DD220834A1 - Einrichtung zum auftragsschweissen und/oder verbindungsschweissen vorzugsweise zylindrischer innenflaechen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Auftragsschweissen und/oder Verbindungsschweissen vorzugsweise fuer zylindrische Innenflaechen. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer einfachen, funktionssicheren, kostenguenstigen, wenig materialintensiven Einrichtung zur Automatisierung bekannter Schweissverfahren. Es war die Aufgabe zu loesen, eine Einrichtung zu entwickeln, mit der umfangreiche Verschleissprobleme durch Auftragsschweissung an Innen- und Aussenflaechen, sowie Verbindungsschweissen von 2 oder mehreren Teilen fuer Aussen- und Innennaehte entsprechend dem vorhandenen Konturenverlauf automatisiert durchgefuehrt und eine unendliche Schweisslaenge realisiert werden kann. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass an einer Translationsachse mit Schaltgetriebe saemtliche zum Schweissen erforderlichen Standardbaueinheiten axial, modular angeordnet sind, wobei mittels Verstelleinrichtung wahlweise fuer Innen- oder Aussennaehte die bekannten Schweissverfahren durchfuehrbar sind. Die Einrichtung ist vorzugsweise anwendbar fuer Auftragsschweissung auf zylindrische Innenflaechen von Motorengehaeusen, Zylinderrahmen in Stahlschweisskonstruktion ohne jegliche Einschraenkung der Beschaffenheit (Abmessungen, Masse, Symmetriebedingungen), sowie beim Einsatz zum Verbindungsschweissen mit Stumpf- bzw. Kehlnaehten, vorzugsweise im Behaelter- und Kuehlerbau.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung '

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Schweißen von Bauteilen ohne jegliche Einschränkung der Beschaffenheit (Abmessungen, Masse, Symmetriebedingungen), an während des Schweißprozesses ruhenden Bauteilen, die diö Bewegung des Schweißkopfes entsprechend des Konturenverlaufes erfordern,ivorzugsweise anwendbar für Auftragsschweißung auf zylindrische Innenflächen von Motorengehäusen, Zylinderrahmen und dergleichen in Stahlschweißkonstruktion. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist gegeben beim Einsatz zum Verbindungsschweißen mit Stumpfbzw. Kehlnähten, vorzugsweise im Behälter-und Kühlerbau.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen i

Es sind bauteilbezogene Auftragsschweißeinrichtungen bekannt, die für die spezielle Regenerierungsaufgaben entwickelt wurden. Dazu zählen Dreh- und Schwenkvorrichtungen, mit deren Hilfe die Bauteile um einen stationär angeordneten Schweißkopf gedreht werden. Der Einsatz dieser bekannten Einrichtungen ist abhängig von der Bauteilmasse: Für den Einsatz zum Verbindungsschweißen sind Einrichtungen bekannt, bei denen der Schweißkopf um das zu schweißende Bauteil 360" plus Endkraterüberschweißen gedreht wird. Anschließend muß der Schweißkopf zurück in die Ausgangsstellung gefahren werden, weil das Schweißkabel und der Gässchlauch nicht unendlich gedreht werden können. Einrichtungen, die ein unendliches Drehen des Schweißkopfes gestatten, sind in DE-OS 1465056 genannt. Diese Einrichtungen sind im Schweißkopfbereich so kompakt gestaltet, daß ihr Einsatz nur für den speziellen Änwendungsfall erfolgen kann und beim Schweißen kleiner Durchmesser problematisch wird. Eine Vorrichtung zum Zuführen eines Schweißdrahtes wird in DE-OS 3032647 AT genannt, wobei die drehbar gelagerte Vorratsspule durch eine sehr komplizierte Mechanik angetrieben wird. Weiterhin sind Einrichtungen zum Schutzsich bewegender Teile an Industrierobotern bekannt (PS 147920, PS 0154677). Bezeichnend für die genannten Lösungen ist jedoch, daß sie sich auf einen Anbau an Translationsachsen beziehen und nicht die Problematik einer endlosen Brennerdrehung beinhalten.

