<Desc/Clms Page number 1>
Schweissmaschine zum automatischen Schweissen mindestens teilweise krummlinig verlaufender Nähte
Die Erfindung betrifft eine Schweissmaschine zum automatischen Schweissen mindestens teilweise krummlinig verlaufender Nähte, insbesondere Schweissmaschinen zum Konturnahtschweissen von Blech- radiatoren.
Es sind schon Maschinen zum Schweissen von Konturnähten von Blechradiatoren konstruiert worden.
Diese sind aber nicht automatisch, da die Ecken der Blechradiatoren von Hand gefühp werden müssen. Es sind automatische Maschinen gebaut worden, welche jedoch infolge unzweckmässiger Konstruktion und mangelhafter Steuerung sich in der Praxis nicht bewährten. Auch war die Arbeitsgeschwindigkeit viel zu klein und die Schweissqualität ungenügend.
Die Erfindung bezweckt die Herstellung einer Schweissmaschine, welche erlaubt, nichT geradlinige Schweissnähte, insbesondere Konturnähte an Blechradiatoren, herzustellen. Die erfindungsgemässe Schweissmaschine ist gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegung des Werkstückes, welche Steuervorrichtung einen Pantographenteil mit einer Schablone aufweist, deren Steuerkurve durch eine Folge von Zähnen gebildet ist, ferner gekennzeichnet durch ein mit diesen Zähnen kämmendes Ritzel mit einstellbarer, konstanter Drehzahl und zwecks Veränderung der Schweissgeschwindigkeit für krummlinig verlaufende Schweissnähte durch ein vorbestimmtes Verhältnis der Krümmungsradien von Schweissnaht und Zahnstangen, welches kleiner als eins ist, sowie durch Steuerelemente, z. B.
Steuerleisten, -nocken od. dgl., zum Verändern der Schweissstromstärke und der Punktfrequenz.
Die Erfindung wird anschliessend an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben :
Es zeigen :
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Schweissmaschine von vorn, Fig. 2 eine Seitenansicht der Maschine nach Fig. 1 teilweise im Schnitt, mit weggelassenen Teilen, Fig. 3 eine Vorderansicht der Maschine nach Fig. 1 mit weggebrochenen und geschnittenen Teilen, Fig. 4 einen Ausschnitt der Maschine nach Fig. 1 in Draufsicht, Fig. 5 eine Einzelheit der Maschine in Ansicht.
Die in den Fig. 1-5 dargestellte, automatische Schweissmaschine dient dem Schweissen von Konturnähten von Blechradiatoren.
Die Schweissmaschine besitzt den eigentlichen Sehweissteil l, einen elektronischen Steuerteil 2, welcher die Punktfrequenz und den Schweissstrom gemäss vorwählbarem Programm steuert, sowie einen Antriebsteil 3 im Fuss der Schweissmaschine und eine Steuervorrichtung 5, welche erlaubt, eine Schweissnaht vorbestimmter Kontur automatisch auszuführen.
Am Schweissteil l befinden sich zwei Schweissrollen 6 und 7, die in Rollenköpfen 8 und 9 drehbar gelagert sind. Die beiden Schweissrollen 6 und 7 bilden die beiden Elektroden der Schweissmaschine. Die Rolle 7 im Rollenkopf 9 ist in der Maschine pneumatisch heb- und senkbar angeordnet, während die untere Rolle 6 drehbar aber fest gelagert ist.
Am elektronischen Steuerteil 2, auf den in der Folge nicht wei-er eingegangen wird. befinden sich Knöpfe 10, welche zum Vorwählen eires Programmes dienen, d. h. z. B. der Schweissstromstärke und Schweisspunktfolge. Der mechanische Antriebsteil 3 besitzt ein Vorschubgetriebe 11, das über eine Kar-
<Desc/Clms Page number 2>
danwelle 12 mit einem Kegelgetriebe 13 verbunden ist. Auf dessen Ausgangsseite sitzt ein Ritzel 14. Das
Vorschubgetriebe 11 kann stufenlos einstellbar sein. Einer gewissen Einstellung entspricht eine entspre- chende, konstante Drehzahl des Ritzels 14. Dieses Ritzel 14 des Antriebsteils 3 kämmt mit Zähnen 15 von Zahnstangen 16-19, welche durch vier Zahnkreissegmente von je 900 zu einem geschlossenen Zahn- viereck verbunden sind und die Steuerkurve der Schablone darstellen.
