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Das Verfahren und die Vorrichtung zum Stumpfschweissen gemäss der Erfindung bezieht sich insbesondere auf Maschinen zum Fertigen von Artilleriespeichenrädern aus Blech. Grundsätzlich liegt jedoch die Aufgabe des Stumpfzusammenschweissens der Bestandteile, die dazu bestimmt sind, die Blechspeichen in der Gestalt solcher Holzspeichen herzustellen, wie sie gewöhnlich bei MotorwagrnrÅadrrn angetroffen werden, darin, Bestandteile von in ihrer Ausdehnung verhältnismässig Meinen, geschlossenen oder nahezu geschlossenen Querschnitten stumpf zusammenzuschweissen.
Solche Querschnitte sind für Schweissmaschinen der normalen Bauart innen schwer oder gar nicht zugänglich, und ausserdem ist es schwierig, wenn nicht ausgeschlossen, sie durch die Gesenke solcher Maschinen von aussen her mit Klemmung zu erfassen. Selbst bei Zugänglichkeit und Erfassbarkeit ist die bei derartigen Gebilden
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die erwähnten grösseren Schwierigkeiten sich einzupr1igen. um klar genug die Vorzüge des Erfindunggegenstandes zu erkennen. Das Hauptziel der Erfindung ist die Überwindung sowohl jener Schwierigkeiten als auch der sämtlichen sonstigen Schwierigkeiten, die beim Stumpfschweissen solcher Quer- schnitte vorkommen.
Gemäss dem Verfahren der Erfindung werden die Hälften dieser geschlossenen oder nahezu geschlossenen Querschnitte von verhältnismässig kleiner Ausdehnung dadurch stumpf verschweisst, dass auf die zu schweissenden Hälften von innen her ein nachgiebiger Druck entgegen dem durch die Elektroden oder ändern die Hälften in die Schweisslage bringenden Klemmvorrichtungen ausgeübten äusseren Druck ausgeübt wird. Zweckmässigerweise wird hiebei auch auf das zweite (ortsfeste) Peilstück ein Klemmdruck ausgeübt, um es auf seiner Unterlage festzuhalten, und es werden die einander entgegengerichteten Drücke der Klemmvorrichtung in einer Richtung ausgeübt, die im allgemeinen rechtwinkelig zur Ebene der Fuge der beiden Peilstücke liegt.
Die zugehörige zur Ausübung des Verfahrens dienende Vorrichtung enthält einander gegenüberliegende von aussen her angelegte Sehweissgcsenke, die auf die einander gegenüberliegenden Hälften des Werkstücks entgegengesetzt gerichtete Aussendrücke übertragen, und eine dazwischen eintretende nachgiebige Gesenkklemmvorrichtung, die sieh in das Innere des Werkstüekquerschnittes legt. Zweckmässig hat diese nachgiebige Gesenkklemmvorrichtung bei der speziellen Anwendung der Erfindung auf Räder die Gestalt eines nachgiebigen Keiles, der in der Längsrichtung der Speichen angelegt wird.
Diese Gesenkklemmvorrichtungen sind unabhängig von der Bewegung des gegenüberliegenden Gesenkteiles in der Weise auseinander-und zusammenziehbar, dass die Innenflächen der einander zu verschweissenden Hälften erfasst und gelöst werden. Ferner sind sie körperlich in den Raum zwischen den Hälften des Querschnittes einschiebbar und herausschiebbar. Ein Motorantrieb führt eine derartige Verschiebung herbei und ein zweiter Motor bringt die Zusammenziehung und Auseinanderschiebung zustande. Die AntriebsvorrichtungfürdasAuseinanderschiebenundZusammenziehenistkörperlichverschiebbar, indem die Antriebsvorriehtung zusammen mit der Gesenkklemmvorrichtung verschoben wird.
