DE2125960C3 - Vorrichtung zum Herumführen eines Werkzeugs, insbesondere eines automatischen Schweißkopfes rund um ein feststehendes Werkstück - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herumführen eines Werkzeugs und insbesondere eines automatischen Schweißkopfes rund um ein feststehendes Werkstück mit einem auf dem Werkstück festlegbaren Träger in Form eines unvollständigen Kreisringes, dessen öffnungswinkel kleiner ist als 180°, aber ausreicht, um ein Aufsetzen des Trägers auf das Werkstück von der Seite her zu gestatten, und mit einem koaxial zum Träger angeordneten und im Umfangswinkel damit übereinstimmenden ersten beweglichen Kreisringsektor, der sich relativ zum Träger um dessen Achse verdrehen läßt und mit dem Werkzeug in Verbindung steht.

Eine Vorrichtung dieser Art ist in der FR-PS 13 05 336 beschrieben. Diese bekannte Vorrichtung besitzt zwei ineinander geführte Kreisringsektoren, von denen der eine mit einer Klemme verschraubt ist, mit deren Hilfe er sich auf der Außenseite eines das zu behandelnde Werkstück darstellenden Rohres festlegen läßt, während der zweite Kreisringsektor, der sich relativ zum ersten auf einer dazu konzentrischen Bahn verschieben läßt, eine Re he von Werkzeugen für die Bearbeitung des das Werkstück bildenden Rohres trägt Beide Kreisringsektoren sind dabei so weit ausgeschnitten, daß ihr Umfangswinkel mehr als 180° beträgt, dennoch aber bei voller Einführung des einen

Kreisringsektors in den anderen eine Öffnung verbleibt, die ohne weiteres einen freien Durchgang des zu behandelnden Werkstückes gestattet. Ein derartiger konstruktiver Aufbau ermöglicht zwar ein Aufbringen der Vorrichtung auf das zu behandelnde Werkstück von der Seite her, er hat aber zwangsläufig zur Folge, daß sich der Umlauf des Werkzeugs um das Werkstück auf einem dem öflnungswinkel der Kreisringabschnitte entsprechenden Teilstück der Umlaufbahn ohne in sich geschlossene Fühmngslinie vollzieht, was insoesondere bei der Bearbeitung von Werkstücken mit relativ großem Durchmesser zu einer beachtlichen Ungenauigkeitsquelle für die Durchführung der Arbeiten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie ohne den Einsatz zusätzlicher äußerer Hilfsmittel und loser Teile eine in sich geschlossene und vollkommen stetige Umlaufbahn für das Werkzeug insbesondere einen Schweißkopf entstehen läßt, auf der dieses das feststehende Werkstück umkreisen kann.

wobei insbesondere auch bei sehr großen Werkstückdurchmessern eine vollkommen exakte Führung des Werkzeugs gewährleistet ist.

Die gestellte Aufgäbe wird erfindüngsgemäß dadurch gelöst, daß koaxial zum Träger und zürn ersten beweglichen Kfeisringsektor ein zweiter beweglicher Kreisringsektor mit einem den Umfangswinkel des ersten beweglichen Kreisringsektors zu mehr als einem

Vollkreis ergänzenden Umfangswinkel angeordnet ist, der sich einerseits zum Aufbringen des Trägers auf das Werkstück ebenso wie der erste bewegliche Kreisringsektor voll in den Träger einführen und andererseits nach dem Festlegen des Trägers auf dem Werkstück mit dem ersten beweglichen Kreisringsektor zu einer geschlossenen Kreisbahn für den Umlauf des Werkzeugs insbesondere des Schweißkopfes zusammenfügen läßt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung führt zu einer Umlaufbahn für das Werkzeug in Form eines geschlossenen" Vollkreises, die eine exakte Führung des Werkzeugs auch bei sehr großen Werkstückdurchmessern zu gewährleisten vermag. Trotz der im Betrieb völlig geschlossenen Umlaufbahn für das Werkzeug bleibt ein Aufsetzen der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung auf das Werkstück von der Seite her und transversal zum Werkstück möglich, ohne daß es dazu umfangreicher Montagearbeiten bedürfte. Auf diese Weise eignet sich die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung insbesondere zum endseitigen Verschweißen von Rohren auch der großen Durchmesser, und sie ermöglicht weiter auch die Durchführung anderer Arbeiten an solchen Werkstükken. Der Aufbau der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung gestattet es, den Träger radial auf sehr beengtem Raum aufzubringen und die Kreisbahn für den Umlauf des Werkzeugs insbesondere des Schweißkopfes um das Werkstück sehr schnell zu schließen, ohne daß dazu zusätzliche Hilfsmittel nötig wären oder lose Teile montiert werden müßten. Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung kommt also ohne gesonderte Bauteile aus, was eine in allen Fäller vollkommene Stetigkeit der Umlaufbahn für das Werkzeug insbesondere den Schweißkopf gewährleistet Insbesondere bei Werkstücken großen Durchmessers zeichnet sich die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung durch eine mit keiner der bisher bekannten Vorrichtungen vergleichbarer Art erreichbare Betriebssicherheit und Betriebsgenauigkeit aus.

