Rohren aus Blechtafeln

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Heftschweißen bei der Herstellung von längsnahtgeschweißten Rohren aus Blechtafeln, insbesondere dicken Blechtafeln, wobei in einem ersten Schritt eine Blechtafel einer Umformmaschine zugeführt wird, in der sie zu einer Halbschale umgeformt wird und wobei in einem zweiten Schritt zwei solcher Halbschalen an ihren sich durch die einander gegenüberliegend angelegten Längskanten ergebenden Nähten miteinander geheftet werden.

Zu den in der Praxis angewendeten Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Blechtafeln zählt das Rohrformpressen mit fortschreitenden Einform- bzw. Biegeschritten auf Rohrformpressen. Eine Rohrform- bzw. Rohrbiegepresse besitzt üblich in einem Grundrahmen ein aus zwei in seitlichem Abstand nebeneinander angeordneten Stütz- bzw. Biegekörpern bestehendes Unterwerkzeug und ein vertikal von oben gegen das Unterwerkzeug anstellbares, von einem heb- und senkbaren Schwert getragenes, sich über die gesamte Länge der Blechtafel erstreckendes Oberwerkzeug, mit dem eine Biegekraft auf die dem Unterwerkzeug aufliegende Blechtafel aufgebracht werden kann.

Für die Herstellung eines Rohres bzw. Großrohres nach dem fortschreitenden Formverfahren sind mehrere aufeinanderfolgende Arbeitsschritte erforderlich. Die Blechtafel wird üblicherweise nach dem Einbringen von Schweißnahtvorbereitungen, vorzugsweise mittels Fräsen, zunächst an den Längskanten vorgebogen, üblicherweise in einer separaten Kantenanbiegepresse. Das Vorbiegen der Längskanten erfolgt, damit der Rohrradius bei der Verformung zum Schlitzrohr im Bereich der späteren Naht, dort wo sich die Längskanten der zu dem Rohr umgebogenen Blechtafel zur Längsnahtverschweißung gegenüberliegen, gleichmäßig ausgeformt ist. Die solchermaßen vorgebogene Blechtafel wird dann in die Rohrformpresse eingeschoben und dort dem eigentlichen Biegeprozess unterworfen. Hierbei wird durch Niederdrücken des Pressenoberteils eine Biegekraft auf die Blechtafel aufgebracht, wobei sich unter der Einwirkung des Biegeschwertes und des von diesem getragenen, oberen Formwerkzeugs eine Verformung der Blechtafel einstellt. Dieser Ablauf wird mehrmals wiederholt, bis die Blechtafel zu dem Schlitzrohr umgeformt wurde, dessen Längsnaht anschließend zunächst geheftet und in einem separaten Arbeitsgang dann zu dem fertigen längsnahtgeschweißten Rohr verschweißt wird.

Durch die DE 42 15 807 C2 ist eine in Rahmenbauweise ausgeführte Rohrbiegebzw. Rohrformpresse bekannt geworden und aus der US 1.952.319 A ist das Verschweißen von zwei gegeneinander ausgerichteten, auf einem Förderwagen in eine Schweißanlage mit zwei zur Fertigverschweißung gegenüberliegend vorgesehen Schweißeinheiten transportierten Halbschalen bekannt.

