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Mehrfach-Bolzenschweißgerät Die Erfindung betrifft ein Lichtbogen-Bolzenschweißgerät
zum gleichzeitigen Anschweißen mehrerer Bolzen, insbesondere an Kesselrohre, mit
mehreren Bolzenschweißköpfen, die im Abstand voneinander einstellbar und in eigenen
Führungen für den Schweißhub bewegbar sind.
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Es sind bereits Geräte bekannt, bei denen mehrere Bolzenschweißeinheiten
auf einem gemeinsamen Gestell montiert sind. Hier handelt es sich um eine einfache
Aneinanderreihung üblicher Hand-Bolzenschweißpistolen. Es sind aber auch schon Geräte
bekannt, bei denen mehrere Bolzenschweißköpfe auf einem gemeinsamen Hubschlitten
angebracht sind und durch einen einzigen Hubkolben bewegt werden. Dadurch wird zwar
der Antrieb vereinfacht, jedoch ist kein Kraft- und Bewegungsausgleich zwischen
den einzelnen Schweißköpfen möglich, was das Bestiften unebener Werkstücke nicht
gestattet. Auch ist es bei diesen bekannten Geräten schwierig, die Schweißbolzen
einzusetzen, da der Bedienungsmann solche Mehrfachgeräte nicht - wie eine einzelne
Hand-Schweißpistole - in eine entsprechende, für das Laden günstige Lage bringen
kann.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein weitgehend automatisiertes, einfach
zu bedienendes Mehrfach-Bolzenschweißgerät mit einfachem und für verschiedenartige
Werkstücke anpassungsfähigem Antrieb zu schaffen, das insbesondere für rationelle
Massenbestiftungen in ganzen Bolzenfeldern geeignet ist.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Schweißköpfe in an sich bekannter
Weise von einem gemeinsamen Hub-Antriebskolben über Ausgleichshebel selbsttätig
einstellbar und im oberen Hubbereich ihrer Auf- und Abwärtsbewegung zwangläufig
um eine zur Hubrichtung senkrecht stehende Achse seitlich aus- und rückschwenkbar
angeordnet sind und daß die Schweißköpfe gemeinsam mit ihren eigenen Hubschlitten
mit seitlich verschiebbaren, den Abstand der Schweißköpfe voneinander einstellenden
Schlitten und mit dem Hubantrieb auf einer gemeinsamen, höhenverstellbaren Tragplatte
angebracht sind.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die
Schwenkachse mit einem Zahnsegment versehen ist, das mit einer gegen den Schlitten
in Achsrichtung des Schweißkopfes verschiebbaren Zahnstange im Eingriff steht, die
beim Abheben des Schweißkopfes vom Werkstück infolge Auftreffens auf einen festen
Anschlag stehenbleibt und dadurch das mit dem Schweißkopf weiter ansteigende Zahnsegment
zum Abrollen und den Schweißkopf zum Ausschwenken zwingt.
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Es ist vielfach auch zweckmäßig, ein Bolzen-Schweißgerät. insbesondere
das erfindungsgemäße, mit einer Zuführeinrichtung für das Befüllen der Aufsetzhülsen
mit einer Portion losen Schweißpulvers derart auszustatten, daß nach einer bevorzugten
Weiterbildung der Erfindung die an sich bekannte Zuteilvorrichtung der Zuführeinrichtung
auf bestimmte Pulverportionen einstellbar ist und mit Hilfe einer druckmittelseitigen
Schaltverbindung ihres Steuerkolbens mit dem Hubkolben derart aussetzend und im
Wechsel mit der Hubvorrichtung arbeitet, daß die Zuteilvorrichtung der Hülse das
Pulver erst nach deren Aufsetzen auf das Werkstück zuführt.
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Zweckmäßigerweise besteht die Zuteilvorrichtung aus einem Drehschieber.
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Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand eines Anwendungsbeispiels
laut Zeichnung in seinem grundsätzlichen Aufbau beschrieben; er ist jedoch nicht
an die schematisch und vereinfacht dargestellten Einzelheiten gebunden.
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Die Zeichnung umfaßt sechs Figuren, die folgenden Inhalt haben.
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Fig. 1 ist die Vorderansicht der gesamten Anlage senkrecht zur Achse
eines zu bestiftenden Rohres; Fig. 2 ist der zugehörige, lotrechte Mittelschnitt
in Richtung der Schnittlinie II-II in Fig. 1; Fig.3 ist ein vergrößerter Ausschnitt
aus der Fig.2 und zeigt ein Beispiel der Schweißkopf-Schwenkvorrichtung; Fig. 4
stellt den grundsätzlichen Aufbau der für bestimmte Fälle vorteilhaften Pulverzuteilvorrichtung
dar; Fig.5 zeigt die Schweißkopf-Aufsetzhülse der Fig. 5 im Rohrquerschnitt;
Fig.
6 ist ein (an sich bekanntes) Schaltungsschema für eine druckmittelbetätigte und
miteinander verkoppelte Hub- und Steuervorrichtung.