Beim praktischen Einsatz der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird diese mit vollkommen in den Träger eingeschobenen Kreisringsektoren auf das zu behandelnde Werkstück, z. B. ein Rohr, aufgesetzt. Vor Beginn der Bearbeitung des Werkstücks wird die Führungsbahn für das Werkzeug durch Verschieben des zweiten beweglichen Kreisringsektors geschlossen, der dann mit beiden Enden in den erster beweglichen Kreisringsektor hineinragt. Sodann werden die beiden Kreisringsektoren durch einen Stift oder eine andere spielfreie Verriegelungseinrichtung derart fest miteinander verbunden, daß ihre Zähne genau miteinander fluchten. Den Antrieb der nun vollständig geschlossenen Führungsbahn über ihre Zahnung übernimmt eine mit zwei identischen Zahnrädern versehene und im Träger drehbar gelagerte Welle. Dort, wo sich die beiden Kreisringsektoren überdecken, wirken die beiden Zahnräder der Welle mit den Zahnkränzen beider Sektoren zusammen, während auf dem übrigen Teil der beweglichen Führungsbahn nur eines der beiden Zahnräder für den Antrieb des jeweiligen Kreisringsektors sorgt. Auf diese Weise ergibt sich eine stetige und lückenlose Antriebsbewegung für die Führung des Werkzeuges insbesondere des Schweißkopfes auf seinem Wege um das Werkstück herum.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels veranschaulicht; es zeigt

F i g. t eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung in einer Stirnansicht bei abgenommenen Schutzplatten mit durch einen Teil F in F i g. 3 angedeuteter Blickrich;ung;

F i g. 2 eine Außenansicht der Vorrichtung von F i g. 1 mit aufgesetzten Schutzplatten und in Schließstellung überführtem zweitem Kreisringsektor sowie einem in strichpunktierten Linien angedeuteten Schweißkopf als Arbeitswerkzeug;

Fig.3 bis 6 Schnitte durch die Vorrichtung von F i g. 1 und 2 entlang der Schnittlinien C, B₁ A und D in F i g. 1 und

F i g. 7 eine Außenansicht der Vorrichtung von F i g. 1 bis 6 von ihrer Rückseite her mit Darstellung der Einrichtung zum Befestigen des Trägers auf dem zu behandelnden Werkstück, in diesem Falle einem zu schweißenden Rohr.

Die Zeichnungen zeigen Innenverzahnungen. Natürlich gelten die Erläuterungen auch für Außenverzahnun-

gen.

Der Ti äger 1 (F i g. 1 und F i g. 3) hat, von der Stirnseite gesehen, die Form eines '., dessen öffnungswinkel ist α. Im Querschnitt kann du· Träger, grob gesprochen, die Form eines U haben, dessen Schenkel parallel zur Achse des zu schweißenden Rohres sind. Auf einem dieser Schenkel, dem unteren, bietet ein Wulst J eine zylindrische Gleitfläche 3, auf der sich der erste bewegliche Sektor 4 bewegt Dieser hat ebenfalls die Form eines C, dessen Öffnungswinkel ungefähr ebenfalls α ist. Der zweite bewegliche Sektor 5 hat den gleichen mittleren Durchmesser wie üer erste, aber er ist kurzer als der erste Sektor. Er gleitet auf dem ersten Sektor, aber kann sich von ihm nicht lösen, und zwar dank einem angesetzten Stück 5a, das in eine Haltenut 6 eingreift Diese kann jede beliebige — auch andere als die gezeichnete — Form haben, sofern die beiden Teile nur in Umfangsrichtung aneinander gleiten, aber in Längsrichtung sich nicht voneinanander lösen können. Der Sektor 5 ist so lang, daß er, wenn er in Richtung des Pfeiles £ (Fig. 1) bis in die Schließstellung yFig.2) gezogen oder geschoben ist, noch in den Enden der Haltenut 6 des Sektors 4 steckt.