Die DE-OS 3208146A1 beinhaltet eine Lösung zum Ausschweißen von Lageraugen kleinerer Bohrungen und erfordert einen hohen manuellen Aufwand für die Einbindung des Schweißgerätes in das Bauteil, die Verbindung mit den Versorgungsleitungen, die Zielstellung des Brenners und vernachlässigt das Verdrillen des Schweißdrahtes.durch das gekrümmte Brennerrohr. Die Lösung ist nur für spezielle Aufgaben mit kleinen Durchgangsbohrungen geeignet, bei denen nur eine geringfügige manuelle Durchmesserverstellung möglich ist. Bei größeren Bohrungsdurchmessern (größere Schweißnahtlängen) ist zu erwarten, daß laufend Unterbrechungen des Schweißprozesses eintreten, die qualitätsmäßig keine technische Abnahme zulassen.

Weiterhin wiesen alle genannten Einrichtungen mehrere Schleifkohlenanschlüsse für Antriebsmotore auf, so daß bei einer Automatisierung und damit verbundenen zusätzlichen Kontaktanschlüssen der Aufwand der Einrichtung erheblich wächst und die Zuverlässigkeit der Gesamtanlage sinkt.

Ziel der Erfindung ; ·

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer im Aufbau einfachen, funktionssicheren, in der Herstellung kostengünstigen und wenig materialintensiven Einrichtung zur Automatisierung des Schweißprozesses von Außen- und Innennähten in Form von Auftragsschweißung und Verbindungsschweißung, wobei unter Verwendung von Standardbaugruppen eine Minimierung des Aufwandes zu realisieren ist. Mit der Einrichtung ist der Anwendungsbereich zu erweitern, manuelle Tätigkeiten zu beseitigen und das Auftrags- und Verbindungsschweißen ohne jegliche Einschränkung der Beschaffenheit (Abmessungen, Masse, Symmetriebedingungen) auf alle Bauteile anwendbar zu gestalten sowie die Zuverlässigkeit für den gesamten Prozeßverlauf zu gewährleisten. S

-2- 259 714 8

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, mit der umfangreiche Verschleißprobleme durch, Auftragsschweißung an Innen- und Außenflächen sowie Verbindungsschweißung von zwei oder mehreren Teilen für Außen- und Innennähte entsprechend dem vorhandenen Konturenverlauf automatisiert durchgeführt und eine unendliche Schweißlange des Schweißvorganges realisiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einrichtung derart aufgebaut ist, daß an einer Translationsachse mit Schaltgetriebe sämtliche zum Schweißen erforderliche Baueinheiten axial, modular angeordnet sind, wobei mittels Verstelleinrichtung wahlweise für Innen- und Außennähte die verschiedenen Schweißverfahren durchgeführt werden können.

