird ein außerordentlich stabiles Grundgestell gebildet, das inneren und äußeren Kräften stand- hält. Bezugszeichenliste:

1 Steuergerät

1 a Speicherprotokoll

2 Schweißvorrichtung

3 Hydraulikgenerator

4 Kufen

5 Querträger

6 Spannringe

6a Unterteil

6b Oberteil

7 Spannschrauben

8 Hydraulikanschluss

9 Schalter

10 Rohrabschnitt

1 1 Anschluss

12 Steckverbindung

13 Anschluss

14 Anschluss

15 Fräsvorrichtung

16 Entfernungssensor

17 A/D-Wandler

18 Führungen

19 Wegmess-System

20 Temperatur-Sensor

21 Zahnkranz

22 Frässcheibe

22a Spalt

23 Motor

24 Träger 25 Handgriff

26 Kupplungselement

27 Kupplungelement

28 Schweißwülste

29 Schweißfuge

30 Wegmess-System 30a Sensor

31 Kolbenstange

32 Distanzrohre

33 Zylinder

34 Spaltraum

35 Kolben

36 Zuganker

37 Spannmuttern

A-A System achse

D Abstand