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Auf der Zeichnung ist die gegenwärtig als am besten erkannte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 ist ein lotrechter Querschnitt durch die Vorrichtung ; Fig. 2 ist ein waagrechter Querschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Aussengesenken, ungefähr nach der Linie 2-2 der Fig. 1 ; Fig. 3 ist ein lotrechter Längsschnitt einer nachgiebigen Widerhaltvorrichtung und der zugehörigen Antriebsteile. Fig. 4 ist ein waagrechter Längsschnitt der in Fig. 3 gezeichneten Antriebsteile nebst der zugehörigen Widerhaltevorriehtung. Fig. 5 und 6 sind die Seiten-und die Oberansieht dieser Antriebsteile. Fig. 7-9 sind die Querschnitte nach den entsprechend bezifferten Linien der Fig. 3.
Fig. 10 und 11 sind Querschnitte der nachgiebigen inneren Gegenhaltvorrielhtung in ihrem Zusammenwirken mit den im Schnitt gezeichneten. Fig. 12 ist ein Querschnitt einer Abänderung einer solchen Vorrichtung im zusammengedrückten Zustande. Fig. 13 ist ein gleichartiger Querschnitt einer dritten Ausführungsform. Fig. 14 und 15 sind je eine Seitenansicht und teilweise der lotrechte Längsschnitt einer vierten Ausführungsform der nachgiebigen inneren Gegenhaltevorrichtung. Fig. 1G ist die Ansicht auf eine Einzelheit mit Schnitt nach der Linie 16-16 der Fig. 14. Fig. 17 ist die Oberansicht auf ein Speichenrad und erläutert die Anwendung der Vorrichtung nach den Fig. 14 und lo. Fig. IS
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Fig. 19-22 sind Querschnitte und zeigen verschiedene Stufen der gemäss dem Verfahren mit der zugehörigen Vorrichtung durchgeführten Schweissung.
Die in der gebräuchlichen Weise durchgebildeten und betriebenen Stumpfschweissmaschinen enthalten im allgemeinen solche Klemmwerkzeuge, die das Werkstück in Ebenen ungefähr rechtwinkelig zur Ebene der Fuge der Teilstücke erfassen. Als Beispiel werde das gebräuchliche Stumpfschweissen von grossen Stanzstücken mit verhältnismässig weit offenem Querschnitt genommen. SehweissgesenktciJe legen sich auf die einander gegenüber befindlichen Seitenflächen jedes Bestandteils so nahe bei der Ebene der Fuge, als mit dem richtigen Rande für den Schweissvorgang, den Wärmezust1inden, dem Spielraum usw. verträglich ist.
Die Gesenkteile und das Werkstück, welches sie tragen, werden relativ zueinander bewegt, ebenfalls ungefähr rechtwinkelig zur Ebene der Wersktiickfuge. Hingegen umfassen bei der gemäss der Erfindung benutzten Maschine die Gesenkteile je eine Querschnitthälfte im allgemeinen in Ebenen, die ungefähr parallel zur Ebene der Fuge liegen.
Bei der Maschine gemäss der Erfindung ist ein unteres ortsfestes Gesenk. 30 und ein beweglicher oberer Gesenkteil 31 vorgesehen. Jeder Gesenkteil ist mit Greifflächen versehen, die die Oberfläche der Querschnitthälfte ergänzen, mit welcher die Gesenkberührung beim Schweissen herzustellen ist.
Bei dem veranschaulichten Fall weist das zu fertigende Rad zwei Stanzstiicke. 32,. 3. 3 auf, die die Metall-
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ist. Wie aus den Fig. 19-22 ersichtlich, umfassen die Gesenkteile 30 und 31 die äussere Oberfläche der verhältnismässig kleinen Speichenteile so ziemlich vollständig. Jedoch ist zwischen ihnen ein Spielraum vorhanden, der an jeder Stelle ausreicht, um die Zustände herzustellen. die gewöhnlich vorgefunden werden, wenn das Stumpfschweissen in der oben umrissenen Weise vorgenommen wird.
Die Gesenkteile können mittels des hydraulischen Motors 56, dessen Kolben den beweglichen
Gesenkteil 31 trägt, einander genähert und voneinander weggezogen werden. Ein Untersatz. 37 trägt unmittelbar das ortsfeste Gesenk 30 und auf dem Untersatz errichtet Säulen tragen nicht nur den
Motor 36, sondern führen auch mittels eines geeigneten Kopfes den oberen Gesenkteil 31.