Alle Einrichtungselemente sind in der z-Translationsachse aufgehangen, durch ein Schaltgetriebe verbunden und über Motor angetrieben. An das Schaltgetriebe, welches ein-Umkuppeln von der langsamen Translationsgeschwindigkeit beim schraubenförmigen Vorschub des Schweißens auf eine schnelle Translationsgeschwindigkeit bei der Hubbewegung zur nächsten Schweißfläche ermöglicht, schließt sich der Drahtvorschub an, über den ein kontinuierliches Abziehen des Zusatzwerkstoffes (Schweißdraht) von der horizontal und vertikal drehbar gelagerten Drahtvorratsrolle erfolgt. Darunter ist die Drehvorrichtung für das Führungsrohr angeordnet, welches durch die Brerinerverstellung führt. Auf dem Führungsrohr sitzt ein Rädertrieb, der mit der Drahtvorratstrolle verbunden ist und eine synchrone Drehbewegung zwischen dem Schweißkopf und derselben bewirkt. Durch einen weiteren motorischen Antrieb kann eine Brennverstellung für die Auslenkung des Führungsrohres und damit auch des Schweißkopfes entsprechend dem vorgegebenen Konturenverlauf gesteuert werden. Durch den axialen Aufbau der Einrichtung in der z-Translätionsachse, in der die Rotation des Schweißkopfes erfolgt, ist eine schleifkontaktfreie Ansteuerung aller zum automatischen Betrieb notwendigen Antriebe und Meßwertgeber möglich. Der Schweißkopf befindet sich an einer geteilten Verstelleinrichtung, die ein Verdrehen der Schwenkplatte um 180° ermöglicht und somit die Voraussetzung für das Umfahren eines inneren oder äußeren Konturenverlaufes bietet. An die Schwenkplatte schließt sich eine Kollisionseinrichtung an, die den Schweißkopf aufnimmt. Dadurch ist die Voraussetzung gegeben, unabhängig von der Schweißaufgabe, daß bei Kollision der Schweißkopf mit der Kollisionsschwenkeinriehtüng vom Bauteil weg abknicken kann und eine Zerstörung hochwertiger Einrichtungselemente vermieden wird. Eine in der Kollisionseinrichtung zusätzlich aufgenommene Schutzeinrichtung bewirkt, daß bei Kollision infolge Abknicken die gesamte Anlage außer Betrieb gesetzt wird, d.h. die zusätzliche Schutzeinrichtung bewirkt ein Notstop der Anlage. ^

Alisführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einen) Ausführungsbeispiel gemäß der zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt:

Figur 1: Darstellung des axialen Aufbaues der Einrichtung für das Innenauftragsschweißen, Figur 2: Brennersteilung für das Innenschweißen und Figur 3: Brennerstellung für das Außenschweißen.

Die Funktionsweise der Einrichtung soll am Beispiel des programmierten Auftragsschweißens von Zylinderlaufbuchsen sitzen eines Motorgehäuses in Stahlschweißkonstruktion (nicht durchgängige Bohrung) mit dem MAG-Schweißverfahren erläutert werden. · .· ' ; . . ' ' '.'..' ^; . . ^; .' :·

Die Sitzflächen, auf denen das Auftragsschweißen vorgenommen werden soll, haben unterschiedliche Durchmesser und Höhen (Figur 1). Die Bohfungsachse ist rrtit der Einrichtuhgsachse (z-Trahslatiohsachse) in Übereinstimmung gebracht und das Motorgehäuse arretiert. Die Schweißeinrichtung befindet sich an der Ausgangsstellung, d. h. obere Endlage des Supports und kleinste Schweißkopfkreisbahn. Der technologische Vorgang beginnt mit dem Absenken des Schweißkopfes 1 über den Support mit allen auf ihm angeordneten Einrichtungen in die unterste Schweißebene der Bohrung durch ein Schaltgetriebe 2 im Schnellgang. Der in einer Brennerverstellung 3 integrierte Meßwertgeber überwacht die Zustellbewegung des Schweißkopfes 1 auf den zugehörigen Durchmesser. Nach Erreichen des Durchmessersollwertes wird eine Drehvorrichtung automatisch eingeschaltet. Diese versetzt ein Führungsrohr 5 und gleichzeitig zur Unterbindung des Verdrillens des Schweißdrahtes über einen Rädertrieb 6 die Aufnahme einer Drähtvorratsrolle 7 in eine synchrone Drehbewegung. Über das Steuerprogramm erfolgt das Einschalten eines Drahtvorschübes 8 und des Schweißstromes sowie des Höhenverschubes durch das Schaltgetriebe 2 zur schraubenförmigen Auftragsschweißung in der Bohrung. Die Einrichtung ist so aufgebaut, daß eine unendliche Schweißnahtlänge erfolgen kann. Durch schleifkontaktfreie Ansteuerung aller für den automatischen Betrieb notwendigen Antriebe und Meßwertgeber wird eine sichere Betriebsführung erzielt. Nach Erreichen der Sitzoberkante wird der Schweißvorgang automatisch unterbrochen, zur Unterkahte der nächsten Schweißebene ihn Schnellgahg des Schaltgetriebes 2 gefahren, automatisch auf den Durchmesser der neuen Sitzfläche eingestellt und der Schweißvorgang wie geschildert wiederholt. Dieser Zyklus des technologischen Ablaufes für das Auftragsschweißen kann innerhalb des Verstellbereiches der z-Translationsachse über die Programmierung beliebig wiederholt werden. Am Ende des Programmes verfährt die Schweißeinrichtung in ihrer Ausgangsstellung. .

