Rohrschweissvorrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Rohrschweißvorrichtung (1), mit der ein aus einem flächigen Metallband geformtes Rohr (2) an der sich ergebenden Nahtstelle (4) verschweißt wird. Die Vorrichtung (1) hat eine ortsfest angeordnete Grundplatte (5), einen ersten Schlitten (6), der in einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse (3) des Rohres (2) steht, relativ zur Grundplatte (5) beweglich angeordnet ist, wobei am ersten Schlitten (6) eine erste Druckrolle (7) drehbar angeordnet ist, die das zum Rohr (2) geformte Metallband in der Nähe der Nahtstelle (4) führt, und einen beweglich angeordneten zweiten Schlitten (8), wobei am zweiten Schlitten (8) eine zweite Druckrolle (9) drehbar angeordnet ist, die das zum Rohr (2) geformte Metallband in der Nähe der Nahtstelle (4) führt. Zur Verbesserung der Rohrqualität ist vorgesehen, dass der zweite Schlitten (8) in einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse (3) des Rohres (2) steht, relativ zum ersten Schlitten (7) beweglich angeordnet ist, wobei der zweite Schlitten (8) auf dem ersten Schlitten (6) geführt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Rohrschweißvorrichtung, mit der ein aus einem flächigen Metallband geformtes Rohr an der sich ergebenden Nahtstelle verschweißt wird. Die Vorrichtung hat eine ortsfest angeordnete Grundplatte, einen ersten Schlitten, der in einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse des Rohres steht, relativ zur Grundplatte beweglich angeordnet ist, wobei am ersten Schlitten eine erste Druckrolle drehbar angeordnet ist, die das zum Rohr geformte Metallband in der Nähe der Nahtstelle führt, und einen beweglich angeordneten zweiten Schlitten, wobei am zweiten Schlitten eine zweite Druckrolle drehbar angeordnet ist, die das zum Rohr geformte Metallband in der Nähe der Nahtstelle führt.

[0002] Ein großer Teil der aus Metall bestehenden Rohre wird durch kontinuierliches Längsnaht-Schweißen hergestellt. Dazu wird ein Band von einem Coil abgewikkelt, in mehreren Walzengerüsten zu einem runden Schlitzrohr eingeformt und verschweißt. Zum Zwecke des Zusammenfügens werden die Bandkanten auf Schweißtemperatur erwärmt und in einem Schweißrollengerüst so zusammengedrückt, dass sie miteinander verschweißen.

[0003] Das Schweißrollengerüst hat zur Fertigung eines Rohres hoher Qualität eine Reihe von Anforderungen zu erfüllen.

[0004] Zunächst muss das Rohr selbst sehr genau geführt werden, um Abweichungen von der idealen Rohrlängsachse zu verhindern. Eine auch nur geringe Abweichung kann einen Versatz der Bandkanten im Bereich der Schweißzone bewirken, was zu erheblichen Qualitätseinbußen führt.

[0005] Weiterhin dürfen die Bandkanten nur so weit zusammengedrückt, d. h. gestaucht werden, dass nur eine geringstmögliche Materialmenge aus der Schweißnaht herausgedrückt wird. Ist diese Menge nämlich zu groß, ergibt sich ein entsprechend hoher Materialverlust, weil der sich ergebende sogenannte Grat auf der Schweißnaht in einem weiteren Arbeitsschritt wieder entfernt werden muß. Andererseits muss sichergestellt sein, dass die Schweißnaht ohne Fehler über den gesamten Querschnitt präzise hergestellt, das Material also durchgeschweißt wird.

[0006] Für die versatzfreie Führung der Bandkanten kommt erschwerend hinzu, dass unterschiedliche Werkstoffe unterschiedliche Auffederungseigenschaften haben, bei gleichem Rohraußendurchmesser unterschiedliche Wanddicken eingeformt werden müssen und das Bandmaterial ferner Abweichungen vom Sollmaß aufweisen kann (z. B. Wanddickenschwankungen oder eine Säbelform in Längsrichtung).

[0007] Eine Rohrschweißvorrichtung der eingangs genannten Art muss daher zur Herstellung eines Rohres hoher Qualität vielfältige Möglichkeiten zur Einstellung und Führung der Druckrollen aufweisen.

[0008] Aus der DE-OS 19 23 241 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Längsnahtschweißen von Rohren bekannt. Die dort offenbarte Anordnung verzichtet jedoch auf spezielle Maßnahmen zur Erfüllung der oben genannten Forderungen; damit ist die Qualität der auf dieser Vorrichtung herstellbaren Rohre begrenzt.

[0009] Die DE 32 12 365 C2 offenbart eine Anordnung von drei Walzen, mit denen das aus dem Metallband geformte Rohr fast über den gesamten Umfang geführt wird. Die unteren beiden Walzen sind hier schräg gestellt, die obere Walze ist geteilt ausgebildet. Die sich aus der oberen Walze ergebenden beiden Walzscheiben können zueinander um einen einstellbaren Winkel verschwenkt werden. Damit kann die Breite der Mittelnut zwischen den beiden Walzscheiben der oberen Walze in Abhängigkeit von der Wanddicke des geformten Rohres stufenlos eingestellt werden. Allerdings können die obigen Forderungen auch mit einer solchen Anordnung nicht voll befriedigt werden.

[0010] Eine Rohrschweißvorrichtung der eingangs genannten Art ist auch aus der DE-AS 12 89 814 bekannt. Hier weist das Schweißrollengerüst zwei waagerecht angeordnete seitliche Druckrollen sowie ein Paar obere Druckrollen auf. Alle Rollenachsen liegen in einer Ebene. Die oberen Druckrollen können sowohl einzeln als auch synchron senkrecht und/oder gleich- und gegensinnig synchron waagerecht bewegt werden, um die oberen Druckrollen in die benötigte Position zu bringen. Die oberen Druckrollen sind hierzu in Schlitten mit senkrechten und waagerechten Führungen gelagert, und die Verstellung erfolgt durch Gewindespindeln.

[0011] All diese vorbekannten Rohrschweißvorrichtungen sind jedoch nicht in ausreichender Weise so verstellbar, dass die oben genannten Anforderungen vollumfänglich erfüllt werden könnten. Weiterhin kann bei den bekannten Ausführungen eine Verstellung nur in recht aufwendiger Weise erfolgen, indem von Hand und nach Lösen von Kupplungen Betätigungselemente bedient werden. Hierdurch ist es nicht möglich, schnell auf sich ändernde Verhältnisse am durchlaufenden Rohr zu reagieren.

[0012] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rohrschweißvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass die genannten Anforderungen an die Herstellung von Längsnaht-Rohren mit hoher Qualität erfüllt werden können.

[0013] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der zweite Schlitten in einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse des Rohres steht, relativ zum ersten Schlitten beweglich angeordnet ist, wobei der zweite Schlitten auf dem ersten Schlitten geführt ist.

[0014] Mit dieser Ausgestaltung wird es in vorteilhafter Weise möglich, eine schnelle und einfache exakte Positionierung beider Druckrollen, die in der Nähe der Nahtstelle des Rohres an diesem anliegen und das Rohr führen, vorzunehmen. Damit kann das Rohr ständig und auch bei sich ändernden Parametern sehr genau geführt werden, so dass Abweichungen von der idealen Rohrlängsachse nicht auftreten können. Das hergestellte Rohr weist daher auch keinen Versatz der Bandkanten im Bereich der Schweißzone auf. Ferner lassen sich die Bandkanten während des Schweißvorganges optimal aneinander drücken, so dass Gratbildung vermieden wird. Auf der erfindungsgemäßen Rohrschweißvorrichtung können also Rohre hoher Qualität gefertigt werden.

[0015] Gemäß einer ersten Weiterbildung liegen die Achsen beider Druckrollen in einer gemeinsamen Ebene. Ferner können die Achsen beider Druckrollen gegenüber der Vertikalen um einen Winkel geschwenkt angeordnet werden, z.B. in einem Winkelbereich zwischen 10° und 45°.

[0016] Zur guten Führung des Rohres im zum Rohr geformten Zustand können weiterhin mindestens zwei weitere Druckrollen vorsehen werden, die jeweils das zum Rohr geformte Metallband teilweise umfassen; die Achsen der beiden weiteren Druckrollen verlaufen bevorzugt parallel. Mit Vorteil liegen die Achsen aller Druckrollen in einer gemeinsamen Ebene.

[0017] Eine baulich einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn - gemäß einer weiteren Fortbildung - zwischen Grundplatte und erstem Schlitten mindestens eine horizontale Führung und mindestens eine vertikale Führung angeordnet ist, mit denen der erste Schlitten relativ zur Grundplatte bewegt werden kann. Entsprechend kann zwischen dem ersten Schlitten und dem zweite Schlitten mindestens eine horizontale Führung und mindestens eine vertikale Führung angeordnet sein, mit denen sich der zweite Schlitten relativ zum ersten bewegen läßt.

[0018] Die Bewegung der Schlitten erfolgt bevorzugt mit Linearaktuatoren, bei denen es sich bevorzugt um Gewindespindel-Mutter-Systeme handelt. Diese können jeweils von einer Motor-Getriebeeinheit angetrieben werden. Die vertikale Verstellung zumindest einer der Schlitten, vorzugsweise des ersten Schlittens relativ zur Grundplatte, erfolgt mit Vorteil über zwei parallel angeordnete Gewindespindel-Mutter-Systeme, wodurch eine verkantungsfreie Führung großer Elemente gewährleistet ist. Weiterhin kann der Antrieb der parallel angeordneten Gewindespindel-Mutter-Systeme durch zwei Getriebe erfolgen, die von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden; dabei kann zwischen den beiden Getrieben, bevorzugt Schneckengetriebe, eine Kupplung angeordnet sein.

[0019] Zwischen Grundplatte und erstem Schlitten bzw. zwischen erstem Schlitten und zweitem Schlitten lassen sich Einstell- und Arretiermittel vorsehen, mit denen die jeweiligen Elemente zueinander in ihrer Position eingestellt und festgelegt werden können. Diese Ausgestaltung ist bevorzugt nur zwischen erstem Schlitten und zweitem Schlitten vorgesehen, wobei die Einstell- und Arretiermittel die beiden Schlitten in vertikaler Richtung zueinander in ihrer Position einstellen und festlegen. Als Positions-Einstell- und Arretiermittel eignet sich z.B. ein verstellbarer Keil; dieser kann mit Verschiebemitteln verbunden sein, so dass eine einfache Positionierung des Keils möglich ist. Die Verschiebemittel können dabei eine Schraube aufweisen.

[0020] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Rohrschweißvorrichtung mit Blick in Richtung der Längsachse des gefertigten Rohres.

[0021] In einer Rohrschweißvorrichtung 1 ist ein Rohr 2 aus einem ebenen Blechstreifen geformt worden, wobei sich eine Nahtstelle 4 am Rohr 2 ergibt, die auf der Vorrichtung 1 verschweißt wird. Das Rohr 2 läuft beim Schweißvorgang kontinuierlich in Richtung der Längsachse 3 des Rohres 2 durch die Vorrichtung 1 hindurch.

[0022] Die Rohrschweißvorrichtung 1 weist eine Grundplatte 5 auf, die ortsfest angeordnet ist. Auf der Grundplatte 5 ist ein erster Schlitten 6 angeordnet. Dieser ist über zwei horizontale Linearführungen 16 und zwei vertikale Linearführungen 17 in zwei zueinander orthogonale Richtungen (Horizontale und Vertikale) relativ zur Grundplatte 5 bewegbar.

[0023] Hierfür sind lineare Bewegungselemente (Linearaktuatoren) vorgesehen, nämlich ein Gewindespindel-Mutter-System 20 für die horizontale Verschiebung des ersten Schlittens 6 relativ zur Grundplatte 5 sowie ein Gewindespindel-Mutter-System 21 für die entsprechende vertikale Verschiebung. Diese Linearaktuatoren 20, 21 sind nur sehr schematisch dargestellt, weil es sich hierbei um im Stand der Technik hinlänglich bekannte Elemente handelt. Lediglich bezüglich des Gewindespindel-Mutter-Systems 21 ist etwas detaillierter skizziert, dass hier zwei parallele Gewindespindeln 21 vorgesehen sind, die den Schlitten 6 relativ zur Grundplatte 5 vertikal bewegen. Ein Verkanten des ersten Schlittens 6 wird dadurch vermieden. Der Antrieb der Spindeln 21 erfolgt durch zwei Getriebe 24 und 25, die über eine Kupplung 26 miteinander verbunden sind. Der Antrieb selbst erfolgt durch einen Motor 23, der beide Getriebe 24 und 25 antreibt.

[0024] Im unteren Bereich des ersten Schlittens 6 ist eine erste Druckrolle 7 angeordnet. Deren Achse 10 ist gegenüber der Horizontalen um einen Schwenkwinkel α gedreht angeordnet. Damit rollt die erste Druckrolle 7 im Bereich der Nahtstelle 4 des Rohres 2 links von der Nahtstelle 4 am Rohr 2 ab, womit eine genaue Führung dieses Winkelsegments des Rohres 2 sichergestellt ist.

[0025] Mit dem ersten Schlitten 6 sind zwei horizontale Führungen 18 und zwei vertikale Führungen 19 verbunden, über die ein zweiter Schlitten 8 relativ zum ersten Schlitten 6 bewegbar geführt wird. Am zweiten Schlitten 8 ist - analog zur ersten Druckrolle 7 - eine zweite Druckrolle 9 angeordnet, die rechts neben der Nahtstelle 4 das dieser benachbarte Winkelsegment des Rohres 2 exakt führt. Die Achse 11 der zweiten Druckrolle 9 ist spiegelbildlich zur Achse 10 der ersten Druckrolle 7 um den Winkel α geschwenkt.

[0026] Eine insgesamt genaue und optimale Führung des gesamten Rohrumfangs wird durch zwei weitere Druckrollen 12 und 13 erreicht, wobei letztere im Ausführungsbeispiel das Rohr jeweils über einen Umfangsabschnitt von ca. 150° führen. Die weiteren Druckrollen 12 und 13 weisen Achsen 14 bzw. 15 auf, die vertikal ausgerichtet sind. Damit wird das Rohr 2 - bis auf die Nahtstelle 4 selber - weitgehend umfasst und genau geführt. Die Achsen 10 und 11 der ersten bzw. zweiten Druckrolle 7 bzw. 9 sowie die Achsen 14 und 15 der weiteren Druckrollen 12 und 13 liegen hierbei in einer gemeinsamen Ebene.

[0027] Die Bewegung des zweiten Schlittens 8 relativ zum ersten Schlitten 6 wird - was die horizontale Bewegung anbelangt - über ein Gewindespindel-Mutter-System 22 bewerkstelligt, wobei dasselbe gilt, was im Zusammenhang mit den Systemen 20 und 21 oben ausgeführt wurde. Die vertikale Einstellung und Arretierung des zweiten Schlittens 8 relativ zum ersten Schlitten 6 erfolgt mittels eines Keils 27, der mit nur sehr schematisch skizzierten Verschiebemitteln 28 in Verbindung steht. Durch horizontale Verschiebung des Keils (z.B. mittels einer nicht dargestellten Schraube) kann die relative vertikale Position zwischen erstem und zweitem Schlitten 6 bzw. 8 eingestellt und arretiert werden.

[0028] Mit Hilfe der vorgeschlagenen Vorrichtung ist es möglich, auf der Basis von am durchlaufenden Rohr 2 sensorisch ermittelten Werten die erste und zweite Druckrolle 7 bzw. 9 prozessnah, schnell und direkt in jede beliebige Stellung zum Rohr 2 und zueinander zu bringen, wodurch Abweichungen in der Geometrie des Rohres ausgeglichen werden können. Die Rohrqualität wird dadurch wesentlich verbessert.

Bezugszeichenliste:

[0029] 

1

Rohrschweißvorrichtung

2

Rohr

3

Längsachse

4

Nahtstelle

5

Grundplatte

6

erster Schlitten

7

erste Druckrolle

8

zweiter Schlitten

9

zweite Druckrolle

10

Achse der ersten Druckrolle 7

11

Achse der zweiten Druckrolle 9

12

weitere Druckrolle

13

weitere Druckrolle

14

Achse der weiteren Druckrolle 12

15

Achse der weiteren Druckrolle 13

16

horizontale Führung

17

vertikale Führung

18

horizontale Führung

19

vertikale Führung

20

Linearaktuator (Gewindespindel-Mutter-System)