L)ie Sektoren 4 und 5 besitzen jeder auf seiner ganzen Länge eine Verzahnung 7 bzw. 8. Diese Verzahnungen sind in der Zeichnung Innenverzahnungen: aber sie können auch in die Außenflächen eingeschnitten sein. Sie haben einander gleichen Teilkreis und gleichen Modul. Die Tragfläche 3 des Trägers kann auch einen Teil des Sektors 5 tragen, so daß sich größte Stützlänge ergibt.

Wenn der Sektor 5 wieder geschlossen ist. wird er mit dem Sektor 4 durch einen Dorn oder Stift oder eine Spitzschraube 9 oder irgendeine andere Paßvorrichtiing verbunden derart, daß in der Überdeckungszone die Zäh'.i des einen der Sektoren genau in der Verlängerung der Zähne des anderen Sektors stehen.

Dann kann die Jurch die Verbindung und Verstiftung der Sektoren 4 und 5 gebildete Bahn, auf der der Träger 1 gleitet, in Drehung versetzt werden mittels einer Welle 10, die sich im Wulst 2 des ortsfesten Trägers i (bei Innenverza'nnungen) dreht und auf der zwei einander gleiche Zahnräder 11 und 11a montiert sind. Das Zahnrad 11 kämmt mit dem Zahnrad 7 and das Zahnrad Ha mit dem Zahnkranz 8, jfe nachdem, ob der eine oder der andere der beweglichen Sektoren oder alle beide sich vor den genannten Zahnrädern befinden. Es wird also immer eine Vorrichtung zum Antrieb der beweglichen Bahn vorhanden sein. Zwei auf dem Träger

1 montierte Rollen 12 und 12s nehmen die Reaktionskraft der Zahnräder auf. Die Welle 10 kann von einem Motor, der auf der Rückseite des Trägers angebaut sein kann, oder durch irgendeine sonstige Übertragung angetrieben werden. Um gedrängter Bauart willen können die Zahnräder 11 und 11a doppelt vorgesehen werden, also auf zwei Wellen die durch einen und denselben Motor oder dieselbe Kraftübertragung angetrieben werden mögen; so läßt sich der Modul der Zähne verringern.

Wenn die Einrichtung an dem zu schweißenden Rohr montiert werden soll, wird sie während der Montage die in F i g. 1 gezeigte Stellung innehaben, d. h. die Sektoren sind eingeschoben. Die Bewegung des Sektors 5 kann mittels eines Hebels in Form einer Stange, die in eines der im Sektor angeordneten Löcher gesteckt wird, geschehen. Diese Stange kann auch als Anschlag für die Stellungen dienen, wodurch die Verriegelung der Vorrichtung 9 erleichtert wird.

Der in F i g. 2 und F i g. 4 gezeigte Schweißkopf 14 ist bei 13 auf dem Sektor 4 montiert mittels eines Trägers. Der Schweißkopf kann von beliebiger bekannter Art sein.

Der Schweißkopf 14 wird von dem die Welle 10 mit oder ohne Getriebe antreibenden Motor stetig gedreht, und zwar über mehrere Umdrehungen hin.

Zwei obere und untere Abdeckplatten 15 bzw. 16 dienen dazu, die beweglichen Sektoren aneinander anliegend zu halten, wobei diese sich auch seitwärts auf einem einstückig aus dem Träger 1 herausgearbeiteten Anschlag abstützen. Eine einzige Platte 15 z. B. würde an sich genügen. Sie trägt Zapfen 17 für das Aufrollen der Kabel und der Schläuche, die den Schweißkopf 14 — im Falle, daß die Erfindung zum Schweißen dient — speisen. Die oben erwähnte Stange zur Bedienung des Sektors 5 kann auch einen dieser Äufwickelzapfen bilden.

