DD288120A5

DD288120A5 - Vorrichtung zur stirnparallelen bearbeitung sich drehender rohrfoermiger koerper

Info

Publication number: DD288120A5
Application number: DD33313489A
Authority: DD
Inventors: Jirka Wagner; Michael Schmidt; Eckhard Feldner
Original assignee: Veb Kranbau Eberswalde,De
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-03-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur stirnparallelen Bearbeitung sich drehender rohrfoermiger Koerper und findet Anwendung in allen Bereichen der metallverarbeitenden Industrie. Die bei der Drehung der zu bearbeitenden Rohrkoerper (1) auftretenden Axialbewegungen werden stirnseitig durch einen Meszwertaufnehmer (7) ermittelt und ueber ein Lageregelkreis direkt proportional auf einen Geraetetraeger (13) uebertragen. Im Zusammenwirken mit einem Hoehensensor (15) und einem Umlaufsensor (16) ist somit die Moeglichkeit der vollautomatischen Bearbeitung auf jeder zur Stirnseite parallelen Rohrmantellinie gegeben. Fig. 1{Vorrichtung; stirnparallele Bearbeitung; rohrfoermige Koerper; Axialdrift; Kompensation; Lageregelkreis}

Description

-2- 238120

AusfOhrungibelsplel Die Erfindung «oll nachstehend an einem Ausführunifsbelcplel näher erläutert werden. Dos Beispiel stellt «Ine Vorrichtung zum Verbindungsschweißen von rohrförmigen Körpern dar. Die zugehörige Zeichnung zeigt Flg. 1: Ansicht der Vorrichtung mit BlockschnUblld. Die zu verbindenden Rohrkörper 1 werden in Drehvorrichtungen 2 bekannter Art derart gelagert, daß sie sich auf Stoß berühren

und entsprechend ihrer Schwelßnshtvorbereltung die Rundschweißnaht 3 bilden. Der Schweißkopf 4 wird über die

Rundschwelßnaht 3 positioniert und seine für den Schweißprozeß optimale Stellung als Nullago In der Steuerung S definiert. An

der gewählten last- und Steuerkante β wird ein Meßwertaufnehmer 7 bekannter Art zur Erfassung der Axialdrift angeordnet.

Über die Vorwahleinrichtung 8 wird die erwünschte Meß- und Regelempfindlichkeit des Lageregelkreises, bestehend aus der Regeleinrichtung 9, der Stelleinrichtung 10 auf den axialen Vorschubantrieb 11 sowie des Meßwertaufnehmers 12 des Geräteträgers 13, vorgegeben, die die vorhandene Bearboitungsgenaulgkeit der Tast- und Steuerkante 6 berücksichtigt. Bei Einleitung einer Drehbewegung auf die Rohrkörper 1 treten in axi&ler Richtung Bewegungen auf, die durch

fertigungsbedingte Unrundhoiten der Rohrkörper 1 verursacht werden. Diese sogenannte Axialdrift bildet die Führungsgrößedes Lageregelkreises der beschriebenen Vorrichtung zum Verbindungsschweißen von rohrförmigen Körpern und wird über denaxialen Meßwertaufnehmer 7 ermittelt und direkt proportional über die Regeleinrichtung S, dio Stelleinrichtung 10, den axialen

Vorschubantrieb 11, den Meßwertaufnehmer 12 und dem Geräteträger 13 auf den Schweißkopf übertragen. Der dabei vom Schweißkopf 4 zurückgelegte axiale Stellweg wird durch don Meßwertaufnohmer 12 erfaßt und bildet den Ist-Wort des Lageregelkreises. Der Schwaißkopf 4 wird solange bewegt, bis die Regelabweichung zwischen der in der Vorwahleinrichtung 8 ei ngestellten Führungsgröße und dem mit dem Meßwortaufnehmer 12 ermittelten Ist-Wert in dam vorgegebenen Toleranzbereich liegt und

folgt somit direkt der Axialdrift der Tast- und Steuorkante 6 und damit zwangsläufig der Rundschweißnaht 3.

Ein Lageregelkreis zur Höhenregelung 14 regelt mit Hilfe eines bekannton Höhensensors 15 die für den Schweißprozeß optimale Höhe des Schweißkopfes 4 über der Rundschweißnaht 3. Dor Schweißvorgang wird mit Hilfe eines Umlaufsensors 1 β bekannter Art nach einen in der Steuerung 6 einstellbaren Nachlauf

beendet.

Für Einrichtzwecke ist eine Umschalteinrichtung 17 zur Wahl des Hand-oder Automatikbetriebes eingesetzt.

Vorrichtung zur stirnparallelen Bearbeitung sich drehender rohrförmiger Körper, bestehend aus Geräteträger, mindestens einer axialen Haupt- und/oder Nebenachse, Lageregelkreise, Meßwertaufnehmern, Höhensensor und Umlaufsensor, gekennzeichnet dadurch, daß en der Tast- und Steuerkante (6) ein Meßwertaufnehmer (7) angeordnet ist, der über einen Lageregelkreis direkt proportional mit einem angetriebenen Geräteträger (13) verbunden ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet dor Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur stirnparallelen Bearbeitungs sich drehender rohrförmiger Körper in der metallverarbeitenden Industrie, z. B. bei der Herstellung von Tankanlagen, Druck- und Großbehältern sowie von rohrförmigen Säulen für Krane.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Bekannt Ist eine Positioniereinrichtung nach DD-WP 123162, die mit Hilfe einer Nullpunkt- und Drehwinkelmeßeinrichtung an

einem Festanschlag die axiale Verschiebung des Bauteiles während der Drehbewegung ermittelt. Über einen Sollwertvergleichwird die Nullpunktlage durch eine hydraulische in Achsrichtung verschiebbare Rollendrehvorrichtung korrigiert.

Der Nachteil dieser Lösung besteht einerseits in derzeitaufwendigen Positionioruny ' ⁿ " i»""os negenüber dem Festanschlag

und andererseits darin, daß zur Nullpunktkorrektur das gesamte Bauteil einschließlich den Rol.enarehvorrichtungen bewegtwerden muß, wobei eine ruckartige Bewegung unvermeidbar ist.

Bekannt ist ebenfalls nach US-PS 4177644 eine Einrichtung zur Messung und Kompensation von Axialbewegungen bei der Bearbeitung von Rohrkörpern großen Durchmessers. Ein Meßwertgeber ermittelt die Axialbewegung, die über eine Auswerteeinheit mit der Sollage verglichen wird. Bei Abweichung von der Sollage erfolgt entgegen der ermittelten Axialbewegung über einen mechanischen oder hydraulischen Antrieb die Schrägstellung der Rollen einer der Rollendrehvorrichtungen. Nachteilig an dieser Lösung ist der hohe Verschleiß der Rollen bedingt durch die Schrägstellung entgegen der Axialbewegung. Allgemein bekannt ist der Einsatz von Sensoren, die an einem Schweißkopf selbst oder in dessen unmittelbarer Nähe angeordnet

sind und sich nach der Schweißnahtfuge orientieren.

Nachteile ergeben sich aus der Reduzierung der Bewegungsfreiheit des Schweißkopfes durch zusätzlich am Schweißkopf

angebrachte Bauelemente sowie deren hohen Belastungen während des Schweißprozesses.

Durch die allgemein bekannte Anwendung von mechanischen Führungsrollen ist es erforderlich, den Schweißkopf schwingend

oder gleitend zu lagern, damit er der Korrekturbewegung der Führungsrolle folgen kann.

Das hat den Nachteil, daß sich auf die Führungsrolle einfließende Störungen zeitlich und örtlich versetzt auf den Schweißprozeß

auswirken, wodurch ein verfälschter Schweißnahtverlauf realisiert wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, während der Drehbewegung eines Rohrkörpers bei gleichzeitiger Kompensierung der Axialbewegung ohne Festanschlag und ohne Manipulation des Rohrkörpers, die Positionierung eines Geräteträgers ohne Einengung der Bewegungsfreiheit und Einwirkung äußerer Störeinflüsse zu gewährleisten. Eine Einsparung an Vorbereitungsaufwand und eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit sollen eintreten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geräteträger, vorzugsweise einen Schweißkopf, während der Drehbewegung von Rohrkörpern kontinuierlich über einen frei wählbaren Punkt einer den Rohrmantel umlaufenden Linie oder Vorzug swelse einer Rundschweißnaht im Verlauf des gesamten Bearbeitungsprozesses zu positionieren. Die Schweißnahtverfolgunj soll unabhängig von der Art der Schweißnahtvorbereitung erfolgen, wodurch auch Stumpfnähte als I-Naht geschweißt werden können. Die während der Drehbewegung der Rohrkörper auftretenden Axialbewegungen sollen die Lage des Geräteträgers zum gewählten Punkt in axialer Richtung nicht beeinflussen.

Erfindungsgemäß ist der Geräteträger mit mindestens einer axialen Haupt- und/oder Nebenachse gekoppelt, die über einen Lageregelkreis direkt proportional mit einem an der freien Stirnseite des anzuschweißenden Rohrkörpers angeordneten Meßwertaufnehmer verbunden ist, wodurch auftretende Axialbewegungen an der Stelle des gewählten Punktes durch den Geräteträger kompensiert werden. Fertigungstechnische und verfahrenstechnische Voraussetzungen sind, daß die Stirnseiten der zu verbindenden Rohrkörper parallel zueinander liegen.

Im Zusammenwirken mit einem Höhen- und einem Umlaufsensor sowie einer Parametersteuerung als Voraussetzung für einen automatisierten Bearbeitungsprozeß kann im beliebigen Abstand zur freien Stirnseite des Rohrkörpors jede umlaufende Linie durch Manipulation des Geräteträgers kontinuierlich verfolgt werden.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Das Beispiel stellt eine Vorrichtung zum Verbindungsschweißen von rohrförmigen Körpern dar. Die zugehörige Zeichnung zeigt Fig. 1: Ansicht der Vorrichtung mit Blockschaltbild. Die zu verbindenden Rohrkörper 1 werden in Drehvorrichtungen 2 bekannter Art derart gelagert, daß sie sich auf Stoß berühren

und entsprechend ihrer Schweißnahtvorbereitung die Rundschweißnaht 3 bilden. Der Schweißkopf 4 wird über die

Rundschweißnaht 3 positioniert und seine fürden Schweißprozeß optimale Stellung als Nullage in der Steuerung 5 definiert. An

der gewählten Tast- und Steuerkante 6 wird ein Meßwertaufnehmer 7 bekannter Art zur Erfassung der Axialdrift angeordnet.

Über die Vorwahleinrichtung 8 wird die erwünschte Meß· und Regelempfindlichkeit des Lageregelkreises, bestehend aus der Regeleinrichtung 9, der Stelleinrichtung 10 auf den axialen Vorschubantrieb 11 sowie des Meßwertaufnehmers 12 des Geräteträgers 13, vorgegeben, die die vorhandene Bearbeitungsgenauigkeit der Tast· und Steuerkante 6 berücksichtigt. Bei Einleitung einer Drehbewegung auf die Rohrkörper 1 treten in axialer Richtung Bewegungen auf, die durch

fertigungsbedingte Unrundheiten der Rohrkörper 1 verursacht werden. Diese sogenannte Axialdrift bildet die Führungsgrößedes Lageregelkreises der beschriebenen Vorrichtung zum Verbindungsschweißen von rohrförmigen Körpern und wird über denaxialen Meßwertaufnehmer 7 ermittelt und direkt proportional über die Regeleinrichtung 9, die Stelleinrichtung 10, den axialen

Vorschubantrieb 11, den Meßwertaufnehmer 12 und dem Geräteträger 13 auf den Schweißkopfübertragen. Der dabei vom Schweißkopf 4 zurückgelegte axiale Stellweg wird durch den Meßwertaufnehmer 12 erfaßt und bildet den Ist-Wert des Lageregelkreises. Der Schweißkopf 4 wird solange bewegt, bis die Regelabweichung zwischen der in der Vorwahleinrichtung 8 eingestellten Führungsgröße und dem mit dem Meßwertaufnehmer 12 ermittelten Ist-Wert in dem vorgegebenen Toleranzbereich liegt und

folgt somit direkt der Axialdrift der Tast- und Steuerkante 6 und damit zwangsläufig der Rundschweißnaht 3.

Ein Lageregelkreis zur Höhenregelung 14 regelt mit Hilfe eines bekannten Höhensensors 15 die für den Schweißprozeß optimale Höhe des Schweißkopfes 4 über der Rundschweißnaht 3. Der Schweißvorgang wird mit Hilfe eines Umlaufsensors 16 bekannter Art nach einen in der Steuerung 5 einstellbaren Nachlauf

beendet.

Für Einrichtzwecke ist eine Umschalteinrichtung 17 zur Wahl des Hand- oder Automatikbetriebes eingesetzt.

Claims

Vorrichtung zur stirnparallelen Bearbeitung sich drehender rohrförmiger Körper, bestehend auo Geräteträger, mindestens einer axialen Haupt- und/oder Nebenachse, Lageregelkreise, Meßwertaufnehmern, Höhensensor und Umlaufsensor, gekennzeichnet dadurch, daß an der Tast- und Steuerkante (6) ein Meßwertaufnehmer (7) angeordnet Ist, der über einen Lageregelkreiu dirokt proportional mit einem angetriebenen Geräteträger (13) verbunden ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Verrichtung zur stirnparallelen Bearbeitungs sich drehender rohrförmiger Körper in der metallverarbeitenden Industrie, z. B. bei der Herstellung von Tankanl&gen, Druck- und Großbehältern sowie von rohrförmigen Säulen für Krane.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt ist «ine Positioniereinrichtung nach DD-WP123162, die mit Hilfe einer Nullpunkt- und Drehwinkelmeßeinrichtung an

einem Festanschlag die axiale Verschiebung des Bauteiles während der Drehbewegung ermittelt. Über einen Sollwertvorgleich wird die Nullpunktlage durch elno hydraulische in Achsrichtung verschiebbare Rollendrehvorrichtung korrigiert.

