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Verfahren zur Widerstandsschweissung mindestens eines Wellbandes mit einer Wärmeübertragungswand
Es ist bereits ein Widerstandsschweissverfahren zur Verbindung mindestens eines schlaufenartig gebo- genen Wellbandes mit einer Wärmeubertragungswand eines Wärmeaustauschapparates durch Punkt- oder
Rollenschweissung bekannt, bei dem die Elektrode mit einem Hub bewegt wird, der grösser ist als die Hö- he der Wellbandschlaufe über der Wärmeübertragungswand. Es müssen infolgedessen von der Elektrode jeweils relativ grosse Hube ausgeführt werden, was ein bestimmender Faktor für die bei der Produktion er- forderliche Zeit ist. Ferner ist für die Standzeit der Elektrode nachteilig, dass hiebei fortwährend dieselbe
Elektrode für die Schweissung verwendet wird.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren und die zu dessen Durchführung angegebenen Vorrichtungen werden die genannten Nachteile vermieden, so dass die Produktionsgeschwindigkeit vergrössert und die
Sicherheit in der Fertigung erhöht werden. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass ein Elektrodenstern mit mehreren, nacheinander jeweils einen Schweisspunkt ausführenden Elektro- denspitzen bzw.
-schneiden und eine Wärmeübertragungswand sich derart bewegen, dass der Elektrodenstern die nachfolgende Berührungsstelle des Wellbandes unter Eingriff der Elektrodenspitze in das betref- fende Wellbandtal zu der Schweissstelle hindrückt, wobei Elektrodenspitze und Wellbandtal sich mitein- ander relativ zur Wärmeübertragungswand bewegen und dass anschliessend während des eigentlichen Schweissvorganges die Werkstücke und die zugehörige Elektrodenspitze stillstehen oder sich mit derselben Geschwindigkeit bewegen. Dadurch wird eine besondere Vorrichtung zum Zusammendrucken der Wellbandschlaufen erubrigt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform legt die Wärmeübertragungswand nach der Schweissung zunächst in Richtung der Elektrodenbewegung einen Weg zurück, der grösser als der endgültige Wellenabstand ist, während die nachfolgende pilgerschrittartige Rückwärtsbewegung der Wärme- ubertragungswand um so viel kleiner ist als die vorausgegangene Vorwärtsbewegung, wie der Abstand der auf der Wärmeubertragungswand anzubringenden Schweisspunkte beträgt.
In besonderen Anwendungsfällen können sich weiterhin Vorteile ergeben, wenn eine ebene oder nur schwach gekrümmte WärmeUbertragungswand bzw. ein schmales Band, das nachträglich auf der Wärmeübertragungswand befestigt wird, zum Anschweissen der Wellbänder plastisch oder elastisch über die Gegenelektrodenrolle gebogen und nach der Berippung wieder geradegezogen wird. Es kann für die Schweissung auch ein Elektrodenstern mit beweglichen Einzelelektroden verwendet werden, wobei diese von einem innerhalb der Nabe des Elektrodensternes feststehenden Nocken gesteuert werden.
Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens während des Punktschweissverfahrens zur Befestigung einer Wellbandschlaufb auf einem Rohr, während Fig. 2 für dieselbe Vorrichtung den Elektrodenstern und das Rohr etwa in Mittelstellung zwischen zwei Schweissvorgängen wiedergibt.
In Fig. 3 und 4 sind weitere Ausführungsbeispiele für das Anschweissen von Wellbändern auf Rohren gemäss der Erfindung dargestellt. Fig. 5 und 6 zeigen in zwei Rissen als Beispiel das Anschweissen eines Wellbandes auf einer ebenen Wärmeübertragungswand, wobei der Elektrodenstern um eine Wellbandbreite seitlich verschoben werden kann.
In Fig. 7 und 8 sind zwei Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen das Wellband auf eine ebene Wärmeubertragungswand, z. B. ein Blechband, aufgeschweisst wird, die um eine Elektrodenrolle herumgeführt wird.