Die Stellung (nach Figur 2 für Innenschweißen, nach Figur 3 für Außenschweißen) an der Verstelleinrichtung 9 wird durch (Sett Konturenverlauf der zu schweißenden Stelle des Bauteiles entschieden und vor Beginn der Schweißung eingestellt. Übet eine weitere Verstellmöglichkeit des Schweißkopfes 1 durch die Schwenkplatte 10 ist nach der festgelegten Schweißnahtform die Stellung des Brenners zu definieren. , ,

Tritt während des Programmablaufes eine Störung ein, die ein unerlaubtes Annähern des Schweißkopfes 1 bzw. des Brenners an das Bauteil zur Folge hat, knickt die Schwenkplatte 10 mit dem Schweißkopf 1 über die Koliisionsschwenkeihrichtung 11 den Brenner frei und läßt ihn vom Bauteil ohne Kraftschluß wegschwenken. Außerdem bewirkt eihe solche unvorhergesehene Betriebsstörung, daß eine Schutzeinrichtung 12 in Funktion versetzt wird, die die gesamte Einrichtung durch Notstop ausschaltet. Über die Verstelleinrichtung 9, durch Drehen um 180°, kann die Schwenkplatte 10 mit dem Schweißkopf 1 in analoger Vorgangsweise für das Außenauftragsschweißen (Figur 3) eingerichtet werden.

Claims (6)

1. Erfindungsansprüche:

   1.. Einrichtung zum Auftragsschweißen und/oder Verbindungsschweißen ohne jegliche Einschränkung der Beschaffenheit der Bauteile oder Gehäusekonstruktion entsprechend dem vorhandenen Konturenverlauf des Bauteiles, vorzugsweise zum automatisierten Auftragsschweißen für zylindrische Innenflächen von Motorengehäusen oder zum automatisierten Verbindungsschweißen von Rohrstutzen, gekennzeichnet dadurch, daß zu der Translationsachse mit Schaltgetriebe in der parallelen Rotationsachse sämtliche zum Schweißen erforderlichen Standardbaugruppen axial, modular übereinander angeordnet sind und der rotierende Schweißkopf entsprechend dem vorgegebenen Kohturenverlauf der Sch weißbahn steuerbar, an während des Schweißprozesses ruhenden Bauteilen, wahlweise für das automatisierte Schweißen von Innen- und Außennähten der verschiedenen Schweißverfahren über schraubenförmigen oder stufenförmigen Vorschub für unendliche Schweißnahtlängen gestaltet ist.
2. 2. Einrichtung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß zur schleifkontaktfreien Ansteuerung alle zum automatischen Betrieb notwendigen Antriebe und Meßwertgeber in der Translationsachse angeordnet sind.
3. 3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehachse des Schweißkopfes rechtwinklig zur Drehachse der Drahtvorratsrolle angeordnet ist und daß die drehbare Halterung der Drahtvorratsrolle mit dem Schweißkopf eine synchrone Drehung durchführt. -
4. 4. Einrichtung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß eine Kollisionsschwenkeinrichtung am Schweißkopf mit einer Schutzeinrichtung für Notstop der Anlage gekoppelt angeordnet ist. ' ~ ' ··; ' '
5. 5. Einrichtung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die axiale, modulare Geräteanordnung das Arbeitsverfahren sowohl für Durchgangsöffnungen als auch für Sackloehöffnungen mit vorgegebenem Konturenverlauf anwendbar ist.
6. 6. Einrichtung nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß zur Überwindung von Wegstrecken ohne Schweißung in Richtung der Translationsachse ein Schnellganggetriebe angeordnet ist.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen