DE1958392A1

DE1958392A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stabelementen,z.B. fuer Raumfachwerke

Info

Publication number: DE1958392A1
Application number: DE19691958392
Authority: DE
Inventors: Reinhold Gehrig; Max Dr-Ing Mengeringhausen; Hermann Quenzel; Willi Spanheimer
Original assignee: Mero AG
Current assignee: Mero AG
Priority date: 1969-08-08
Filing date: 1969-11-21
Publication date: 1971-02-25
Also published as: SE380753B; FR2056779A5; DE1958392C3; GB1318118A; CH511348A; DE1958392B2; AT303495B

Description

MERO - AG. Zug, Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur Hemtellvtng τοη 8tabelementen» z.B. für Raumfachwerke

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung τοη Stabelementen, s.B. für Raumfachwerk«, bestehend aus einen Hohlstab und zwei Endstücken,

Xs ist bekannta Raumfachverke dadurch su bilden, daß Bohre oder entsprechende Profil-Stäbe unmittelbar an Knotenstüeke so angeschweißt werden, daß die Rohr- bzw. Stabaehsen sich mit möglichst großer Genauigkeit in der Mitte des Khotenstüekes schneiden. Diese Art der Herstellung τοη Raumfachwerken erfordert auf der Baustelle selbst sehr umfangreiche, schwierige Schweißarbeiten. Durch die lotwendigkeit des Schveißens am Bauort, «Ttl. in großer Höhe und unter schwierigen räumliehen Verhältnissen, setzen diese Sehweißarbeiten den Einsatz τοη hochqualifizierten Kräften Toraus.

Um die obigen Schweißarbeiten auf der Baustelle zu Termeiden, ist eine zweite Art τοη Raumfaehverken bekannt geworden, bei der die Knotenstüeke mit Gewindebohrungen Tersehen sind, während die Rohre bzv. Profil-Stäbe an den beiden Enden Anschlußteile mit Gewindebolzen besitzen. In diesem Fall werden bereite in einer Werkstatt sogenannte End-Stücke zur Aufnahme der Gewindebolzen an die Stirnseiten der Rohre oder Profil-Stäbe angesehweißt. Dadurch werden zwar Schweißarbeiten auf der Baustelle und damit der Einsatz hochqualifizierter Schweißer Tollkommen überflüssig und die erforderlichen Montagearbeiten können durch Hilfskräfte relatiT schnell durchgeführt werden. Andererseits Terursachen aber die an die Rohr- bzw. Profil-Stäbe anzuschweißenden End-Stücke und die Schraub-Verbindungsteile zusätzliche Kosten, die zu der in der Werkstatt auszuführenden Schveißarheit hinzutreten.

Bei den bisher bekannten Herstellungsverfahren für Raumfaehwerke, bei denen entweder auf der Baustelle selbst oder in der Werkstatt Schweißarbeiten auszuführen sind, spielt auch die Frage der Genauigkeit bezüglich der Ausführung der Schweißungen eine entscheidende Rolle. Selbst wenn die einzelnen Bauelemente eines Stabes mit großer Genauigkeit hergestellt werden, besteht bei den bisher bekannten Herstel-

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lungSTerfahren die Gefahr, daß bei» Zusammenschweißen der Bauelemente die fertigen Konstruktionen Maßabweichungen aufweisen oder dai in ihnen "Vorspannungen" auftreten, die sieh hei der Belastung des Raumfachwerk* dureh die Mut»last unangenehm auswirken können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die obigen Mängel zu rermeiden und als Voraussetzung für eine noch erfolgreichere Anwendung Ton Rammfachwerken in allergrößtem Umfang die Herstellung der Stabelemente mit den zugehörigen Knoten-AnsehluBelementen weiter zu rerbilligen bzw. den Arbeitsaufwand in der Werkstatt und die Gesamtkosten für die Anschluflstücke und die Schweißarbeit in der Werkstatt auf ein Minimum su beschränken und außerdem die SchweißTorgänge zur Herstellung der Stabelemente so zu gestalten, daß die fertigen Stabelemente eine optimale Genauigkeit besitzen und keine unerwünschten Vorspannungen in das montierte Raumfachwerk gelangen.

Die Torstehend umrissen· Aufgab« wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung τοη Stablementen, bestehend aus einem Hohlstab und zwei Endstücken gelöst, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist :

Einspannen der Endstücke in je eine drehbare Aufnahme, Auf- oder Einschieben des Hohlstabes auf oder in die Endstücke, Einstellen des Abstandes der Endstücke auf das Ausmaß des fertigen Stabelements und Zentrieren, Zusammenheften aller ruhenden Teile und anschließend Drehen der gehefteten Teile und gleichzeitige Ringschweißung an den Überlappungen zwischen dem Hohlstab und den zwei Endstücken.

Dadurch wird die Sehweißarbeit zmr Verbindung der Endstücke mit den Hohlstäben in Form τοη Rohren oder Profilstäben τοη der Fertigkeit ausgebildeter, geprüfter, hochqualifizierter Schweißer Tollkommen unabhängig uai außerdem im Vergleich zum herkömmlichen SchweißTerfahren erheblieh Terkürzt. Dies ist insbesondere dann τοη Bedeutung, wenn die Fertigung der Stabelemente für Raumfachwerk« industriell in einem Land ausgeführt werden sollen, das einerseits großen Bedarf an weitgespannten Raumfachwerken, andererseits aber keine entsprechend hochqualifizierten Schweiß-Facharbeiter in genügender Anzahl besitzt.

Weitere Vorteile des erfimdungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß einerseits auch kleine Ungenaugkeiten der zusammenzusetzenden Teile eines Stäbelemente ausgeglichen werden, andererseits das fertige Stab-

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element Tor dem Zusammenschrauben «it dea Knotenstüeken, «iae optimale Genauigkeit aufweist, ·ο AaB keine unerwünschten Torspannungen in da· montierte Raumfachwerk hineinkommen können.

Das Herst«längsverfahren gemäS der vorliegenden Erfindung ermöglicht es beispielsweise, Hohlstabe im Fora tob Bohren, die nur mit einer Genauigkeit ton 1 oder 2 mm amf L&Bge ««geschnitten sind und kegelförmige Endstücke sur Aufnahm· Tom Schraubverbindungen, die im Schmie· deverfahren hergestellt sind und imfolgedessen ihrerseits in der Lange Maßdifferensen von 1 - 2 mm aufveisen, trots dieser Maßabweichungen mit Zuverlässigkeit und selbsttätig so iu verbinden, daß das fertige Stabelement eine Genauigkeit Tom plus minus 0,1 mm aufweist. Gleichseitig ermöglicht.das erfimduagagemäße Verfahren die Arbeitsseit sur Herstellung eines Stabelemeats auf 1/10 bis auf 1/20 der üblichen Arbeitsseit herabxudrückea uad dabei für die Steuerung und Beaufsichtigung der Herstelluagw-Masckine angelernte Arbeitskräfte an Stelle von hochqualifizierten SchveiSerB einsusetsea. Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäle Terfahren eine solche Yerbilligmng bei der Herstellung von Stabelementea, daft die Gesamtwirtschaftlichkeit außerordentlich gehoben wird.

Die swei Ringsehweißungea svisekem dem lohlstab und des svei ladstücken können gemäß eimern weiteres Merkmal der Erfindung gleichseitig ausgeführt werden. Dadurch vira die Arbeitsseit für die Herstellung eines Stabelemeats veiter herafegesetst.

Torteilhaft wird die Ausführ«ag der Biagschweitungen mit der Drehung der Endstücke mit angeheftetem loalata» ear Sicherung einer gleichmäßigen Schweißgeschwindigkeit symemroaisiert.

Zweckmäßig werden die Riagschveiftmagea mater einer Schutsgasatmosphäre ausgeführt.

Zur Ausführuag des erfimduagsgemämem Terfahreas kana eise Torriektuag verwendet werdea, die gekeaBseichmet ist durch ein Pfthrungsbett, auf dem gegenüberstehend je svei Supporte verstellbar gelagert siad, tob deaea die außen aageerdaetea Supporte je eise drehbare Aufnahme- und Eiaspaanvorrichtuag ftr die Badstlcke «ad die ianeren 8upporte eise elektrische Schutisas-Sehveißverrichtaag mit selbsttätiger Schweißdraht suführuag tragea «ad miad. «im« der drehbarem Aufaahme- mm« EiaspaaaverriehtuageB eiaea Aatrie¥smotor aufweist, der mit der Sehal-

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tung der elektrischen SchweiflTorrichtungen fiber ein Relais gekoppelt iit, das die Betätigung de* Antriebsmotor· ait derjenigen der SchweiBTorrichtungen synchronisiert. Eine solche Vorrichtung kann für die Fertigung tob Stabelementen Terwendet werden, die rerschiedene Baulänge, Yerschiedene Stab-Durehmesser und rerschiedene Wanddicken aufweisen.

Die Torrichtung kaan Mit einer GeschwindigkeitsregelTorrichtung für den Antriebsmotor Tersehen sein, die eine Einstellung der Drehgeschwindigkeit des Werkstückes in Abhängigkeit ron seines Umfang ermöglicht, Is können auch beide drehbaren Aufnahme- und SinspannTorrichtungen mit gleichlaufendes Antriebsmotoren ausgerüstet sein. Dies ist vorteilhaft für die Herstellung sehr langer Stabelemente.

Zur Zentrierung des Hohlstabes zwischen den beiden Endstücken kann ferner mind, ein durch Preßluft, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigbarer Anschlag am Führungebett befestigt sein.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen des Ausführungsbeispieles näher erläutert. Ss zeigen :

Figur 1) Sine Seitenansicht eines einbaufertigen Stabelements, das

nach dem erfiadungsgemälen Verfahren hergestellt ist, teilweise im Schnitt.

Figur 2) Eine Seitenansicht der Vorrichtung zur Ausführung des erfiadungsgcmäften Verfahrens.

Das erfindangsgemäie Verfahren macht Gebrauch tob der bekannten elektrischen Liehtbogeasehweiiung unter einer neutralisierenden Atmosphäre, die durch ein Schutzgas oder durch ein Schutzpulrer erzeugt werden kann sowie tob den bekannten Hilfsmitteln zum selbsttätigen Vorschub des Schweißdrahtes.

Das naeh dem erfindungsgemäien Verfahren hergestellte Stabelement in Figur 1 ist aus einem Hohlstab ia Form eines Bohres 1 und zwei Endstücken 2,3 in Form hohler Kegelstumpfe zusammengesetzt, an denen wiederum Gewindebolzen k,5 mit Betätigungsmuttern 6,7 angebracht sind. Die Gewindebolzen dienen in bekannter Weise als Anschlulelemeate, mittels denen das Stabelemeat mit michtgezeigten Kneteastuekea eines Baumfacherks Terfemadea werden kamm.

Die in Figur 2 gezeigte Vorrichtung zur Ausführmag des erfiadungsge-

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mäßen Verfahrens umfaßt zvei am Soden 8 rerankerte Stander 9,10, die zvischen ihren oberen Enden zvei als Führungsfeett dienende Rohre 11 tragen, Ton denen in Figur 2 nur eines zu ersehen ist. Auf den Führungsrohren 11 sind Supporte 12a, 12b, 13a und 13b aehsial rerstellbar gelagert, die durch Stellschrauben lV in ihrer jeweiligen Einstellage arretierbar sind. Die äußeren Supporte 12a und 12b tragen im Ausführungsbeispiel je eine drehbare Aufnahme- und Einspannrorrichtung 15,l6 für die Endstücke 2,3. Ik Ausführungsbeispiel ist nur die eine Aufnahme- und Einspannrorriehtung 15 mit einem elektrischen Antriebsmotor 17 ausgerüstet. Ss können aber auch beide Aufnahme- und Einspannrorrichtungen 15,l6 mit gleichlaufenden Antriebsmotoren rersehen sein, vie durch gestrichelte Linien in Figur 2 angedeutet ist.

Die inneren Supporte 13a und 13b dienen jeweils zur Halterung einer elektrischen Schutzgas-SchveißTorrichtung 18,19 mit selbsttätiger Schweißdrahtzuführung. Die Schweißdrähte 20,21 sind auf drehbaren Rollen 22,23■aufgespult und verden zusammen mit den Sehweißstromleitungen 2b,25 und den Zuführleitungen 26,27 für das Schutzgas durch Rohre 28,29 in die SchweißTorrichtung 18,19 eingeführt. Der Antriebsmotor ist mit der gemeinsamen Schaltung (nicht gezeigt) der elektrischen ' SchweißTorrichtungen 18,19 über ein niehtgezeigtes Relais gekoppelt, das die Betätigung des Antriebsmotors 17 mit derjenigen der SchveißTorrichtungen 18,19 synchronisiert. Außerdem ist für den Antriebsmotor 17 eine nichtgezeigte Gesehvindkeitsregelrorrichtung rergesehen, die eine Anpassung der Drehgeschwindigkeit des in den Vorrichtungen 15,16 eingespannten Werkstückes in Abhängigkeit Ton seinem Umfang zulaßt.