Schweissstrom wird den Gesenkteilen von einer ringförmig angeordneten Reihe von Umformern. 3. 9 zugeführt, deren Leitungsenden an je einen von den Gesenkteilen 30 und 31 in solcher Weise angeschlossen sind, dass der Strom in einen Kreis geschickt wird, der die zu verseliweissenden Querschnittflächen in
Reihe enthält. Die Anschlüsse der Umformer an die Gesenkteile sind ringsum in solcher Weise verteilt dass eine sehr gleichmässige Aufbringung des Schweissstromes verbürgt ist.
Die bis hieher im allgemeinen beschriebene Maschine ist, im Gegensatz zu der bisher beschriebenen
Gesenkvorrichtung und zu den weiterhin zu beschreibenden Vorrichtungen, nicht Gegenstand der
Erfindung ; wohl aber ist sie gemäss der Erfindung zur Vereinigung mit den die eigentliche Erfindung bildenden Gesenken und Vorrichtungen zurechtgemacht.
Zwischen die Gesenkteile 30 und 31 ist in der Achsenrichtung je einer Speiche des Rades eines der erwähnten nachgiebigen Gegenhalteglieder 40 eingefügt (Fig. 3-13). Diese Vorrichtung besteht in einem ausdehnbaren und zusammenziehbaren Keil, der einen oberen und einen unteren Teil 41 und 42 aufweist. Die Teile haben zahlreiche ineinandergreifende Stufen zu dem Zweck, um bei gegenseitiger Verschiebung der Teile die Zusammenziehung und Ausdehnung herbeizuführen. In der Längsrichtung hat die Vorrichtung ungefähr die volle Länge desjenigen Sektors des Werkstückes, auf welchem sie angebracht wird, also im vorliegenden Fall die Länge der Radspeichen.
Die obere und die untere Fläche der Glieder 41, 42 ist den Innenflächen der Querschnitthälften 32, 33 längs einer Fläche angepasst, die in ihrer Ausdehnung der Berührungsfläche der Schweissgesenke 31 sich nähert (Fig. 19-22).
Die auseinander- und zusammenziehbaren Vorrichtungen 40 sind mit Bezug auf das Innere der Werkstückhälften in der Achsrichtung ein-und ausschiebbar, u. bzw. mittels radial angeordneter Verschiebevorrichtungen 4. 3 von der Gestalt von Pressluftmotoren, deren Kolben 44 an je einem Fortsatze 4. j des Untersatzes 37 der Maschine verankert und deren Zylinder 46 in der Achsrichtung auf Führungen 47
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Keilkörper 40 in den Werkstückquerschnitt hineingeschoben und zurückgeholt wird.
Jeder Verschiebungsantreiber 43 trägt auf seinem vorderen Ende einen Auseinander-und Zusammen zieher 48, der ebenfalls die Gestalt eines Piessluftmolors hat. Dieser weist einen mit dem Zylinder 46 aus einem Stück bestehenden Zylinder 49 und einen Kolben 49'auf. Der Fortsatz 47'ist mit dem unteren
Glied 41 der Vorrichtung 40 verbunden. Der Kolben 49'ist durch eine Pleuelstange 50 mit dem oberen
Glied 42 in solcher Weise verbunden, dass, wenn nach der benachbarten Seite des Kolbens 49'Pressluft eingelassen wird, das Glied 42 nach aussen gezogen und die Vorrichtung 40 auseinandergedrückt wird, während bei Aufhebung dieses Druckes und Einlassung des Druckmittels nach dem Innenende des Zylinders 49 das Glied 42 nach innen gedrückt und die Vorrichtung 40 zusammengezogen wird.
Durch Beibehaltung des Druckes auf der Innenseite vom Kolben 49'wird die Vorrichtung nachgiebig im auseinandergedrückten Zustande (Fig. 5) festgehalten. Die Antreiber 4. 3, 48, die in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise in ringförmigen Reihen um das Mittelstück der Maschine heium angeordnet sind, sind für gleichzeitige Tätigkeit mittels eines Systems von Leitungen verbunden, die in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise durch gemeinschaftliche Ventile gesteuert werden. Diese brauchen nicht im einzelnen beschrieben zu werden.
Es genügt, festzustellen, dass die sämtlichen gleichartigen Ein-und Auslässe nach den verschiedenen Antreibern hin vervielfacht sind und vom nämlichen Ventil zusammen gesteuert werden und dass die sämtlichen Ventile durch ein zwischen sie eingeschaltetes Kopplungsgestänge 50 gemeinschaftlich gesteuert werden.
Die in den Fig. 10 und 11 gezeichnete Ausführungsform der Vorrichtung 40 weist zu beiden Seiten der Glieder 41, 42 Führungsplatten 51, 52 auf, die so angeordnet sind, dass sie sich aufeinanderlegen und die Glieder 41, 42 zwischen den nämlichen Ebenen erhalten. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 12 und 13 ist eine gleichartige Einrichtung benutzt. Diese Platte ist dazu bestimmt, den Verschleiss der Vorrichtung bei Berührung mit der oberen von den zusammenzuschweissenden Hälften aufzunehmen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 bestehen die mit dem unteren Glied 41 verbundenen inneren Führungsplatten 51, 52 aus Fiber ; sie umfassen das untere Glied 41 vollständig und isolieren es gegen das obere Glied 42.
Die Aussenfläche der Fiihrungsplatte 52 steht in inniger Verbindung mit den Seitenflächen eines U-förmigen sich darüberlegenden Führungsgebildes 54, das die doppelte Aufgabe hat, als Führung zu dienen und mit seiner oberen Fläche den beim Angriff am Werkstück auftretenden Verschleiss aufzunehmen. Die Unterfläche des Plattengebildes in Fig. 13 ist durch Aufspritzen mit Metall überzogen, damit es bei der Berührung mit der unteren Hälfte des Querschnitts der Abnutzung besser widersteht.
Die in den Fig. 14,15 und 16 gezeichnete Ausführungsform der Vorrichtung 40 ist in ihren wesentlichen Hinsichten mit jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen gleichartig. Hingegen besteht der Auseinander-und Zusammentreiber statt aus einem Pressluftmotor aus einer Feder 55, die in der Achsriehtung zwischen den Gliedern 41 und 42 angeordnet ist und sie bei den zugehörigen Gegen- haltern 56 und 57 erfasst. Eine derartige nachgiebige Zusammen-und Auseinandertreibvorrichtung kann von Hand zwischen den zusammenzuschweissenden Teilstüeken in der in Fig. 17 erläuterten Weise ein-und ausgeschoben werden.
Bei der Benutzung der Maschine werden die einander gegenüberliegenden Gesenkteile. 10 und SI voneinander entfernt. Die Vorrichtungen 40 werden von den Antreibern 4. S über die Zone der Gesenke30,. S nach aussen verschoben und befinden sieh im zusammengedrückten Zustande. Alsdann wird die untere Hälfte des zu schweissenden Querschnittes an seinen Platz auf dem unteren Gesenk 30 gebracht, das die Ergänzungsform des Querschnittes hat und die Hälfte umfasst. Im Falle die Vorrichtung 40 die
Gestalt nach den Fig. 10 und 11 besitzt, werden hierauf Isolationsblätter 58 auf die Innenfläche der Hälfte gelegt, u. zw. längs der gesamten Länge jeder Speiche.
Diese Blätter haben eine Breite und eine Länge, die ausreichen, die Vorrichtungen 40 wirksam zu isolieren, wenn sie auf die untere Hälfte 32 gebracht werden. Hierauf werden die Antreiber 43 in Gang gesetzt, so dass sie je eine Vorrichtung 40 in der Achsriehtung radial einwärts zu den Hälften ? des Querschnitts verschieben. Gleichzeitig mit dieser Versehiebebewegung oder, falls dies bevorzugt wird, um eine beliebige Zeit nach Beginn dieser Verschiebung, werden die Antreiber 48 in Tätigkeit gesetzt, so dass sie die Vorrichtungen 40 bis in den aus den Fig. 10 und 14 ersichtlichen Zustand auseinanderdrücken. Hierauf wird die obere Querschnitthälfte 33 auf die oberen Flächen der Glieder 42 gelegt. Alsdann wird das obere Gesenk. 31 unter der Einwirkung des Motors 36 herunterbewegt und mit der Hälfte 33 in Berührung gebracht.