Der Nachteil dieser Lösung besteht einerseits in der zeitaufwendigen Posltionu '--"iufsiles gegenüber dem Festanschlag und andererseits darin, daß zur Nullpunktkorrektur das gesamte Bauteil einschließlich dun ι tollendrehvorrichtungen bewegt werden muß, wobei eine ruckartige Bewegung unvermeidbar Ist.

Bekannt ist ebenfalls nach US-PS 4177644 eine Einrichtung zur Messung und Kompensation von Axialbewegungen bei der Bearbeitung von Rohrkörpern großen Durchmessers. Ein Meßwertgeber ermittolt die Axialbewegung, die über eine Auswerteeinhoit mit der Soilage verglichen wird. Bei Abweichung von der Sollage erfolgt entgegen der ermittelten Axialbewegung ober einen mechanischen oder hydraulischen Antrieb die Schrägsteliung dar Rollen einer der Rollendrehyorrichtungen.

Nachteilig an dieser Lösung ist der hohe Verschleiß der Rollen bedingt durch die Schrägstellung entgegen der Axialbewegung.

Allgemein bekannt ist der Einsatz von Sensoren, die an einem Schweißkopf selbst oder in dessen unmittelbarer Nähe ungeordnet sind und sich nach der Schweißnahtfuge orientieren.

Nachteile ergeben sich aus der Reduzierung der Bewegungsfreiheit des Sohweißkopfes durch zusätzlich am Schweißkopf angebrachte Bauelemente sowie doren hohen Belastungen während des Schweißprozesses.

Durch die allgemein bekannte Anwendung von mechanischen Führungsrolle ist es erforderlich, den Schweißkopf schwingend oder gleitend zu lagern, damit er der Korrekturbewegung der Führungsrolle folgen kam;.

Das hat den Nachteil, daß sich auf die Führungsrolle einfließende Störungen zeitlich und örtlich versetzt auf den Schweißprozeß auswirken, wodurch ein verfälschter Schweißnahtverlauf realisiert wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, während der Drehbewegung eines Rohrkörpers bei gleichzeitiger Kompensierung der Axialbewegung ohne Festanschlag und ohne Manipulation des Rohrkörpers, die Positionierung eines Geräteträgers ohne Einengung der Bewegungsfreiheit und Einwirkung äußerer Störeinflüsse zu gewährleisten. Eine Einsparung an Vorbereitungsaufwand und eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit sollen eintreten.

Darlegung des Wesens dor Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geräteträger, vorzugsweise einen Schweißkopf, während der Drehbewegung von Rohrkörpern kontinuierlich über einen frei wählbaren Punkt einer den Rohrmantel umlaufenden Linie oder vorzugsweise einer Rundschweißnaht im Verlauf des gesamten Bearbeitungsprozessss zu positionieren. Die Schweißnahtverfolgiing soll unabhängig von der Art der Schweißnahtvorberoitung erfolgen, wodurch auch Stumpfnähte als I-Naht ge> ehweißt werden können. Die während der Drehbewegung der Rohrkörper auftretenden Axialbewegungen sollen die Lage dos Geräteträgers zum gewählten Punkt in axialer Richtung nicht beeinflussen.

Erfindungsgemäß ist der Geräteträger mit mindestens einer axialon Haupt- und/oder Neb6nachse gekoppelt, die über einen Lageregeikreis direkt proportional mit einem an der freien Stirnseite dos anzuschweißenden Rohrkörpers angeordneten Meßwertaufnehmer verbunden ist, wodurch auftretende Axialbewegungen an der Stelle des gewählten Punktes durch den Geräteträger kompensiert werden. Fertigungstechnische und verfahrenstechnische Voraussetzungen sind, daß die Stirnseiten der zu verbindenden Rohrkörper parallel zueinander liegen.

Im Zusammenwirken mit einem Höhen- und einem Umlaufsensor sowie einer Parameterateuerung als Voraussetzung für einen automatisierten Bearbeitungsprozeß kann im beliebigen Abstand zur freien Stirnseite des Rohrkörpers jede umlaufende Linie durch Manipulation des Geräteträgers kontinuierlich verfolgt werden.