Zur Herstellung eines Stabelementes gemäß Figur 1 verden zunächst die beiden Gewindebolzen k_t5 in die Endstücke 3,2 eingesetzt, die dann ihrerseits in die drehbaren Aufnahme- und Einspannrorriehtungen 15,16 eingespannt verden. Anschließend vird im Ausführungsbeispiel das Rohr 1 auf die Endstücke 2,3 aufgeschoben und der Abstand der Endstücke 2,3 auf das Ausmaß des fertigen Stabelements eingestellt. Mit Hilfe der beiden Ansehläge 30,31 vird dann das Hehr 1 auf den Endstücken 2, 3 zentriert. Die Ansehläge 30,31 sind an den Führungsrehren 11 durch niohtgezeigte Gestänge festgemacht und kfinnen aus einer durch Preß)* luft «der hydraulisch oder elektromagnetisch betätigbaren Ausführung bestehen.

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lach dem Zentrieren des Rohres 1 vtrdtn all« Teile 1,2 und 3 in Ruhelage mit Hilfe der Schweißrorriehtungen 18,19 zusammengeheftet. Hierauf wird der Antriebsmotor 17 eingeschaltet, wodurch die zusammengehefteten Teile 1,2 uad 3 gedreht und gleichzeitig mit der Ausführung der Ringsehweiftungen 32,33 durch die Vorrichtungen 18,19 begonnen wird. Durch die Koppelung des Antriebsmotors 17 «it der Schaltung der elektrischen Schveißrorrichtungen fiber das nichtgezeigte Relais wird sichergestellt, daft die Ein- und Abschaltung des Antriebsmotors mit der Sin- und Abschaltung der SchweißTorrichtungfen zusammenfällt. Die nichtgezeigte Qeschwindigkeitsregelrorrichtung für den Antriebsmotor 17 wird zusammen mit dem Schweiftdrahtrorsehub so eingestellt, daft die jeweils erforderliche Sehweiftgeschwindigkeit und der notwendige Elektrodenabstand gewährleistet sind. 8s wird herrorgehoben, daft im Ausführungsbeispiel die zwei Ringschveiftungen 32 und 33 zwischen dem Rohr 1 und den zwei Endstücken 2,3 röllig selbsttätig und gleichzeitig durchgeführt werden.

Da die Endstücke 2,3 auf die genaue Länge des fertigen Stabelements einzustellen sind, werden sie zuerst unrerrückbar und genau in den Spannrorrichtungen 15,16 befestigt, die, wie bereits erwähnt, in ihrem gegenseitigen Abstand auf den Führungsrohren 11 in Richtung der Rohrachse 1 rersehiebbar angeordnet sind, aber während des Sehweißrorganges in einer bestimmten, genau eingestellten Lage unrerrückbar so befestigt sind, daß auch die im Augenblick der Schweiftung entstehenden Wärmedehnungen und Spannungen keinen schädlichen Einfluß auf die endgültige Länge des fertigem Stabelementes haben.

0m nachteilige Ungenauigkeiten im der Länge des zugeschnittenen Rohres 1 einerseits und der anzuschweiftenden Endstücke 2,3 (die im Ausführungsbeispiel kegelstumpffSrmige Sehmiedeteile sind) andererseits auszusehalten bzw. um im Interesse einer wirtschaftlichen Massenfertigung mit relatir ungenau zugeschnittenen Bauteilen arbeiten zu können, werden gemäß der Erfindung die Endstücke 2,3 nicht wie bisher an das Rohr angesetzt, sondern Tielmehr in das Rohr eingeschoben, be-Tor die Ringschweifuagen 32,33 ausgeführt werden. Ss ist auch möglieh, umgekehrt das Rehr in die öffnungen 4er In&stueke einzuschieben, um den gleichen Effekt zu erzielen. Srentuelle Ungenauigkeiten zwischen dem zugeschnittenen Rohr 1 und dem Endstücken 2,3 werden dann durch die mehr oder weniger grei« gegenseitige Oeerdeekung in .

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der Länge ausgeglichen. Di« svei Bingschweiftnähte 32,33 werden ia Ausführungsbeispiel swisch*» dea Band d·· Rohres 1 und der Auftenvandung der Endstücke ausgebildet, können jedoch auch «wischen dea Rand der Endstücke und dar Auftanwandung des Rohres ausgeführt werden.

Sobald der 8chveifirorgang an beiden Endstücken begonnen hat, nehaen die zvei Endstücke das schon xuTor aageheftete Rohr 1 in ihrer Drehbewegung ait, so daft sieh die Sehveiftnähte bsw. Ringsehweiftungea aa ganten Uafang beider Rohranden ausbilden. Sobald die Ringschweifinaht geschlossen ist, erfolgt die selbsttätige Abschaltung der Schweiftrorrichtungen 18 und 19 sowie das Antriebsaotors 17«

Das Festspannen der ladattcke kaan in bekannter Weise durch Aufaahit und Einspaaarorriehtuagaa ait Mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Betatituag erfolgea.

Wenn an Stelle eines Rohras mit kreisrmndea Querschnitt Rohre «it t.B. rechteckiges Querschnitt verarbeitet werdea sollen, Bussen durch bekannte Mittel der Kiaeaatik (Kurrenscheibe) und Steuerungstechnik die Sehweiigesehwindigkait und 4er Elektrodenabstand während des Umlaufe· der susaaaensttschweif* &9U Teile angepaßt verSsa.

leben den grundsätzlichen Vorteilen der elektrische» LishibegeaschweiBung anter Schutsgaa-Atnoepaära hat aas erfindungtigeaftfte Terfahren noch den besonderen Verteil, daft infolge des auftergewOhnliek schaellea Ablaufes des HerstellungSTorganges «tit Ausaahae des engeren Bereichs an dea ßchweiftnähten keine wesentliche Erwärmung der Bauteile 1,2 und 3 erfolgt, «o daft auch nach dem Ausspannen des fertigen Stabeleaeats aus 4er Vorrichtung durch Abkühluag keine praktisch bedeutsamen Schrumpfungen «ad damit unerwünschte Längenänderungen beim fertigen Stabelemeat auftreten können.

lach dea erfindungsgeaäften Verfahren hergestellte Stabelemente können unter anderem auch als Bauelemente sam Aufbau tob Berieselungsaalagen oder Regner rerweadet werden (und svar ohne Tolle Oewiadebolsen H,5).

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Claims

Patentansprüche

1.)Verfahren cur Herstellung Ton Stabelementen, z.B. für Raumfachwerk^, bestehend aus eines Hohlstab und zvei Endstücken, gekennzeichnet duxOh folgende Yerfahrensschritte : Einspannen der Endstücke in je eine drehbare Aufnahme, Aufoder Einschieben des Hohlstabes auf oder in die Endstücke, Einstellen des Abstandes der Endstücke auf das Ausmaß des fertigen Stabelements und Zentrieren, Zusammenheften aller ruhenden Teile und anschließend Drehen der gehefteten Teile und gleichzeitige Ringschveiftung an den Überlappungen zwischen dem Hohlstab und den zvei Endstücken.

2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zvei Ringschveißvngen zwischen den Hohlstab und den zvei Endstücken gleichzeitig ausgeführt werden.

3.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausführung der Ringschveißung mit der Drehung der Endstücke mit angeheftetem Hohlstab zur Sicherung einer gleichmäßigen Schveißgesehwindigkeit synchronisiert wird.

k.Verfahren η Kh Ansprüchen 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Ringschveißungen unter einer Schutzgasatmosphäre ausgeführt verden.

5.Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 - k_t gekennzeichnt durch ein Führungsbett (11), auf dem gegenüberstehend je zvei Supporte (12 a, 13a, 13b,12b) rerstellbar gelagert sind, τοη denen die außen angeordneten Supporte (12a, 12b), je eine drehbare Aufnahme- und Einspannrorrichtung (15, 16) für die Endstücke (2,3) und die inneren Supporte (13a, 13b) je eine elektrische Schutzgas-SchveiBrorrichtung (18, 19) mit selbsttäger Schweißdrahtzuführung tragen und mindestens eine der drehbaren Aufnahme- und Einspannrorrichtungen (15) eines Antriebsmotor (17) aufweist, der mit der Schaltung der elektrischen Schveißrorrichtungen (16, 19) Über ein Relais gekoppelt ist, das die Betätigung des Antriebsmotors mit derjenigen der Schveißrorrichtungen synchronisiert. _Q ,

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Geachvindigkeitsregelvorrichtung für den Antriebsmotor (17) Torgesehen ist, die eine Einstellung der Drehgeschwindigkeit des Werkstückes (1, 2, 3) in Abhängigkeit . von eeinem Umfang ermöglicht.

7· Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide drehbaren Aufnahme- und Einspannvorrichtungen mit gleichlaufenden Antriebsmotoren ausgerüstet sind.

Θ. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 - 7 _t dadurch gekennzeichnet, daß zur Zentrierung des Hohlstabes (1) svischen den beiden Endstücken (2, 3) mindestens ein durch Preßluft, hydraulisch oder elektromagnetisch bet&tigbarer Anschlag (30, 31) am Führungsbett (11) befestigt ist.

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