Das in Fig. 9 wiedergegebene Ausführungsbeispiel zeigt die Verwendung eines Elektrodensternes zur Durchführung des Verfahrens mit Einzelelektroden, die in einer Nabe beweglich sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 wird das als Wärmeubertragungswand dienende Rohr 1 auf
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der Aussenoberfläche gemäss der Erfindung mit einem Wellband 2 berippt, das im endgültigen Zustand eine Teilung a besitzt, die kleiner ist als die Wellenlänge b des dem Rohr 1 zugeführten Wellbandes 22 in der vorgewellten Form. Als Ausgangsmaterial wird z. B. ein von einer hier nicht dargestellten Vorrats- spule ablaufendes ungewelltes Band 21 verwendet, das durch zwei zahnradähnliche, drehbare Wellungs- räder 3 und 4 in den vorgewellten Zustand 22 gebracht wird. Das Rohr 1 liegt auf einer unteren Elektro- de 5 auf.
Zur Herstellung der Punktschweissverbindung zwischen Wellband 2 und Rohr 1 wird ein drehbar gelagerter Elektrodenstern 6 verwendet, dessen Elektrodenspitze oder Schneide 61 bei der in Fig. 1 ge- zeigten Produktionsphase das Wellbandtal 7 am Rohr 1 anschweisst, wobei die Elektrodenkraft E ausgeübt wird. Um das vorgewellte Wellband 22 dem Rohr 1 zuzuführen, ist eine z. B. kastenförmige Führung- rinne 10 vorgesehen.
Nach Beendigung der Punktschweissung bewegen sich sowohl das Rohr 1 wie der Elektrodenstern 6 in
Pfeilrichtung weiter. Wenn sich das schon teilweise berippte Rohr 1 etwa bis zu der in Fig. 2 dargestell- ten Lage bewegt hat, kann die Elektrodenspitze 61 im Verlauf der weiteren Drehung des Elektrodenster- nes 6 an der zuletzt geschweissten Wellbandschlaufe neben dem Wellbandtal 7 vorbcikommen, ohne die
Schlaufe zu berühren. In dieser Stellung kann das Rohr 1 so lange stehen bleiben, bis sich die Mittel- achse der Elektrodenspitze 62 der Verbindungsgeraden zwischen den Achsen des Elektrodensternes 6 und des Rohres 1 genähert hat, wobei die Wellbandschlaufe 9 durch die vordere Flanke der Elektrodenspitze 62 zusammengedrückt wird.
In diesem Zeitpunkt oder kurz vorher wird das Rohr 1 so weit pilgerschrittartig zurückgedreht, dass der Abstand zwischen Wellbandtal 7 und Wellbandtal 8 der vorgesehenen endgültigen
Teilung des Wellbandes auf dem Rohr 1 entspricht. Nunmehr kann das Wellbandtal 8 durch die Elektro- denspitze 62 am Rohr 1 angeschweisst werden, worauf sich der ganze eben beschriebene Vorgang wiederholt und das nächste Wellbandtal mittels der Elektrodenspitze fi auf das Rohr aufgeschweisst wird. Gleich- zeitig drehen sich auch die Wellungsräder 3 und 4 um je eine Welle weiter.
Besonders einfache Bewegungen ergeben sich für den Elektrodenstern dann, wenn er sich gleichförmig dreht. Es werden in diesem Fall alle ungleichförmigen Bewegungen, die zum Zusammendrücken der vorgewellten Wellbandschlaufen erforderlich sind, durch den Antrieb der Wärmeübertragungswand ausgeführt.
Bei andern Ausführungsbeispielen, die nachstehend noch erläutert werden sollen, kann es auch vorteilhaft sein, nicht den Elektrodenstern, sondern die Wärmeübertragungswand gleichförmig zu bewegen und die erforderlichen ungleichförmigen Bewegungen durch den Elektrodenstern ausführen zu lassen.
