DE3937094A1 - Schweissvorrichtung zum verbinden von rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum Verbinden von zwei Rohren mit einem auf einer Kreisbahn zu bewegenden Schweißkopf.

Es ist bekannt, für das mechanisierte Schweißen von fest­ stehenden Rohren, Schweißvorrichtungen mit umlaufendem Brenner einzusetzen, die von Hand auf das Rohr aufgesetzt, befestigt und positioniert werden. Das Zentrieren der beiden Rohrenden, die verschweißt werden sollen, erfolgt dabei mit separaten Hilfsvorrichtungen, z. B. mit einem Zentrierbügel, einem Zentrierring oder einer Spannvorrichtung.

Zum Schweißen von Rohren in für Menschen unzugänglichen Räumen sind bekannte Schweißvorrichtungen, z. B. Orbitalköpfe oder Schweißzangen, nicht einsetzbar, da sie von Hand montiert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schweißvorrichtung anzugeben, die fernbedient zu verschweißende Rohre zueinander positionieren kann und dann die Schweißverbindung herstellen kann. Außerdem soll ein fernbedienter Austausch von Bauteilen der Schweißvorrichtung möglich sein.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schweißkopf auf einem Zentriersystem angeordnet ist, das Greifer zum Halten jeweils eines Rohres aufweist, und eine Verstellvorrichtung aufweist zum Bewegen eines Rohres in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen, die senkrecht zur Rohrachse verlaufen, und in Richtung der Rohrachse.

Die Verstellvorrichtung weist z. B. drei Verstellschlitten auf zum Bewegen des Rohres in Richtung seiner Achse sowie in zwei weitere Richtungen, wobei jede der drei Richtungen senkrecht auf den beiden anderen Richtungen steht.

Ein Greifer weist um das Rohr zu legende Bügel auf, die auf den Rohrdurchmesser abgestimmt sind. Das Einklemmen des Rohres erfolgt durch das Schließen der beiden Bügel. Beim Schließen verhaken sich die Bügel, so daß diese von allen Seiten her eine Kraft auf das Rohr aufbringen können. Nach dem Schließen der Bügel werden zwei weitere Spannelemente mittels Exzenter auf das Rohr gedrückt. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß bei dünnwandigen Rohren die Rohre geo­ metrisch rund bleiben und genau mittig gespannt werden können. Der Antrieb des Greifers, sowie der Spannbügel kann vorzugs­ weise hydraulisch erfolgen.

Falls die von Greifern gehaltenen Rohre, die verschweißt werden sollen, nicht axial zueinander ausgerichtet sind, wird ein Rohr mit zwei der drei Verstellschlitten ausgerichtet, so daß seine Achse mit der Achse des zweiten Rohres zusammenfällt. Danach wird das Rohr durch den dritten Verstellschlitten in Richtung seiner Achse verschoben bis beide Rohrenden zum Verschweißen voreinander angeordnet sind.

Mit der geschilderten Schweißvorrichtung wird der Vorteil erzielt, daß zu verschweißende Rohrenden fernbedient zu positionieren sind. Außerdem kann die gesamte Schweißvor­ richtung fernbedient, beispielsweise mit einem Kran, an den Einsatzort gebracht werden.

Beispielsweise ist der Schweißkopf innerhalb einer das Rohr umfassend verschließbaren Kammer angeordnet. Nachdem die beiden Rohrenden in ihre Schweißposition gebracht worden sind, wird diese Kammer geschlossen. Sie dient als Formiergaskammer.

Der Schweißkopf weist beispielsweise mehrere auswechselbare Brenner auf. Diese Brenner sind z. B. Hilfslichtbogenbrenner. Die Brenner sind auf einer Schwenkvorrichtung angeordnet. Wenn ein Brenner nicht mehr funktionsfähig ist, kann dann ein neuer Brenner eingeschwenkt werden. Falls alle Brenner wegen Ver­ schleiß ihrer Wolfram-Elektrode oder wegen Verschmutzung ihrer Düse nicht mehr einsatzfähig sind, kann der gesamte Schweiß­ kopf fernbedient ausgetauscht werden.

Am Zentriersystem ist beispielsweise eine Fernsehkamera zur Beobachtung des Schweißvorganges angeordnet.

Versorgungsleitungen für den Schweißkopf, die Verstellschlit­ ten, aber auch für die Greifer oder für die Fernsehkamera sind beispielsweise über Kabelführungsrollen verlaufend angeordnet. Diese Kabelführungsrollen können beweglich sein. Es können aber auch feste Kabelrollen vorgesehen sein. Mit genügend großen Rollen läßt sich soviel Kabel speichern, daß zwei Umläufe des Schweißkopfes um das Rohr in gleicher Richtung möglich sind. Wenn zwei Kabelrollen vorhanden sind, wird beim Abwickeln von der einen Rolle das Kabel auf die andere Rolle aufgewickelt.

In der Kammer, die das Formiergas aufnimmt, ist beispiels­ weise eine Sauerstoffmeßsonde angeordnet. Mit dieser Sonde wird der Sauerstoffgehalt in der Kammer überwacht. Schutzgas kann in die Kammer und auch in das Rohr eingeleitet werden.

Beispielsweise sind alle elektrischen Bauteile der Schweiß­ vorrichtung gekapselt und einzeln zusammen mit ihren Gehäusen austauschbar. Durch die Kapselung sind die Bauteile vor Einflüssen der umgebenden Atmosphäre geschützt. Dadurch, daß einzelne Bauteile mit ihrem Gehäuse austauschbar sind, ist ein fernbedientes Ersetzen eines Bauteiles möglich.

Die Schweißvorrichtung besteht z. B. aus einem Werkstoff, der den erwarteten Umgebungsbedingungen standhält. Durch geeignete Vorrichtungen kann der Schwerpunkt der gesamten Schweiß­ vorrichtung so eingestellt werden, daß sie mit Hilfe von Kränen oder Manipulatoren leicht zu transportieren ist. Mit der Schweißvorrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß Rohre fernbedient zuverlässig zentriert und verschweißt werden können. Einzelne Bauteile der Vorrichtung sind fernbedient austauschbar. Die Schweißvorrichtung nach der Erfindung ist vorteilhafterweise in Anlagen einsetzbar, die für Menschen unzugänglich sind, weil z. B. eine hohe Strahlenbe­ lastung oder eine Belastung mit toxischen Stoffen vorliegt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Schweiß­ vorrichtung nach der Erfindung mit einem Zentrier­ system.

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Greifers.

Fig. 3 zeigt einen Schweißkopf mit auswechselbaren Brennern.

Fig. 4 zeigt eine Kabelzuführung zu einem Schweißkopf.

Eine Schweißvorrichtung zum Verbinden von Rohren in unzugäng­ licher Umgebung weist einen ersten Greifer 1 für ein erstes Rohr und einen zweiten Greifer 2 für ein zweites Rohr auf. Der Greifer 1 und genauso der Greifer 2 können, wie durch die Pfeile 3 angedeutet, Rohre umschließend geschlossen werden. Zunächst wird ein erstes Rohr vom ersten Greifer 1 gehalten. Ein zweites Rohr, das mit dem ersten verbunden werden soll, wird vom zweiten Greifer 2 gehalten. Der erste Greifer 1 ist mit einem System aus Verstellschlitten 4, 5 und 6 verbunden. Mit den Verstell­ schlitten 4 und 5 wird der erste Greifer 1 mit dem ersten Rohr in x-Richtung und in y-Richtung verschoben, bis die beiden Rohre axial zentriert sind. Dann wird der erste Greifer 1 zusam­ men mit dem ersten Rohr mit dem Verstellschlitten 6 in z-Richtung verschoben, bis die Rohrenden zum Verschweißen einander zugeordnet sind. Die Bewegungsrichtungen der Verstellschlitten 4, 5 und 6 sind durch Doppelpfeile gekenn­ zeichnet und mit x, y und z bezeichnet. Die benötigte Verstell­ kraft beträgt z. B. 12 kN. Zum Verschweißen der zentrierten Rohrenden dient ein auf einer Kreisbahn 7 zu bewegender Schweißkopf. Beispielsweise ist ein Präzisionsschneckenantrieb für die Schweißkopfbewegung vorhanden. Der Schweißkopf ist bis auf einen freibleibenden Spalt 8 a, durch den hindurch die Schweißung erfolgt, von einer Kammer 8 zur Aufnahme von Formiergas umgeben. Durch diese Kammer 8 ist in Fig. 1 der Schweißkopf verdeckt. Die Schweißvorrichtung nach Fig. 1 kann mit einem Kran bewegt werden. Dazu ist sie so ausgestaltet, daß geeignete Angriffsflächen 9 für einen Kran vorhanden sind. Die Greifer 1 und 2 können jeweils ein Exzenterspannsystem umfassen, das in gespanntem Zustand ein Rohr eng umschließt und eine Verformung des Rohres ausschließt. Nachdem gemäß Fig. 2 Bügel 10 und 11 um das Rohr 12 herumgelegt worden sind, werden die Bügel 10 und 11 durch Ver­ drehen von Exzenterscheiben 13 und 14 angespannt. Wenn ein Schweißkopf 15 unbrauchbar geworden ist, kann über einen Drehmechanismus ein Ersatzschweißkopf 16 in Position gebracht werden. Die Anordnung der Schweißköpfe 15 und 16 ist gemäß Fig. 3 ähnlich der Anordnung der Objektive an einem Mikroskop. Zuführkabel für die Schweißköpfe 15 und 16 oder auch für ein anderes Gerät, beispielsweise eine Fernsehkamera, sind nach Fig. 4 über Kabelführungsrollen 17, 18 verlegt. Dadurch ist gewährleistet, daß der Schweißvorgang durch Versorgungsleitungen 19 nicht behindert werden kann. Die Kabelführungsrollen 18 sind bewegliche Rollen.

Claims (8)

1. Schweißvorrichtung zum Verbinden von zwei Rohren, mit einem auf einer Kreisbahn (7) zu bewegenden Schweißkopf (15, 16), dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (15, 16) auf einem Zentriersystem angeordnet ist, das Greifer (1 und 2) zum Halten jeweils eines Rohres (12) aufweist, und eine Verstellvorrichtung (4, 5, 6) aufweist zum Bewegen eines Rohres (12) in zwei senkrecht zueinander ver­ laufenden Richtungen (x und y), die senkrecht zur Rohrachse verlaufen, und in Richtung (z) der Rohrachse.

2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Greifer (1, 2) Bügel (10, 11) und Exzenterscheiben (13, 14) aufweist zur Bildung eines Exzenterspannsystems für das Rohr (12) .

3. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (15, 16) innerhalb einer das Rohr (12) umfassend verschließbaren Kammer (8) angeordnet ist.

4. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere auswechselbare auf einer Auswechselvorrichtung angeordnete Schweißköpfe (15, 16) vorhanden sind.

5. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Zentriersystem eine Fernsehkamera zur Beobachtung des Schweißvorganges angeordnet ist.

6. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Versorgungs­ leitungen (19) über Kabelführungsrollen (17, 18) verlaufend angeordnet sind.

7. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (8) eine Sauerstoffmeßsonde angeordnet ist.

8. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Bauteile gekapselt sind und zusammen mit ihrem Gehäuse einzeln austauschbar sind.