DE2811234A1 - Schweissapparatur - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER - DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 · TELEX O5-212156 kpatd

TELEGRAMM KRAUSPATENT

Case CP-174 1828/31 JS/My

CARPENTER TECHNOLOGY CORPORATION Reading, USA

Schweißapparatur

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schweißapparatur für polygonale oder nichtkreisförmige Werkstücke.

Bisher sind zahlreiche Ausrüstungen zum Kontrollieren (dieser Begriff soll insbesondere die Begriffe des Steuerns und/oder Regeins umfassen) der Rotation eines Werkstücks beim gleichzeitigen Kontrollieren der Position eines Schweißbrenners in Beziehung auf das Werkstück zur Verfügung gestellt worden, und zwar zum Zwecke des Vorsehens von gleichförmigen Schweißstellen, die frei von Fehlern sind. Beispielsweise bezieht sich das US Patent 2 280 627 auf eine automatische Schweißapparatur, in der ein Werkstück auf einem Drehtisch angrenzend an das Ende eines Schweißbrenners oder einer Elektrode angebracht ist, wobei die Linie der Kontur, die geschweißt werden soll, in Registrierung mit einer Steuerkurvenoberfläche ausgerichtet ist, die eine Konfiguration hat, welche der Schweißlinie entspricht und welche den Drehtisch kontrolliert, um die Schweißlinie an dem Schweißbrenner vorbeizubringen. Der Winkel der Schweißelektrode relativ zu dem Werkstück ist einstellbar, und sie wird automatisch durch eine auf die Bogenspannung ansprechende Einrichtung auf einem vorbestimmten Abstand von dem Werkstück gehalten. Die US-PS 3 126 472 betrifft auch eine Konturschweißmaschine. In diesem Patent wird die Rotationsgeschwindigkeit eines Werkstücks durch eine Steuerkurve kontrolliert, deren Kontur die Linearrate des Schweißens längs der Schweißlinie unabhängig von Änderungen im Radius des Kurvenverlaufs des Werkstücks längs der Schweißlinie konstant hält. Zusätzliche Steuerkurven sind vorgesehen, um den Schweißkopf und den von diesem getragenen Schweißbremer beide horizontal und vertikal in Beziehung auf das Werkstück zu bewegen. Obwohl sie unterschiedliche Grade an Kompliziertheit repräsentieren, lassen diese beiden Maschinen

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zu wünschen, wenn extrem genaue Schweißstandards erfüllt werden sollen. Obwohl "beide Maschinen eine Anordnung zum Aufrechterhalten eines konstanten Elektrode-zu-Werkstück-Abstands zur Verfügung stellen, stellt keine irgendeine Anordnung zum konstanten Aufrechterhalten der augenblicklichen Haltung der Elektrode zu dem Werkstück während des Schweißens zur Verfügung, woraus sich eine konsequente Beeinträchtigung der Schweißung ergibt, die aus Variationen in der Schweißeindringung bzw. dem Schweißeinbrand resultiert.

Mit dem Vorstehenden im Gedächtnis stellen wir in Übereinstimmung mit der Erfindung eine verbesserte, noch dazu relativ einfache Schweißapparatur zur Verfügung, in der der Elektrode-zu-Werkstück-Abstand oder der Bogenspalt im wesentlichen konstant aufrechterhalten wird, und zwar mittels einer konventionellen, automatischen Spannungskontrolleinrichtung (der Begriff "Kontrolleinrichtung" soll insbesondere die Begriffe Steuer- und/oder Regeleinrichtung umfassen), die auf Änderungen in der Spannung über dem Bogenspalt anspricht, und in der die augenblickliche Haltung der Elektrode zur Oberfläche des Werkstücks im wesentlichen konstant aufrechterhalten wird.

Spezifischer stellen wir in Übereinstimmung mit der Erfindung eine Schweißapparatur für polygonale oder nichtkreisförmige Werkstücke zur Verfügung, die gekennzeichnet ist durch die Kombination einer ersten Einrichtung zum Bewegen einer Schweißbrenneranordnung nach einem Werkstück zu und von einem Werkstück weg, das dazu geeignet ist, um eine seiner Achsen zu rotieren, und zwar in vorbestimmter Beziehung zu der Schweißbrenneranordnung, um einen vorbestimmten Wert des Abstands eines Bogenspalts zwischen der Schweißbrenneranordnung und aufeinanderfolgenden Punkten bzw. Stellen längs eines vorbestimmten Weges einer Schweißung aufrechtzuerhalten,

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- r-

die längs des Umfangs des Werkstücks gemacht werden soll; wobei dieser Schweißweg wenigstens ein langgestrecktes Teil in sich hat, das einen wesentlich unterschiedlichen Krümmungsradius hat als ein benachbartes Teil desselben; und durch eine zweite Einrichtung zum Einstellen der augenblicklichen Haltung der Schweißbrenneranordnung zu dem Schweißweg, so, daß die Haltung der Schweißbrenneranordnung im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks in der Ebene des Schweißwegs an jeder der aufeinanderfolgenden Stellen aufrechterhalten wird, wobei die zweite Einrichtung eine drehbare Steuerkurveneinrichtung umfaßt, die zur Synchronisation mit wenigstens einem Teil dieses Schweißweges angepaßt ist, sowie einen Steuerkurvenfolger, der auf die Steuerkurveneinrichtung anspricht und mit der Schweißbrenneranordnung verbunden ist.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgende, ι Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels derselben ersichtlich, und zwar genommen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen

Fig. 1 eine Aufsicht einer Schweißapparatur, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, von oben ist, und zwar aus Gründen der Angemessenheit teilweise schematisch und teilweise weggebrochen;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, genommen längs der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine auseinandergezogene Ansicht in einem vergrößerten Maßstab, welche die Verbindung zwischen der Steuerkurve und den davon kontrollierten, schwingenden Teilen zeigt, und die außerdem schematisch die elektrische Kontrollschaltung zeigt.

Es sei nun auf die Zeichnungen im einzelnen Bezug genommen, wonach die Schweißapparatur 10 ein sich vertikal erstreckendes Halteteil 11 umfaßt, das in seiner Position orts-

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fest ist, wie schematisch in der Zeichnung gezeigt ist. Auf οer vorderen (rechts, wie in den Fig. 1 und 2 gesehen) Oberfläche 12 des Halteteils 11 ist gleitbar eine schwingende Anordnung 13 angebracht, auf der eine automatische Spannungskontrolleinheit 14 gehalten ist, die in Ansprechung auf Änderungen in der Spannung über dem Schweißbogenspalt einen Schweißbrennerhalter 15 zu einem Werkstück 16 hin- oder von einem Werkstück 16 wegbewegt, um die gewünschte Spannung über dem Bogenspalt wiederherzustellen. Auf der rückwärtigen Oberfläche 17 des Halteteils 11 ist eine Steuerkurvenplatte oder -scheibe 18 drehbar in operativem Eingriff mit einem Steuerkurvenfolger 19 gehalten, der mit einem Arm-20 einer Winkelhebelanordnung 21 verbunden ist, deren längerer Arm 22 durch eine Betätigungswelle 23 mit einer Halteplatte 24 verbunden ist, die einen Teil der schwingenden Anordnung 13 bildet. Die Winkelhebelanordnung 21 ist schwenkbar auf der rückwärtigen Oberfläche 17 des Halteteils 11 montiert, so daß eine vertikale Versetzung des Endes ihres Arms 20 mit dem Steuerkurvenfolger 19 eine seitliche Versetzung des Endes des längeren Winkelhebelarms 22 und der Schwinghalteplatten-Betätigungswelle 23 bewirkt, wobei sich letztere durch einen bogenförmigen Schlitz 25 erstreckt,der in dem Halteteil 11 ausgebildet ist.

Die drehbare Anbringung der Steuerkurvenplatte 18 wird in geeigneter Weise durch eine Welle 26 erzielt, die an einem Ende drehbar auf dem Halteteil 11 gehalten ist, und deren anderes Ende an die Ausgangswelle eines Zahnradantriebs 27 angekoppelt ist, welcher mit einem Motor 28 variabler Geschwindigkeit verbunden ist. Die Werkstückhalte- und -antriebseinrichtung umfaßt eine rohrförmige Antriebswelle 30, die, wie dargestellt, zylindrisch ist, wobei ein Ende derselben eine Hülse 31 oder eine andere geeignete Kupplungseinrichtung zum Ineingrifftreten mit dem Werkstück 16 trägt, so daß sie dasselbe trägt und um seine Längsachse dreht, die sich vorteilhafterweise horizontal erstreckt. Die Antriebs-

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welle 30 ist in der Nähe ihres entgegengesetzten Endes mit dem angetriebenen Zahnrad 32 verbunden, das mit einem Zwischenzahnrad 33 kämmt, welches seinerseits mit einem Antriebszahnrad 34 kämmt, das an der Steuerkurvenplattenwelle 26 befestigt ist. Es ist zu verstehen, daß jede geeignete Kraftübertragung benutzt werden kann; jedoch wird die gezeigte und beschriebene Anordnung wegen ihrer inhärenten Einfachheit und Sicherheit der Synchronisation zwischen der Steuerkurvenplatte 18 und dem Werkstück 16 bevorzugt.

Die vorliegende Erfindung ist zu Zwecken der Erläuterung in Verbindung mit einem hexagonalen, rohrförmigen Werkstück von regelmäßiger Konfiguration gezeigt und beschrieben. Die Zahnradübertragung, die aus den drei Zahnrädern 32 bis aufgebaut ist, ist so proportioniert, daß während sechs Umdrehungen der Welle 26 und der von dieser getragenen Steuerkurvenplatte 18 die rohrförmige Antriebswelle 30 und das mit ihr verbundene Werkstück 18 eine vollständige Umdrehung machen. Wenn es gewünscht ist, die Beziehung oder Synchronisation der Steuerkurvenplatte 18 und des Werkstücks 16 einzustellen, dann wird das Zwischenzahnrad 33 außer Eingriff mit dem Antriebszahnrad 34 und dem angetriebenen Zahnrad 32 gebracht, so daß dadurch eine Drehung von jedem bezüglich des anderen möglich ist. Wenn die gewünschte Orientierung erreicht worden ist, werden die Zahnräder wieder in kämmenden Eingriff gebracht, so daß eine weitere Drehung des einen in Synchronisation mit dem anderen sein muß.

Die Seite der Steuerkurvenplatte 18, die nach dem Halteteil 11 zu gerichtet ist, hat eine Steuerkurvennut oder -oberfläche 35, die darin ausgebildet ist und in bzw. mit der der Steuerkurvenfolger 19 in Eingriff tritt und welche den letzteren betätigt, so daß er zyklisch einen vorbestimmten Weg durchläuft, der sich vertikal über die Entfernung erstreckt, die erforderlich ist, um dem langen, oberen Winkelhebelarm 22 und der damit verbundenen Betätigungswelle 23 die

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zyklische, seitliche Versetzung zu verleihen, über welche es erforderlich ist, die Halteplatte 24 zu schwingen, wie vollständiger weiter unten aufgezeigt wird. Im Falle des illustrativen, hexagonalen Werkstücks 16, das sechs gleiche Seiten und sechs runde Ecken von gleichem Radius hat, sind die Steuerkurvenoberfläche 35 und die Proportionen des Winkelhebels 21 so konstruiert, daß die Betätigungswelle 23 und die damit verbundene Halteplatte 24 zweimal während jeder Umdrehung der Steuerkurvenplatte 18 am Mittelpunkt ihrer Hinund-Her-Laufbewegung placiert werden. Eine solche Position, wie sie in den Zeichnungen gezeigt ist, ist so,daß der Schweißbrennerhalter 15 und die Schweißbrenneranordnung 40 über der Mittellinie einer Ecke des Werkstücks zentriert sowie in der Ebene sind, die parallel zu dem Weg ist oder den Weg umfaßt, welcher von der Schweißung um das Werkstück herum nachgezeichnet wird, welche einen 90°-Winkel mit der Oberfläche des Werkstücks direkt unter der Schweißelektrode bildet. Wenn die O°-Stelle der Steuerkurvenoberfläche diejenige unter der Mitte des Steuerkurvenfolgers 19 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, dann ist die 180°-Stelle direkt entgegengesetzt in der Nähe des"Scheitels der Steuerkurvenplatte 18 und entspricht der zweiten Stelle auf der Steuerkurvenoberfläche 35, wenn die Betätigungswelle 23 an ihrer Mittelstelle ist, und diese fluchtet ihrerseits mit der Mitte jeder Fläche oder Seite des hexagonalen Werkstücks 16.

Die genaue Beziehung zwischen der Position des Steuerkurvenfolgers 19 und der Betätigerwelle 23 wird mittels eines Blocks 36 sichergestellt, der den Steuerkurvenfolger 19 trägt und der vertikal in einem Gleitweg 37 verschiebbar ist, der auf der Rückseite 17 des Halteteils 11 getragen bzw. gehalten wird. Der Gleit- bzw. Verschiebeblock 36 ist mit dem Ende des unteren Winkelhebelarms 20 verbunden, und mittels seiner vertikalen Hin- und Herbewegung im Gleit- bzw. Verschiebeweg 37 bewirkt er, daß der Winkelhebel 21 erst in einer

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Richtung gedreht wird, dann in der entgegengesetzten Richtung, und zwar über einen vorbestimmten Bogen, wodurch eine entsprechende seitliche Versetzung bzw. Verschiebung des entfernten Endes des oberen Winkelhebelarms 22 bewirkt wird. In Abhängigkeit von den relativen Proportionen der beiden Arme der Winkelhebelanordnung 21 ist die seitliche Versetzung der Betätigerwelle 23 mehr oder weniger größer als die vertikale Versetzung des Steuerkurvenfolgers 19· Ein langgestreckter Schlitz 38 ist in dem unteren Winkelhebelarm 20 vorgesehen» wie in Fig· 3 gezeigt ist, um eine gewisse Versetzung desselben längs seines bogenförmigen Weges relativ zu dem Block 36 zu ermöglichen, der gezwungen ist, einem vertikalen Weg zu folgen»

Wie am klarsten in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist die automatische Spannungskontrolleinheit 14 (der Begriff "Kontrolleinheit¹¹ soll insbesondere die Begriffe Steuer- und/oder Regeleinheit umfassen) ist so positioniert, daß sich ihre Antriebswelle 41 vertikal in ein und in Gewindeeingriff mit einem Halterohr 53 erstreckt, das einen Servomotor 44 trägt. Das Halterohr 53 ist gegen Rotation relativ zu dem Befestigungsarm 54 befestigt und erstreckt sich in vertikal bewegbarer Beziehung durch den. Befestigungsarm 54, so daß es mit der vertikalen Mittellinie der schwingenden Halteplatte 24 fluchtet. Der Schweißbrennerhalter 15 wird von dem unteren Ende der Einheit 14 getragen und umfaßt einen Halterahmen 42, der einen Block 43 trägt, welcher horizontal quer zur Längsachse des Werkstücks 16 bewegbar ist. Der Block 45, der die Schweißbrenneranordnung 40 trägt, ist zur Bewegung parallel zu der Längsachse des Werkstücks 16 bewegbar mit dem Block 43 verbunden. In Abhängigkeit von der Richtung, in welcher die Welle 41 durch den Servomotor 44 gedreht wird, werden das Halterohr 53, der Halterahmen 42 zusammen mit den Blöcken 43 und 45 angehoben oder abgesenkt, wie es auch mit der von ihnen getragenen Schweißbrenneranordnung 40 geschieht. Zwei Feinsteller-

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schrauben, von denen eine den Knopf 47 trägt und die andere den Knopf 48, liefern kleine, horizontale Einstellungen der Blöcke 43 bzw. 45, und zwar unter rechten Winkeln zueinander, um den Schweißbrenner während des Inbetriebnehmens mit dem Werkstück 16 auszurichten bzw. in Fluchtung zu bringen.

Die automatische Spannungskontrolleinheit 14 und die Schweißbrenneranordnung 40 sind wohlbekannte Apparaturen, deren Einzelheiten keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden. Es genüge, hier zu sagen, daß bei Positionierung des Schweißbrenners so, daß der gewünschte Bogen- und Spannungsspalt bei, sage, der Mittellinie einer Ecke des Werkstücks erzielt wird, die Kontrolleinrichtung 52 so eingestellt wird, daß eine Null- oder Nullpunktsspannung zum Servomotor 44 der automatischen Spannungskontrolleinheit 14 geliefert wird, so daß die Antriebswelle 41 und der Servomotor 44 in Ruhe bleiben. Es ist evident, daß, wenn das Werkstück um seine Längsachse gedreht wird, der Weg der Schweißlinie um das hexagonale Werkstücks 16 derart ist, daß die Stelle unter der Schweißelektrode zyklisch vertikal um eine Entfernung verlagert wird, die gleich dem Unterschied in der Länge der Radien der eingeschriebenen und umschriebenen Kreise um die Innenseite und die Außenseite des Werkstücks 16 in der Ebene des Schweißwegs ist. Wenn diese Verlagerung auftritt, dann wird die begleitende Änderung in der Spaltspannung sofort gefühlt, und eine Spannung, positiv oder negativ, abhängend von dem Sinn oder der Richtung der Änderung in dem Spalt und der resultierenden Änderung in der Spaltspannung bezüglich der Nulleinstellung, und die eine Dauer hat, welche proportional dem Ausmaß der Änderung ist, wird mittels der Kontrolleinrichtung 52 an den Servomotor 44 angelegt, um die Welle 44 in der Richtung und für eine Zeitlang zu betätigen, die ausreichen, um die Spaltspannung wiederherzustellen, und infolgedessen den gewünschten Spaltabstand.

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Wenn das Werkstück 16 in der Richtung des Pfeils 49 gedreht wird, erfordert es die Abrundung der Ecke des Werkstücks 16, daß die Schweißbrenneranordnung 40 in der entgegengesetzten Richtung über einen Bogen verschoben wird, der in der vertikalen Ebene durch den Schweißweg ist und der seine Mitte auf der Längsachse des Werkstücks 16 hat. Infolgedessen ist, wie in Fig. 2 gesehen, der Steuerkurvenfolger 19 in der Mitte des Teils 35a der Steuerkurvenoberfläche 35 entsprechend dem V/andern einer runden Ecke des Werkstücks 16 unter der Schweißbrenneranordnung 40. Eine fortgesetzte Drehung der Steuerkurvenplatte 18 zwingt den Steuerkurvenfolger 19 nach abwärts. Wenn man von der rechten Seite der Fig. 1 aus sieht, dann ist ersichtlich, daß sich die Ecke des Werkstücks im Gegenuhrzeigersinn in ihrem Bogen unter der Schweißelektrode bewegt, während die schwingende Anordnung im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, so daß dadurch die Achse der Schweißbrennerancrdnung im Uhrzeigersinn aus ihrer Vertikalposition verschoben wird, um die Schweißelektrode senkrecht zu einer Tangente zu der gekrümmten Oberfläche der Werkstückecke direkt unter der Elektrode aufrechtzuerhalten, wobei sich die Tangente in der Ebene des Schweißwegs erstreckt. Wenn sich die Kurvenform der Ecke mit der Fläche der Seite des Werkstücks 16 vereinigt bzw. in diese Fläche übergeht, erreicht der Steuerkurvenfolger 19 das Ende des Steuerkurvenoberflächenteils 35a und ist an der niedrigsten Stelle seiner Wanderung. Eine fortgesetzte Drehung der Steuerkurvenplatte 18 bewirkt, daß der Steuerkurvenfolger 19 seine Richtung umkehrt, wenn er dem Steuerkurvenoberflächenteil 35b folgt und nach aufwärts startet, wodurch die Richtung der schwingenden Anordnung 13 und der davon getragenen Schweißbrenneranordnung 40 umgekehrt wird. Das Steuerkurvenoberflächenteil 35b entspricht der Bewegung und Drehung einer der Seiten oder Flächen des Werkstücks 16 im Gegenuhrzeigersinn, wenn letzteres unter der Schweißelektrode gedreht wird. Es ist evident, daß die äußere Oberfläche der Werkstücksfläche in ihrer Drehung im Gegenuhrzeigersinn um die Achse des

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Werkstücks horizontal ist, wenn ihre Mitte unter der Schweißelektrode ist. Infolgedessen wird, um damit übereinzustimmen und senkrecht dazu zu bleiben, die Längsachse der Schweißbrenneranordnung auch im Gegenuhrzeigersinn gedreht, und sie wird zu einer Vertikalposition zurückgebracht, wenn, die Mitte der Werkstücksfläche bzw. -anflächung in Registrierung bzw. Übereinstimmung unter sie gebracht ist. Fortgesetzte Drehung der Welle 26 setzt die Drehung der Steuerkurvenplatte 18 und des Werkstücks 16 im Gegenuhrzeigersinn fort, so daß, wenn der Beginn der nächsten Ecke unter die Elektrode kommt, der Steuerkurvenfolger den Beginn des Steuerkurvenoberflächenteils 35a erreicht, der ihr radial inneres Ende auf der Steuerkurvenplatte 18 ist.

Um eine gleichförmige, fehlerfreie Schweißung über den gesamten Schweißweg, der sich um den gesamten Umfang des Werkstücks 16 herum erstreckt, für eine gegebene Rate der Zuführung von Schweißdraht und Schweißstrom zu erzielen, ist eine vorbestimmte Rate von gegenseitiger Wanderung zwischen einer flachen Oberfläche des Werkstücks 16 und der Schweißbrenneranordnung 40 erforderlich, und diese kann für ein gegebenes Werkstück leicht von einer Person bestimmt werden, die auf dem Fachgebiet ausgebildet bzw. erfahren ist. In einigen Fällen, wie im Falle des hexagonalen Werkstücks 16, findet man, daß eine unterschiedliche Rate über die runden Ecken erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist ein Paar von Schaltern 50, 51 auf der vorderen Oberfläche 12 des Halteteils angebracht, wobei der Schalter 50 so positioniert ist, daß er durch die schwingende Halteplatte 24 betätigt wird, wenn letztere das Ende ihres Bogens erreicht, wobei der Steuerkurvenfolger 19 an seiner untersten Stelle den Steuerkurvenoberflächenteil 35a verläßt und in den Steuerkurvenoberflächenteil 35b eintritt. Wie hier oben beschrieben worden ist, befindet sich eine der Flächen bzw. Anflächungen des Werkstücks unter der Schweißelektrode, während der Steuerkurvenfolger 19 unter

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dem Einfluß des Steuerkurvenoberflächenteils 35B angehoben wird; die Betätigung des Schalters 50 führt dazu, daß die Kontrolleinrichtung 52 diejenige Spannung an den Motor 28 mit variabler Geschwindigkeit liefert, die erforderlich ist, um eine vorbestimmte Schweißgeschwindigkeit über die Werkstücksfläche zu liefern. Wenn die schwingende Halteplatte 24 das entgegengesetzte Ende ihres Bogens erreicht, betätigt sie den Schalter 51, und in Ansprechung darauf wird, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, die Geschwindigkeit des Motors 28 herabgesetzt. Indem man im Gedächtnis hat, daß sich der Steuerkurvenoberflächenteil 35A über etwa einen 48°-Bogen der Steuerkurvenplatte 18 erstreckt, während sich der Steuerkurventeil 35B über den Rest erstreckt, kann man sehen, daß in Abwesenheit irgendeiner Änderung in der Geschwindigkeit der Drehung der Welle 26 die schwingende Anordnung 13 notwendigerweise über die runde Ecke des Werkstücks in ungefähr 13% der Zeit wandern würde, die für eine vollständige Umdrehung der Steuerkurvenplatte 18,oder der Zeit, die für 60° der Drehung des Werkstücks 16 erforderlich ist. Bei einem Werkstück 16, bei dem jede Fläche bzw. Anflächung eine Länge von etwa dem 6fachen des Umfangs ihrer Ecken hat, findet man, daß bei konstanter Geschwindigkeit der Antriebswelle 26 die Lineargeschwindigkeit der Schweißelektrode relativ zu der Oberfläche einer Ecke signifikant größer als die Lineargeschwindigkeit über eine Fläche bzw. Anflächung ist, mit dem Ergebnis, daß die Schweißgeschwindigkeit über der Ecke in der Praxis als zu groß für eine fehlerfreie Schweißung ohne Änderung des Schweißstroras und/oder der Schweißdrahtzuführungsrate gefunden wurde. In der gezeigten Apparatur wurden gleichförmig gute Ergebnisse erzielt, indem die Geschwindigkeit der Drehung der Welle 26 bei Betätigung des Schalters 51 und während der Steuerkurvenfolger 19 über den Steuerkurvenoberflächenteil 35A wandert, herabgesetzt wird, und dann die vorgewählte Geschwindigkeit bei Betätigung des Schalters 50, wenn sich der Steuerkurvenfolger 19 von dem Steuerkurvenoberflächenteil 35A zum Teil 35B

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bewegt, wiederhergestellt wird. In der Praxis führte bei einem Werkstück 16 aus rostfreiem Stahl von etwa 10,16 cm Flächezu-Fläche bzw. Anflächung-zu-Anflächung und einem Eckenradius von etwa 9,525 mm eine Wanderung der Schweißelektrode relativ ■zu der Fläche bzw. Anflächung des Werkstücks bei etwa 9,271 cm/min und, relativ zu der Ecke, bei etwa 8,3566 cm/min zu gleichförmigen Schweißungen überall mit einem gewünschten Grad an Schweißraupenkonvexität.

Die Bezeichnungen und Ausdrücke, die angewandt worden sind, sind als Bezeichnungen der Beschreibung und nicht der Beschränkung verwendet worden, und es besteht keine Absicht im Gebrauch solcher Bezeichnungen und Ausdrücke, dadurch irgendwelche Äquivalente der gezeigten und beschriebenen Merkmale oder Teile hiervon auszuschließen, aber es wird erkannt, daß verschiedene Abwandlungen bzw. Modifizierungen innerhalb des Bereichs bzw. Rahmens der beanspruchten Erfindung möglich sind.

Zusammenfas sung

Eine automatische Schweißapparatur zum Erzeugen von gleichförmigen Schweißungen um den Umfang einer polygonalen Gestalt, die aus einer Aufeinanderfolge von Flächen bzw. Anflächungen und bogenförmigen Ecken aufgebaut ist, ist in Verbindung mit einem rohrförmigen, hexagonalen Werkstück beschrieben, das um seine Längsachse unterhalb einer Schweißbrenneranordnung gedreht wird. Der Abstand der Schweißelektrode über dem Werkstück wird aufrechterhalten, wie er durch eine automatische Spannungskontrolleinrichtung vorgewählt worden ist. Die Schweißelektrode wird automatisch senkrecht zu einer Tangente zu der Oberfläche des Werkstücks und sich in der Ebene der Schweißlinie erstreckend gehalten, und zwar durch Schwingen der Schweißbrenneranordnung so, daß ihre Längsachse einen Bogen, dessen Mitte auf der Längsachse der Drehung des Werk-

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Claims (8)

PATENTANWÄLTE DR WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-8000 MÜNCHEN 71 ■ TELEFON 089/797077-797078 · TELEX 05-212156 kpatd TELEGRAMM KRAUSPATENT 1828/31 Patentansprüche

1. Schweißapparatur für polygonale oder nichtkreisförmige Werkstücke, gekennzeichnet durch die Kombination einer ersten Einrichtung (41,44,53154) zum Bewegen einer Schweißbrenneranordnung (40) nach einem Werkstück hin oder von einem Werkstück weg, die dazu geeignet ist, um eine ihrer Achsen in vorbestimmter Beziehung zu der Schweißbrenneranordnung zu rotieren, um einen vorbestimmten Wert des Abstands eines Bogenspalts zwischen der Schweißbrenneranordnung und aufeinanderfolgenden Stellen längs eines vorbestimmten Weges einer Schweißungj die längs des Umfangs des Werkstücks ausgeführt werden soll, aufrechtzuerhalten, wobei dieser Schweißweg wenigstens ein langgestrecktes Teil in sich aufweist, das einen wesentlich unterschiedlichen Krümmungsradius als ein benachbartes Teil davon hat; und durch eine zweite Einrichtung (20-24) zum Einstellen der augenblicklichen Haltung bzw. Stellung der Schweißbrenneranordnung zu dem Schweißweg, so daß die Haltung bzw. Stellung der Schweißbrenneranordnung im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks in der Ebene des Schweißwegs an jeder der aufeinanderfolgenden Stellen aufrechterhalten \tfird, wobei diese zweite Einrichtung eine drehbare Steuerkurveneinrichtung (18) umfaßt, die zur Synchronisation mit wenigstens einem Teil dieses Schweißwegs angepaßt ist, und einen Steuerkurvenfolger (19), der auf die Steuerkurveneinrichtung anspricht und mit der Schweißbrenneranordnung verbunden ist.

2. Apparatur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Steuerkurveneinrichtung, welche mit dem Steuerkurvenfolger zusammenarbeitet, mit Bezug auf alle Ebenen,

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die durch die Rotationsachse der Steuerkurveneinrichtung gezogen sind bzw. verlaufen, asymmetrisch ist.

3· Apparatur gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Yferkstücksachse im wesentlichen horizontal erstreckt, und daß die Schweißbrenneranordnung zur Schwingung über einen vorbestimmten Bogen um eine im wesentlichen horizontale Achse gehalten bzw. gelagert ist.

4. Apparatur gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkurvenfolger mit der Schweißbrenneranordnung durch ein Paar Arme verbunden ist, die an ihren benachbarten Enden mit einem gemeinsamen Drehpunkt (21) verbunden sind, wobei ein Arm (20) mit dem Steuerkurvenfolger (19) verbunden ist und der andere Arm (22) mit der Schweißbrenneranordnung (40 ) verbunden ist, wobei dieser andere Arm langer als der erwähnte eine Arm ist.

5. Apparatur gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schweißweg längs wenigstens einer im wesentlichen flachen Seite und einer runden Ecke des Werkstücks erstreckt; und daß eine Einrichtung (50,51) zum Variieren der Rate der Relativbewegung zwischen der Schweißbrenneranordnung und dem Schweißweg in Ansprechung darauf, ob die Schweißbrenneranordnung die flache Seite oder Rundeckenteile des Schweißwegs überquert, vorgesehen ist.

6. Apparatur gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rate der Relativbewegung zwischen der Schweißbrenneranordnung und dem Schweißweg derart ist, daß die Rate wesentlich größer über dem flachen Teil als über dem Rundeckenteil des Schweißwegs ist.

7. Apparatur gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißbrenneranordnung zur

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Schwingung in einer im wesentlichen vertikalen Ebene um ihre erwähnte, im wesentlichen horizontale Achse gehalten bzw. gelagert ist, und daß sich der Schweißweg längs einer Mehrzahl von runden Ecken und zwischengeschalteter, im wesentlichen flacher Seiten des Werkstücks erstreckt.

8. Apparatur gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurveneinrichtung eine Steuerkurvenoberfläche hat, wobei ein Teil (35B) derselben einer flachen Seite des Werkstücks entspricht, und ein anderes Teil derselben (35A) einer runden Ecke des Werkstücks entspricht; wobei die Schweißbrenneranordnung in einer Richtung geschwungen wird, wenn der Steuerkurvenfolger dieses eine Teil der Steuerkurvenoberfläche durchquert, und in der entgegengesetzten Richtung, wenn der Steuerkurvenfolger das andere Teil der Steuerkurvenoberfläche durchquert.

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