Die bei der Beschreibung des Verfahrens gemäss Fig. 1 und Fig. 2 erwähnte pilgerschrittartige Rückwärtsbewegung der Wärmeübertragungswand ist dann auszuführen, wenn die Höhe der Wellbandschlaufen und deren Neigung im Verhältnis zur Wellenlänge a des an der Wärmeübertragungswand angeschweissten Bandes so gross ist, dass bei Weiterbewegung der Wärmeubertragungswand um einen nur der Wellenlänge a entsprechenden Betrag die Elektrodenspitze, die die jeweils letzte Schweissung ausgeführt hat, bei der zur Durchführung des nächsten Schweissvorganges erforderlichen Weiterdrehung die zuletzt geschweisste Wellbandschlaufe berühren würde.
Die pilgerschrittartige Rückwärtsdrehung kann verkleinert oder unter Umständen ganz vermieden werden, wenn die Elektrodenspitzen jeweils unmittelbar nach Ausführung des Schweissvorganges vom Wellband um einen gewissen Betrag abgehoben werden.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3, das ähnlich wie Fig. 1 die Phase des Verfahrens zeigt, in der das Wellband angeschweisst wird, kann die pilgerschrittartige Rückwärtsbewegung vermieden werden, eventuell auch in Verbindung mit einem gewissen Abheben der Elektrodenspitze. Das mit dem Wellband 2 zu versehende Rohr 1 liegt auf der unteren Elektrode 11 auf. Die Verbindungsgerade zwischen dem Mittelpunkt des Elektrodensternes 12 und der Punktschweissstelle zwischen Elektrodenspitze 122 und Wellbandtal 14 geht in ihrer Verlängerung am Mittelpunkt des Rohres 1 vorbei. Dadurch entsteht bei der Schweissung ein Moment von der Grösse E'. e' bzw. E". e", das aufgenommen werden muss.
Vor dem in Fig. 3 dargestellten Schweissvorgang wurde mittels Elektrodenspitze 121 das Wellbandtal 13 angeschweisst. Anschliessend erfolgte eine Drehung des Rohres entsprechend dem Abstand zwischen Wellbandtal 13 und 14 zu der in Fig. 3 gezeigten Lage. In dieser Lage wird das Rohr 1 bis zum Beginn des Schweissvorganges, bei dem die Elektrodenspitze 122 in Tätigkeit tritt, festgehalten. Durch die versetzte Anordnung von Rohr 1 und Elektrodenstern 12 kann sich in dieser Lage des Rohres die Elektrodenspitze 121 an der Wellbandschlaufe 15 vorbeibewegen, während die Wellbandschlaufe 16 durch die vordere Flanke der Elektrodenspitze 122 in ihre endgültige Lage relativ zum Rohr 1 gedrückt wird. Ähnlich wird beim nächsten Schweissvorgang verfahren, bei dem die Elektrodenspitze 123 in Tätigkeit tritt.
Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, das bis auf die ZufUhrung des Wellbandes dem vorausgehenden, in Fig. 3 beschriebenen Beispiel gleich ist. Lediglich die Faltung der jeweils nächsten Well-
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bandschlaufe erfolgt unmittelbar aus dem ungebogenen Zustand 21 in die endgültige Lage relativ zur
Wärmeübertragungswand mit Hilfe eines um den Zapfen 18 drehbaren Schwinghebels 17, dessen Stift 19 sich längs des Winkelweges f zwischen den Endpunkten c und d bewegt und hiebei die Faltung der zu schweissenden Wellbandschlaufe vornimmt.
Der die Faltung des Wellbandes 21 bewirkende Stift 19 wird vielfach zweckmässig axial verschieb- bar ausgeführt, um die Rückwärtsbewegung des Schwinghebels 17 vornehmen zu können, wenn die An- schweissung des jeweils zuletzt geschweissten Wellbandtales an der Wärmeübertragungswand erfolgt ist.