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Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einem Arbeitstisch 1 mit
lotrecht feststehendem Gestell 2, an dem eine in der Höhe- verstellbare Tragplatte
3 befestigt ist. Das Gestell kann aber erfindungsgemäß auch etwa um die Mittelachse
eines zu bestiftenden Rohres 30 schwenkbar angeordnet sein.
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An der Tragplatte 3 ist oben die Hubvorrichtung in Gestalt eines beispielsweise
durch Druckluft betätigten, in einem Arbeitszylinder lotrecht geführten Hubkolbens
4 angebracht, an dessen Kolbenstange 5 unten ein Ausgleichshebel 6 hängt, dessen
beide -freie-Enden gelenkig mit je einem einen Schweißkopf 7 tragenden Schlitten
8 verbunden sind. Diese Vertikalschlitten 8 sind in Achsrichtung der Schweißköpfe
7 verschieblich geführt, wobei die zugehörigen, vorwiegend lotrechten Führungen
in Horizontalschlitten 9 eingearbeitet sind, durch deren beider gegenseitige Horizontalverschiebung
die gewünschte Teilung t der anzuschweißenden Bolzen in Achsrichtung des Rohres
30 eingestellt wird.
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Diese Anordnung gewährleistet ein gleichmäßiges Aufsetzen der beiden
Schweißköpfe 7 auf das Werkstück (hier auf das zu bestiftende Rohr). Durch den Hubkolben
4 wird das Aufsetzen der beiden Schweißköpfe vor dem Schweißen, das Wiederanheben
derselben nach beendetem Schweißvorgang, das Ausschwenken nach vorn zum Stifteinsetzen
und danach wieder das Zurückschwenken und Absenken in die Arbeitsstellung selbsttätig
bewirkt.
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Die Schweißkopf-Schwenkvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer
auf dem Vertikalschlitten 8 drehbar gelagerten, horizontalen Schwenkachse 10, die
mit einem in Fig.3 näher dargestellten Zahnsegment 11, mit einem Anschlagstift 12
zur Festlegung der Arbeits- bzw. Bestiftungsstellung und mit der eigentlichen Einspannvorrichtung
13 für den Schweißkopf 7 versehen ist. Dabei sind die "Teile 11 und 12 vorzugsweise
an der der Einspannvorrichtung 13 gegenüberliegenden Endscheibe 14 der Schwenkachse
10 angeordnet. An der Zahnstange 16 oder auch an der Schwenkachse 10 greift
eine Feder 22 an, die die Schwenkachse in die Arbeitsstellung des Schweißkopfes
zu bewegen bestrebt ist.
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Die Schweißköpfe können mittels der Horizontalschlitten 9 gemeinsam
mit den sie tragenden Schwenkachsen 10 und Vertikalschlitten $ in Richtung der Rohrachse
beliebig so aufeinander zu oder voneinander weg verschoben werden, daß der Abstand
zwischen den auf das Rohr anzuschweißenden Stiften verkleinert oder vergrößert wird.
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Zu der Vorrichtung gehört außerdem eine das zu bestiftende Rohr 30
in die jeweils erforderliche Arbeitslage bringende Transport- bzw. Vorschubeinrichtung
15, die es gestattet, das Rohr 30 nach einem vorher festzulegenden Dauerschema oder
von Fall zu Fall zwischen zwei einander folgenden Schweißvorgängen um einen beliebig
vorgegebenen Betrag axial zu verschieben bzw. um die Achse zu verdrehen. Solche
Vorschubeinrichtungen sind an sich bekannt. Sie sind im Rahmen der vorliegenden
Erfindung daher auch nur hinsichtlich ihrer Anwendung im vorliegenden technischen
Bereich, nicht aber hinsichtlich ihrer Konstruktion bzw. inneren Arbeitsweise von
Bedeutung. Während des Schweißvorgangs stützt sich das Rohr 30 gegen den Spann-
bzw. Stützbock 29 ab. Nach Bedarf können die Tragplatte 3 und damit die senkrecht
zur Rohrachse stehende Bewegungsrichtung des Hubkolbens 4 und der Schweißköpfe 7
auch gegen die Lotrechte beliebig geneigt sein, so daß also in Sonderfällen die
Bolzen auch von der Seite und sogar von unten her an das Rohr 30 angeschweißt werden
können.
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Die Vorrichtung kann außer in Zwillingsanordnung, d. h. für zwei Schweißköpfe,
auch in Drillings- bzw. Mehrlingsanordnung ausgeführt werden.