Die Schaltkreise für die Schweissung werden durch einen Handschalter oder durch einen mit dem Schalter für den Motor 36 richtig in Beziehung gebrachten selbsttätigen Schalter geschlossen und gesteuert. Bei diesem Zustande werden die Hälften 33, 32 entgegen dem nachgiebigen Widerstand der Vorrichtungen 40 einander genähert. Dem Zusammendrücken dieser Vorrichtungen widerstehen die unter Kraftwirkung gesetzten Antreiber 48 (oder 55 bei der Ausführungsform nach den Fig. 14 und] 5).
Nunmehr wird die Stumpfsehweissberührung in der Ebene der Fuge 59 zwischen den Teilen (Fig. 19-22) herbeigeführt
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schweissvorganges ist der Widerstand, den die Glieder 41, 42 der unter der Einwirkung der Gesenke 30, 31 stattfindenden Annäherung der Hälften. 32, 3. 3 aneinander entgegensetzen, gross genug, um die Hälften 32, 33 fest gegen das gegenüberliegende obere und untere von aussen angelegte Gesenk 30, 31
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zur Ebene 59-59 (Fig.
19-22) der Stumpfschweissung ist, ferner wird durch den damit zusammen- wirkenden, von innen nach aussen gerichteten Klemmdruck Kraft durch die Quersehnitthälften selbst übertragen, unabhängig von der Fuge zwischen den Hälften, unabhängig von mechanischen Verbindungen mit der fassenden äusseren Gesenktläche, indem der Annäherung der Hälften aneinander nachgiebig Widerstand entgegengesetzt wird. Die Erfassung im Gesenk ist eine umgreifende : sie erstreckt sich so ziemlich auf die gesamte Ausdehung des verhältnismässig kleinen Querschnittes und liegt im all-
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zeitige Verschiebung.
Die Arbeit der Maschine wird durch die folgenden einzelnen Besonderheiten der Vorrichtung vervollkommnet, wenn der Keilkörper 40 bei seiner Einschiebung in den Speichenkranz in gehobene Lage verschoben wird. Durch eine derartige Verschiebung wird jegliche Berührung mit der Isolation 58, die auf den Boden des unteren Stanzteiles gelegt ist, vermieden und die Verschiebung der Isolation verhütet. Eine derartige Verschiebung wird durch die verschiebbaren klauenartigen Führungskörper 60 (Fig. 5 und 6) erzielt, von denen je einer auf jeder Seite des Zylinders 46 befestigt ist.
Die Führung- körper haben auf verschiedenen Halbmessern Gleitflächen 61 und 62, die sieh auf der Fiihrungsbahn 6. 3
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druck liefernde Hauptleitung 6. 5a angeschlossen, so dass in diesem Ende des Zylinders Hochdruck erreicht wird. Demgemäss wird beim Zusammendrücken des Keiles Hochdruck benutzt und eine etwaige Neigung des Keiles, sieh festzuspannen oder festzuklemmen, die eine Nebenwirkung des Schweissvorganges oder irgendeiner andern Ursache sein könnte, ist daran gehindert, das Herausziehen des Keiles
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werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass das nach diesem Verfahren angefertigte Erzengnis sehr vollkommen ist, insbesondere eine vollkommene Schweissnaht aufweist und sowohl an der Naht als auch an jeder sonstigen Stelle beim geschweissten Querschnitt von jeglicher Verzerrung frei ist. Mittels des beschriebenen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung kann es mit äusserst grosser Geschwindigkeit und in sehr wirtschaftlicherWeiseangefertigtwerden.
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