Aus der Praxis ist es weiterhin bekannt, Blechtafeln mittels 3-Walzen-Biege- maschinen zu Halbschalen umzuformen und dann entweder manuell oder maschinell miteinander zu verschweißen. Nach dem Anordnen der Halbschalen zueinander wird üblicherweise eine Heftnaht über die gesamte Länge des entstehenden Rohres eingebracht, durch die die Halbschalen zueinander fixiert werden, wobei beim maschinellen Verschweißen eine erste Naht von oben in einer ersten Schweißmaschine und eine zweite Naht nach einer 180°-Drehung in einer zweiten Maschine geschweißt wird. Das endgültige Verschweißen zu einem Rohr erfolgt dann üblicherweise in einem nachgeordneten Arbeitsschritt, gegebenenfalls in einer weiteren Arbeitsstation, durch Einbringen einer Mehrzahl von Schweißnähten. Das manuelle Verschweißen nimmt viel Zeit in Anspruch und ist weder in Taktzeit noch in Qualität reproduzierbar. Das maschinelle Verschweißen erfordert wegen der zweiten Schweißmaschine einschließlich Drehvorrichtung höhere Investitionskosten und unterliegt einer größeren Stör- und Fehleranfälligkeit. Zudem lassen sich nur Rohre mit kleineren Durchmessern und aus nicht so dicken, dünnwandigen Blechen herstellen, wie auch die Stückzahlen begrenzt sind und keine Serienfertigung möglich ist. Diese bekannten Verfahren sind daher für schwere Rohrgewichte bis beispielsweise 55 1 bei einer Länge von 10 - 14 m und Durchmessern von etwa 1.500 bis 3.000 mm und Blechdicken von 20 bis 60 mm nicht geeignet. Wenn nämlich die beiden Nähte von insbesondere großen und schweren Halbschalen nacheinander und / oder in getrennten Aggregaten geschweißt werden, besteht die erhebliche Gefahr, dass die erste Naht bei der Manipulation bzw. Drehung der Halbschalen bzw. des Rohres beschädigt oder überlastet wird und die Halbschalen auseinanderbrechen bzw. -fallen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der gattungsgemäßen Art ohne die genannten Nachteile zu schaffen, die es insbesondere ermöglicht, schwere und im Durchmesser große Rohre durch Längsnahtverschweißung mit hoher Genauigkeit, großer Güte der Schweißnähte und reproduzierbar herzustellen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Anlage bzw. Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass für jede Halbschale eine lineare Transportstrecke ausgebildet ist, die im Abstand voneinander parallel verlaufen, und sich den Transportstrecken in Produktlaufrichtung gesehen eine mit Mitteln zum abgestützten Führen, zum Zusammenschwenken und zum Zentrieren der gegeneinander verschwenkten Halbschalen ausgebildete Multifunktions- Schweißvorbereitungseinheit mit einer an deren Ende angeordneten Schweißmaschine zum Heftschweißen der Halbschalen anschließt, wobei die Schweißmaschine in einander gegenüberliegender Position mit je einer Schweißeinheit versehen ist. Es läßt sich damit erreichen, dass zwei Halbschalen in zueinander parallel ausgerichteter Lage vor die Einlaufseite der in diametraler Anordnung wie beim Fertigschweißen bekannt zwei Schweißeinheiten aufweisenden Schweißmaschine transportiert und dort durch Verschwenken mit ihren offenen Längsseiten einander zugewandt zentriert gegeneinander positioniert werden können, wobei anschließend beide Nähte der zusammengeschwenkten Halbschalen gleichzeitig mittels Heftschweißen miteinander verbunden werden. Abgesehen davon, dass ein Drehen des Rohres nicht mehr erforderlich ist, wird durch das gleichzeitige Heftschweißen beider Nähte das Rohr stabilisiert und eine Überlastung der Schweißnaht verhindert. Das heftgeschweißte Rohr kann nicht auseinanderfallen, was bei einem insbesondere schweren, im Durchmesser und Wanddicke großen Rohr aufgrund der erheblichen Massen nicht ausgeschlossen werden könnte. Zudem wird damit auch für Großrohre ein automatischer Fertigungsprozess mit verringerter Bearbeitungszeit und damit hoher Wirtschaftlichkeit erreicht, der eine Serienfertigung verwirklichen lässt. Die zentrierende Positionierung der Halbschalen zueinander braucht nur einmal durchgeführt zu werden, wobei sich die Halbschalen senkrecht oder waagerecht zusammenschwenken lassen.

Hinter der Schweißmaschine kann das heftgeschweißte Rohr sogleich abtransportiert werden, beispielsweise über einen sich der Schweißmaschine anschließenden Abführrollgang.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht die Transportstrecke aus zwei Halbschalen-Zuführrollgängen und zu diesen fluchtend angeordneten Rollenbahnen der Multifunktions-Schweißvorbereitungseinheit, wobei die Zuführrollgänge und die Rollenbahnen angetriebene Rollen aufweisen und über Kopf der Rollenbahnen im linearen Abstand aufeinanderfolgende Schwenkvorrichtungen vorgesehen sind, die um einen Drehpunkt schwenkbeweglich gelagerte Tragmittel, insbesondere Schwenkschalen, aufweisen, die die über die Zuführrollgänge ein- laufenden Halbschalen von unterhalb der Ebene der Rollenbahnen aufnehmen und zusammenschwenken, wobei die zusammengeschwenkten Halbschalen auf in dem freien linearen Abstand zwischen den Schwenkschalen angeordneten Stützrollen zur Ablage kommen, und wobei den zusammengeschwenkten Halbschalen im Bereich der beiden Nähte sowohl von innen als auch von außen angedrückte, die zusammengeschwenkten Halbschalen führenden und gegeneinander zentrierenden Positionierungsrollen zugeordnet sind. Die auf den auch zur Weiterförderung dienenden Stutzrollen abgelegten Halbschalen werden über ihre gesamte Länge durch die von innen und von außen angedrückten Positionierungsrollen mit Wirkung insbesondere im Bereich der Nähte exakt positioniert und zentriert, was eine Verbindung mit minimalem Blechkantenversatz ermöglicht. Die Positionierungsrollen tragen weiterhin dazu bei, dass die Halbschalen den gewünschten Rohrradius weitestgehend schon vor der Verschweißung einnehmen.

Die Längskanten der Halbschalen können über die gesamte Länge direkt aneinanderstoßend positioniert werden oder gezielt mit zunächst einem Spaltabstand voneinander positioniert und erst in der Schweißmaschine zusammengeführt werden, wobei die Längskanten einen V-förmigen Verlauf mit ihrem Scheitel im Bereich des Schweißpunktes einnehmen.

Das gleichzeitige Schweißen der Heftnähte lässt sich in gegenüberliegender 6 Uhr- und 12 Uhr-Position oder in 3 Uhr- und in 9 Uhr-Position der Nähte durchführen, wobei die Halbschalen von innen oder von außen verschweißt werden können.

Es wird vorgeschlagen, dass die Stützrollen antriebslos sind und eine vor der Einlaufseite der Multifunktions-Schweißvorbereitungseinhe ^' rt angeordnete Verschiebevorrichtung die zusammengeschwenkten Halbschalen durch die Multifunktions- Schweißvorbereitungseinheit und die sich dieser anschließenden Schweißmaschine fördert. Die Verschiebevorrichtung, die vorzugsweise mit einem Zahnstan- genantrieb oder Triebstock ausgebildet und kopfseitig mit maulartigen Greifermitteln versehen sein kann, die die Halbschalen stirnseitig erfassen, transportiert die Halbschalen im Produktionsfluss in Längsrichtung gleichmäßig durch die Schweißvorbereitungseinheit und die Schweißmaschine hindurch, ohne dass etwa Antriebe synchronisiert werden müssen. Die Greifermittel kommen hierbei mit dem Vorschub selbsttätig zum Eingriff und lösen sich beim Rückhub selbsttätig von dem durchgeschobenen, gehefteten Rohr.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die von außen sowie von innen angedrückten Positionierungsrollen und die Rollen sowohl der Zuführrollgänge als auch der Rollenbahnen zur Anpassung an variierende Abmessungen der Halbschalen anstellbar. Die Anlage kann somit in einem großem Spektrum an gewünschte Rohrdurchmesser angepasst werden. Die Ebene der Stützrollen braucht dabei nicht verändert zu werden, da die Stützrollen wie auch die Rollen des Abführrollgangs hinter der Schweißmaschine auf der stets konstanten Unterkante des jeweiligen Rohres verlaufen.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen die Schwenkvorrichtungen zwei um eine gemeinsame Lagerachse verschwenkbare Trägerarme auf, die unterhalb der Schwenkschalen angeordnet sind, wobei die Trägerarme von Stellzylindern beaufschlagbar sind und bei Zylinderbeaufschlagung die Schwenkschalen mittelbar mit verschwenken, und ist vorgesehen, dass an den Trägerarmen ein erstes, lagerachsen nahes sowie ein zweites, lagerachsenentferntes Rahmengestell befestigt ist, wobei in den Rahmengestellen anstellbare Andrückrollen vorgesehen sind, die die zusammengeschwenkten Halbschalen ergänzend zu den angedrückten äußeren Positionierungsrollen andrücken. Beim Verschwenken der Trägerarme kommen die Rahmengestelle mit ihren Andrückrollen selbsttätig am vorbestimmten Ort des Geschehens mit Einwirkung auf die Halbschalen radial von außen zum Einsatz. Im Zusammenspiel mit den Positionierungsrollen lässt sich damit eine über den Außenumfang der Halbschalen gewünscht verteilt vorgese- hene Zentrierung und Führung erreichen. Die Rahmengestelle sind so an den Trägerarmen angeordnet, dass alle vorkommenden Rohrdurchmesser erfasst werden können.