21

Linearaktuator (Gewindespindel-Mutter-System)

22

Linearaktuator (Gewindespindel-Mutter-System)

23

Motor

24

Getriebe

25

Getriebe

26

Kupplung

27

Einstell- und Arretiermittel (Keil)

28

Verschiebemittel

α

Winkel

Ansprüche

1. Rohrschweißvorrichtung (1), mit der ein aus einem flächigen Metallband geformtes Rohr (2) an der sich ergebenden Nahtstelle (4) verschweißt wird, die aufweist:

- eine ortsfest angeordnete Grundplatte (5),

- einen ersten Schlitten (6), der in einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse (3) des Rohres (2) steht, relativ zur Grundplatte (5) beweglich angeordnet ist, wobei am ersten Schlitten (6) eine erste Druckrolle (7) drehbar angeordnet ist, die das zum Rohr (2) geformte Metallband in der Nähe der Nahtstelle (4) führt, und

- einen beweglich angeordneten zweiten Schlitten (8), wobei am zweiten Schlitten (8) eine zweite Druckrolle (9) drehbar angeordnet ist, die das zum Rohr (2) geformte Metallband in der Nähe der Nahtstelle (4) führt,

dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Schlitten (8) in einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse (3) des Rohres (2) steht, relativ zum ersten Schlitten (7) beweglich angeordnet ist, wobei der zweite Schlitten (8) auf dem ersten Schlitten (6) geführt ist.

2. Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Achsen (10, 11) beider Druckrollen (7, 9) in einer gemeinsamen Ebene liegen.

3. Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Achsen (10, 11) beider Druckrollen (7, 9) gegenüber der Horizontalen um einen Winkel geschwenkt angeordnet sind.

4. Rohrschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch,
mindestens zwei weitere Druckrollen (12, 13), die jeweils das zum Rohr (2) geformte Metallband teilweise umfassen.

5. Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Achsen (14, 15) der beiden weiteren Druckrollen (12, 13) parallel verlaufen.

6. Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Achsen (10, 11, 14, 15) aller Druckrollen (7, 9, 12, 13) in einer gemeinsamen Ebene liegen.

7. Rohrschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Grundplatte (5) und dem ersten Schlitten (6) mindestens eine horizontale Führung (16) und mindestens eine vertikale Führung (17) angeordnet ist, mit denen der erste Schlitten (6) relativ zur Grundplatte (5) bewegbar ist.

8. Rohrschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem ersten Schlitten (6) und dem zweiten Schlitten (8) mindestens eine horizontale Führung (18) und mindestens eine vertikale Führung (19) angeordnet ist, mit denen der zweite Schlitten (8) relativ zum ersten Schlitten (6) bewegbar ist.

9. Rohrschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass Linearaktuatoren (20, 21, 22) für die Bewegung der Schlitten (6, 8) angeordnet sind.

10. Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Linearaktuatoren (20, 21, 22) Gewindespindel-Mutter-Systeme eingesetzt sind

11. Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gewindespindel-Mutter-Systeme jeweils mit einer Motor-Getriebeeinheit (23, 24, 25) verbunden sind.

12. Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur vertikalen Verstellung zumindest einer der Schlitten (6, 8), vorzugsweise des ersten Schlittens (6) relativ zur Grundplatte (5), zwei parallel angeordnete Gewindespindel-Mutter-Systeme (21) vorgesehen sind.

13. Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb der parallel angeordneten Gewindespindel-Mutter-Systeme (21) durch zwei von einem gemeinsamen Motor (23) angetriebene Getriebe (24, 25) erfolgt.

14. Rohrschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Grundplatte (5) und dem ersten Schlitten (6) und/oder zwischen erstem Schlitten (6) und zweitem Schlitten (8) Positions-Einstellund Arretiermittel (27) angeordnet sind.

15. Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass Positions-Einstell- und Arretiermittel (27) nur zwischen erstem Schlitten (6) und zweitem Schlitten (8) angeordnet sind, die beide Schlitten (6, 8) in vertikaler Richtung zueinander in ihrer Position einstellen und festlegen.

16. Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
gekennzeichnet durch
einen verstellbaren Keil als Einstell- und Arretiermittel (27).

Zeichnung