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In der Arbeitsstellung stützen sich die Schweißköpfe gemäß dem gezeichneten
Beispiel unter der Wirkung der vom Hubkolben ausgeübten Verstellkraft lotrecht auf
das zu bestiftende Rohr ab. Zum Stifteinsetzen werden durch Aufsteigen des Hubkolbens
4 seine Kolbenstange 5, der Ausgleichshebel 6, die Vertikalschlitten 8 und die Schwenkachsen
10 und endlich die Schweißköpfe 7 zunächst vom Werkstück 30 abgehoben, bis die in
das Zahnsegment 11 der Schwenkachse 10 eingreifende, lotrecht geführte und verschiebbare
Zahnstange 16 oben auf einen Anschlag 17 des an der Tragplatte 3 befestigten Horizontalschlittens
9 trifft. Von diesem Augenblick an muß bei weiterem Ansteigen des Hubkolbens 4 und
des Vertikalschlittens 8 das Zahnsegment 11 gegen die Zahnstange 16 derart abrollen,
daß die Schweißköpfe aus der lotrechten Stellung mit dem unteren Ende nach vorn
bis zum Auftreffen des Stiftes 12 an den Anschlag 27 ausschwenken und somit zum
Stifteinsetzen von Hand bereitstehen. Beim Absinken des Hubkolbens schwenken die
Pistolen zunächst mit Auftreffen des Stiftes 12 auf den Anschlag 28 selbsttätig
in die (lotrechte) Arbeitsstellung zurück und setzen anschließend wieder auf das
Rohr 30 auf (vgl. Fig. 3).
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Als Hilfsgeräte für die an sich bekannte Anwendung der Schweißverfahren
unter Pulver bzw. in Schutzgasatmosphäre können selbsttätig arbeitende Zuführvorrichtungen
mit dem Erfindungsgegenstand verknüpft werden.
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Die Pulverzuteilvorrichtung besteht gemäß Fig.4 im wesentlichen aus
je einem an jedem Schweißkopf 7 befestigten Pulverbehälter 18 mit anschließendem
Fallrohr 19 und einem vorteilhaft als Drehschieber 20
ausgebildeten
Pulverzuteiler, von dem aus das Pulver unter der Wirkung seines Eigengewichts über
ein weiteres Leitungsstück 23 in die den Bolzen bzw. Stift umgebende, an den Schweißköpfen
befestigte Aufsetzhülse 21 hineinrutscht (vgl. Fig. 4 und 5).
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Der Drehschieber 20 wird zweckmäßig durch einen druckmittelseitig
mit dem Hubkolben 4 gekuppelten Steuerkolben 24 betätigt, der gemäß Fig. 4 mit einer
Zahnstange 25 verbunden ist, die in ein auf der Achse des Drehschiebers 20 sitzendes
Zahnsegment 26 eingreift. Die Steuerkolben 24 von gleichzeitig arbeitenden Schweißköpfen
sind druckmittelseitig parallel geschaltet. Als Steuerkolben 24 sind auch Drehkolben
denkbar, die unmittelbar auf der Achse des Drehschiebers befestigt sind, so daß
die-Kraftübertragung durch Verzahnung wegfällt.
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Es sind auch Ausführungen möglich, bei denen ein gemeinsamer Sammelbehälter
und ein gemeinsamer Zweifachznteiler mit nur einem Steuerkolben, aber einem Doppeldrehschieber
mit zwei Durchlaßöffnungen fest mit der Kolbenstange 5 verbunden sind; Von jedem
Durchlaß des Doppeldrehschiebers führt dann beispielsweise je ein Schlauch zu jedem
der beiden Schweißköpfe.
Die Zusammenarbeit zwischen der gesamten
Hubvorrichtung (Hubkolben 4) und dem Pulverzuteiler (Drehschieber 20 und Steuerkolben
24) wird an Hand des an sich bekannten Druckmittel-Schaltschemas gemäß Fig. 6 folgendermaßen
erklärt.
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. Zum Absenken der Schweißköpfe auf das Werkstück wird das bei E in
den Druckmittelschalter S eintretende Druckmittel bei Schalterstellung l über die
Vorlaufleitung V in den Zylinderraum über den Hubkolben 4 geleitet. Nach Aufsetzen
der Schweißköpfe und dem dadurch erzwungenen Stillstand des Kolbens 4 in der Tiefstlage
steigt der Druck des Druckmittels in der Vorlaufleitung V und (rechts) vor dem Überdruckventil
ü1 derart an, daß dieses öffnet und das Druckmittel in den (links) über dem Steuerkolben
24 befindlichen Zylinderraum eintreten läßt, wodurch dieses den Drehschieber 20
öffnet (vgl. Fig. 4). Mit Anlangen des Steuerkolbens 24 in der Endlage »Öffnen«
wird vorteilhaft selbsttätig der Druckmittelschalter S auf Stellung 1I umgelegt.
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Dadurch gelangt das Druckmittel nunmehr über die Rücklaufleitung R
auf die andere (rechte) Seite des Steuerkolbens 24 und bringt diesen zur Endlage
beim »Schließen« des Drehschiebers 20. Damit steigt wiederum der Druck des
Druckmittels, öffnet das Überströmventil Ü2 und gelangt bei geöffnetem Verzögerungsventil
Z unter den Hubkolben 4, der damit nach Beendigung des Schweißvorgangs die Schweißköpfe
vom Werkstück abhebt.
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Das Verzögerungsventil Z kann erst geöffnet werden, wenn der Schweißstrom
in den Schweißköpfen (nach beendeter Schweißung) unterbrochen ist.