Es wird vorgeschlagen, dass die Multifunktions-Schweißvorbereitungseinheit mit temporär in die Nähte der zusammengeschwenkten Halbschalen eintauchenden Spaltabstandshaltern ausgebildet ist. Diese erlauben es, die Längskanten der Halbschalen vor dem Heften mit einem gewissen Spaltabstand voneinander zu positionieren.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Längsansicht eine Anlage zum Heftschweißen von Halbschalen bei der Herstellung von längsnahtgeschweißten Rohren aus Blechtafeln;

Fig. 2 als Einzelheit in vergrößerter Darstellung den in Fig. 1 mit l gekennzeichneten Anlagenabschnitt;

Fig. 3 als Einzelheit in vergrößerter Darstellung den in Fig. 1 mit lI gekennzeichneten Anlagenabschnitt;

Fig. 4 als Einzelheit in vergrößerter Darstellung den in Fig. 1 mit III gekennzeichneten Anlagenabschnitt;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 1; Fig. 6 einen Querschnitt der Multifunktions-Vorbereitungseinheit der Fig. 1 im Bereich des Abschnitts II und somit die Fig. 3 in Vorderansicht wiedergebend; und

Fig. 7 als Einzelheit in vereinfachter Darstellung eine Schwenkvorrichtung zum Zusammenschwenken von zugeführten Halbschalen.

Nach Fig. 1 weist eine Anlage 1 zum Heftschweißen bei der Herstellung von längsnahtgeschweißten Rohren aus Blechtafeln als zentralen Bestandteil eine Muitifunktions-Schweißvorbereitungseinheit 3 mit einer dieser in Produktlaufrichtung PLR unmittelbar folgenden Schweißmaschine 4 auf. Der Multifunktions- Schweißvorbereitungseinheit 3 ist eine Verschiebevorrichtung 5 vorgeschaltet und zum Abtransport der hier zunächst gehefteten Rohre 2 ein Abführrollgang 6 nachgeschaltet. Das längsnahtgeschweißte Rohr wird aus zwei aus Blechtafeln auf einer - nicht dargestellt - Umformmaschine, z. B, eine Formpresse oder 3- Walzen-Biegemaschine, vorgeformten Halbschalen 2a, 2b bzw. 2a', 2a", 2a"' und 2b ^* . 2b", 2b"' (vgl. Fig. 6) hergestellt.

Unterhalb und beidseitig der Verschiebevorrichtung 5 ist für jede Halbschale 2a bzw. 2b eine lineare Transportstrecke 7 ausgebildet. Jede Transportstrecke 7 besteht aus einem Halbschalen-Zuführrollgang 7a und einer sich daran fluchtend anschließenden Rollenbahn 7b unterhalb der Multifunktions-Schweißvorberei- tungseinheit 3.

Die Halbschalen-Zuführrollgänge 7a und die Rollenbahnen 7b werden von aufeinanderfolgenden, fundamentseitig verankerten Rahmenkonsolen 8a, 8b mit darin über Zylinder 9 in der Höhe anstellbaren, angetriebenen Rollen 10 (vgl. auch die Fig. 2 und 3) gebildet. Die Fig. 6 lässt die entsprechend den unterschiedlichen Durchmessern der Halbschalen 2a bis 2a'" bzw. 2b bis 2b'" unterschiedlich hoch ange- stellten Rollen 10 ebenso erkennen, wie deren in Bezug auf die Mittenebene seitliche Anstellbarkeit durch Betätigung von Zylindern 11.

Die Multifunktions-Schweißvorbereitungseinheit 3 ist mit mehreren im Abstand aufeinanderfolgenden Schenkvorrichtungen 12 ausgebildet. Wie sich näher aus der Fig. 7 ergibt, weist jede Schwenkvorrichtung 12 zwei um einen gemeinsamen Drehpunkt 13 verschwenkbare Trägerarme 12a, 12b mit darauf als Tragmittel angeordneten Schwenkschalen 14a, 14b auf. Zum gemeinsamen Verschwenken der Trägerarme 12a, 12b mit den Schwenkschalen 14a, 14b sind die Schwenkvorrichtungen 12 mit Verstellmitteln 15 verbunden, die beweglich in lagerachsennah zum Drehpunkt 13 an den Trägerarmen 12a, 12b befestigten Rahmengestellen 16a gelagert sind. An den verschwenkbaren Trägerarmen 12a, 12b ist entfernt vom Drehpunkt bzw. von der Lagerachse 13 ein weiteres Rahmengestell 16b befestigt. Den vorgeformt zugeführten Halbschalen 2a, 2b anliegend sind in den Rahmengestellen 16a, 16b Andruckrollen 17 vorgesehen, von denen die Andrückrollen 17 der lagerachsenentfernten Rahmengestelle 16b mittels Stellzylinder 18 auf den jeweiligen Rohrdurchmesser anstellbar sind, wie das der Fig. 6 mit den dort für die unterschiedlichen Durchmesser gezeigten Positionen zu entnehmen ist.

Die Trägerarme 12a, 12b mit den Schwenkschalen 14a, 14b nehmen die zugeführten, vorgeformten Halbschalen 2a, 2b unterhalb der Rollenbahnen 7b auf und schwenken die Halbschalen 2a, 2b zusammen, wobei sich die Halbschalen 2a, 2b im Ausfuhrungsbeispiel mit ihren Längskanten oben und unten und dort Nähte 32a, 32b (vgl. Fig.5) zur Verschweißung bildend einander gegenüberliegen. Im zusammengeschwenkten Zustand liegen die Halbschalen 2a, 2b unabhängig vom Rohrdurchmesser auf antriebslosen Stützrollen 19 der Multifunktions-Schweißvorberei- tungseinheit 3 auf, deren Stützfläche in einer mit der Unterkante des Rohres stets konstanten Ebene verläuft. Die Multifunktions-Schweißvorbereitungseinheit 3 besitzt ein aus vertikalen Pfosten 20 und horizontalen Längs- bzw. Querträgern 21 zusammengesetztes offenes Gehäuse. Darin sind einerseits von oben im Bereich der oberen Naht 32a außen anstellbare Positionierungsrollen 22 und andererseits von oben und unten anstellbare in die Nähte 32a, 32b der zusammengeschwenkten Halbschalen 2a, 2b eintauchende Spaltabstandshalter 23 angeordnet (vgl. die Fig. 3 und 4). Ergänzend zu den äußeren Positionierungsrollen 22 sind im Inneren der Halbschalen 2a, 2b bzw. des Schlitzrohres im Bereich der Nähte zum Einsatz kommende Positionierungsrollen 24a, 24b vorgesehen, die anstellbar in einem Gehäuse 25 angeordnet sind. Bei sehr großen Durchmessern, z.B. 1.500 bis 2.000 mm, kann zur Verringerung des erforderlichen Anstellhubes ein Distanzstück integriert werden.

Die auf den Stützrollen 19 aufliegenden, zusammengeschwenkten Halbschalen 2a, 2b werden zur Heftnahtverschweißung von der dazu einen Zahnstangentrieb bzw. Triebstock 26 aufweisenden Verschiebevorrichtung 5 durch die Multifunkt ns- Schweißvorbereitungseinheit 3 und die sich anschließende Schweißmaschine 4 hindurchgeschoben. Der Vorschub wird über maulartige Greifermittel 27 (vgl. Fig. 2) übertragen, die die Halbschalen 2a, 2b mit der Vorwärtsbewegung stirnseitig erfassen.

Die Schweißmaschine 4 (vgl. Fig. 4) ist an ihrer Einlaufseite mit einem in Fig. 5 in der Vorderansicht gezeigten, umfangsgeschlossenen Rollenträgerrahmen 28 ausgebildet. Dieser besitzt in einer zu der Multifunktions-Schweißvorbereitungseinheit 3 analogen Weise angeordnete, in Rahmengestellen 29 mittels Stellzylindern 30 von außen gegen die Halbschalen 2a, 2b anstellbare Andruckrollen 17 und Positionierungsrollen 22. Weiterhin sind auch hier Positionierungsrollen 31 a, 31 b vorgesehen, die im Bereich der oberen bzw. unteren Naht 32a bzw. 32b vom Inneren der Halbschalen 2a, 2b bzw. des Schlitzrohres zum Einsatz kommen. Die Fig. 5 lässt auch erkennen, wie durch ein zuvor schon erwähntes, integriertes Distanzstück 33 bei einem mit durchgezogenen Linien der Halbschalen 2a, 2b gezeichneten großen Durchmesser ein entsprechend erforderlicher, längerer Anstellweg ohne Veränderung des für einen kleinen Rohrdurchmesser- Halbschalen 2a" ¹ und 2b'" - ausgelegten Hubs des Stellmittels (Zylinder) überbrückt werden kann.