Der Träger 1 sitzt auf dem Rohr 18 mittels einer V-förmigen Spannbacke 19, die mittels einer Schraube 20 angepreßt wird, welche sich ifri oberen Querschnitt 21 der Gleitbahn 22 abstützt, in der der Träger 23 der Spannbacke 19 gleitet. In der Achse dieses Trägers 23 ist bei 24 ein C-förmiger Spahnbügel 25 angelenkte Am anderen Ende dieses Spannbügels sitzt in einem Muttergewinde eine Spannschraube 26, mittels deren die Spannbacke 19 auf dem Rohr 18 festgespannt werden kann. Diese Anordnung vermeidet jede Verformung des Trägers 1; denn dieser braucht die Spannkraft nicht zu tragen. Sie erlaubt trotzdem gute Zentrierung des Trägers 1 auf dem zu schweißenden Werkstück. Wie in Fig. 7 dargestellt, ist in der — dort hohlen — Spannbacke ein Kühlwasserkreislauf mit Eintritt 27 und Austritt 28 vorgesehen.

Die konzentrischen Gleitbahnen, welche die Sektoren 4 und 5 und den Träger 1 verbinden, können auf Verschiedenerlei Weise hergestellt werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann, insbesondere für automatische Schweißung ortsfester Rohre, um welche herum nur wenig freier Raum vorhanden ist, und auch für ringförmige Schweißung auf ebener Platte benutzt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herumführen eines automatischen Schweißkopfes rund um ein feststehendes Werkstück mit einem auf dem Werkstück festlegbaren Träger in Form eines unvollständigen Kreisringes, dessen öffnungswinkel kleiner ist als 180°, aber ausreicht, um ein Aufsetzen des Trägers auf das Werkstück von der Seite her zu gestatten, und mit einem koaxial zum Träger angeordneten und im Umfangswinkel damit übereinstimmenden ersten beweglichen Kreisringsektor, der sich relativ zum Träger um dessen Achse verdrehen läßt und mit dem Werkzeug in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zum Träger (1) und zum ersten beweglichen Kreisringsektor (4) ein zweiter beweglicher Kreisringsektor (5) mit einem den Umfangswinkel des ersten beweglichen Kreisringsektors zu mehr als einem Vollkreis ergänzenden Umfangswinkel angeordnet ist, der sich einerseits zum Aufbringen des Trägers auf das Werkstück (18) ebenso wie der erste bewegliche Kreisringsektor voll in den Träger einführen und andererseits nach dem Festlegen des Trägers auf dem Werkstück mit dem ersten beweglichen Kreisringsektor zu einer geschlossenen Kreisbahn für den Umlauf des Werkzeugs (14) zusammenfügen läßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden beweglichen Kreisringsektoren (4, 5) auf ihrem ganzen Umfang jeder eine Verzahnung (7, 8) von einander gleichem Teilkreis und Modul aufweisen derart, daß, wenn der Ausschnitt des err.en S- *tors (4) durch die Verschiebung des zwei'en Sektors (5) geschlossen ist und die beiden Sektoren (4,5) ineinander verriegelt sind (Verriegelung 9), die Zähne beider Sektoren miteinander fluchten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kreisringsektoren (4, 5), wenn sie gegeneinander zum geschlossenen Ring verschoben und in dieser Stellung aneinander verriegelt sind, im Träger (I) durch eine Welle (10) gedreht werden, die im Träger (1) gelagert und ii;it zwei einander gleichen Zahnrädern (11, Wa) versehen sind, die mit der einen oder der anderen Verzainung (7, 8) oder mit beiden kämmen, und die von enem Motor veränderlicher Drehzahl angetrieben wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (14) auf dem ersten beweglichen Kreisringsektor (4) angebracht ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (14) auf dem zweiten beweglichen Kreisringsektor (5) angebracht ist.

6. Varrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden beweglichen Kreisringsektoren (4, 5) in einer Haltenut (6), die sie zusammenhalt, konzentrisch aneinander gleueu und sich zusammen auf einer zylindrischen Gleitfläche (3) des Trägers (1) zwischen seillichen Anschlägen drehen und zusätzlich radial geführt werden durch eine oder mehrere Rollen (12,12a,), die im Träger (1) gegenüber den Antriebszahnrädern (11,1 Eingelagert sind,

7. Vorrichtung näöh eiiiem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) auf dem Werkstück (18) mittels einer hohlen, gekühlten Spannbacke (19) befestigt wird, die in einer am Träger (1) gegenüber seinem Ausschnitt befestigten Glßitbahn (22) gleitet, und am Werkstück (18) mittels eines Spannbügels festgespannt wird, der an der Spannbacke (19) in deren Achse (24) angelenkt und an seinem anderen Ende mit einer Spannschraube (26) versehen ist.