Fig. 5 und 6 zeigen ein weiteres AusfUhrungsbeispiel in zwei Rissen. Die ebene Wärmeübertragungs- wand 20 wird mittels des Elektrodensternes 23 mit Wellbändern 21 berippt, die Im vorgewellten Zustand
212 zugeleitet werden. Nach der Schweissung mittels der Elektrodenspitze 231 wird der Elektrodenstern derart axial nach vorne bzw. nach rechts verschoben, dass er mit dem Wellband ausser Eingriff kommt, nunmehr so weit gedreht, wie es etwa der in Fig. 5 und 6 gestrichelt eingezeichneten Lage des Elektro- densternes, der in dieser Lage mit 23'bezeichnet ist, entspricht.
Von dieser Stellung aus kann er dann axial nach hinten bzw. links geschoben werden, wodurch er mit dem Wellband in Eingriff kommt und bei seiner weiteren Drehung die mittels der Elektrodenspitze 232 zu schweissende Wellbandschlaufe in ihre endgültige Lage relativ zur WärmeUbertragungswand 20 drückt. Die untere Elektrode 22 ist hier als
Rollenelektrode ausgebildet.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem eine ebene WärmeUbertragungswand bzw. ein schmales Band 24 mit auf einer Führungsschiene 29 vorgewellt zulaufenden Wellbandrippen versehen und über eine zylindrische Rollenelektrode 26 während der Verschweissung mittels des Elektrodensternes 28 elastisch oder plastisch gebogen und anschliessend durch die Zugkraft K wieder geradegezogen wird. Die beiden Rollen 27 dienen dazu, die für die Formänderung erforderlichen Gegenkräfte zur Zugkraft K aufzunehmen.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass durch die starke Krümmung der Wärmeübertragungswand während des Schweissens die relativen Bewegungsvorgänge zwischen Elektrodenstern und Wärme- Ubertragungswand ähnlich einfach wie bei einem Rohr zu gestalten sind. Das Band kann nachträglich mit der nicht berippten Seite mit einer WärmeUbertragungswand verbunden werden.
Noch kleinere Krummungsradien während des Schweissens und damit grössere Wellbandhöhen 31 lassen sich mit der Anordnung gemäss Fig. 8 erzielen. Hiebei dreht sich die untere Elektrode 32 nicht im Sinne der Bewegung der WärmeUbertragungswand 30, sondern quer dazu. Mit 33 sind die Spannrollen, mit 34 die seitlichen Führungsanschläge bezeichnet.
Bei den vorstehend aufgeführten Anwendungsbeispielen war ein Elektrodenstern verwendet worden, der aus einer mit Aussparungen versehenen Rollenelektrode besteht. In manchen Fällen kann jedoch eine Anordnung vorteilhaft sein, bei der gemäss Fig. 9 der Elektrodenstern aus Einzelelektroden 36 besteht, die in der gemeinsamen Nabe sternförmig beweglich angebracht sind. Bei diesem Beispiel wird das Rohr 1 mit einem Wellband versehen, das in vorgewellter Form 22 zuläuft und auf der unteren Elektrode 5 aufliegt. Mit 37 ist ein nicht mitrotierender Nockenkörper bezeichnet, der jedoch periodisch gewisse Drehbewegungen mit wechselnder Richtung um einen bestimmten Winkelbetrag ausführen kann. Bei der in Fig. 9 wiedergegebenen Stellung wird eine Wellbandschlaufe mit dem Rohr 1 verschweisst.
Anschliessend dreht sich die Nabe 35 mitsamt den Einzelelektroden 36 weiter, während der Nockenkörper 37 stehen bleibt. Sobald sich die Einzelelektroden 36 an der Steuerkante 38 des Nockenkörpers vorbeibewegt haben, werden sie durch nicht dargestellte, an sich bekannte Mittel, z. B. Zugfedern, magnetisch oder durch eine mechanische Führungsbahn od. dgl., radial nach innen gezogen. Durch die einer Spirale ähnliche Formgebung des Nockenkörpers 37 werden die Einzelelektroden wieder radial nach aussen bewegt, so dass sie vor der Schweissung das vorgewellte Wellband 22 falten können.
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