Dieses Zahnviereck (s. 17a und
18a) ist an einer Schablonenplatte 20 befestigt, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Auf der Platte 20 sind vier einzelne Steuerleisten 21-24 angebracht. In der Mitte der Platte 20 ist ein Zapfen 25 mit dieser verbunden, an dessen oberem Ende mittels eines Bolzens 26 ein Tisch 27 befestigt ist. Der Tisch 27 trägt zwei Zentrierzapfen 28 und 29. Der Zapfen 25 lagert in einer Büchse 30, die mittels zweier Arme 31 und 32 mit einer zweiten Büchse 33 verbunden ist, die ihrerseits auf zwei Kegellagern 34 und 35 drehbar ruht. Ein Träger 36 dieser Kegellager 34,35 ist seinerseits mit einem im Rahmen der Schweissmaschine drehbar gelagerten Rahmen 37 verbunden.
Die Platte 20, der Tisch 27, der Zapfen 25, die Büchse 30 mit den Armen 31 und 32, die zweite Büchse 33, der Träger 36 mit den Kegellagern 34 und 35 und der Rah- men 37 bilden ein Pantographensystem.
Auf der dem Antriebsritzel 14 gegenüberliegenden Seite des Zahnkranzes befindet sich als Gegenlager eine drehbare Rolle 38 auf einem Zapfen 39 des Kegelgetriebes 13 sowie ein Auflager 43a.
Auf der Unterseite besitzt der Zahnkranz einen Auflaufnocken 40, welcher zum Betätigen eines
Schalters 41 dient. Dieser Endschalter 41 schaltet den Schweissstrom, sowie den Vorschub aus, d. h. das
Ritzel 14. bzw. den Motor des Vorschubgetriebes 11.
Neben dem Kegelgetriebe 13 ist an einem Arm 42 des Maschinenrahmens schwenkbar ein Kipphe- bel 43 angeordnet, dessen einer Arm unter dem Druck einer Feder 44 steht und dessen anderer Arm an einem Kleinschalter 45 anliegt. Am abgefederten Hebelarm liegt der Kipphebel 43 an der Steuerleiste 21, welche ihn am Schwenken im Uhrzeigersinn (Fig. 4) und am Betätigen des Kleinschalters 45 hindert, an.
Wie in Fig. 5 ersichtlich, ist am Unterarmsupport ein um einen Zapfen 46 schwenkbarer Arm 47 befestigt, an dessen anderem Ende 48 eine Rolle 49 drehbar gelagert ist. Die Rolle 49 läuft auf der Innenseite der Steuerleiste 21. Als Gegenlager dient ein als Gleitlager ausgebildetes Plättchen 50, welches an einem Kipphebel 51 befestigt ist. Der Hebel 51 und der Arm 47 sind mittels einer Zugfeder 52 miteinander verbunden.
Der mit der Schweissrolle 7 versehene, pneumatisch heb-und senkbare Teil besitzt eine Steuerschiene 53, welche mittels einer Flügelschraube 54 an diesem Teil in der Höhe verstellbar befestigt ist. Das obere Ende 55 der Steuerschiene dient der Betätigung eines Schalters 56, während eine Schulter 57 des heb-und senkbaren Teils einen weiteren Schalter 58 schaltet.
Im Maschinenrahmen befindet sich ferner ein Starterknopf 59. Eine gleichbleibende Schweissnaht wird durch die konstant bleibende Breite der Schweissrollen 6 und 7 erreicht, welche durch mittels Federn (nicht dargestellt) angepresste Fräserrollen 60 fortlaufend auf konstante Breite nachgearbeitet werden. Die Fräserrollen 60 werden durch die Schweissrollen 6,7 angetrieben.
Die Schweissmaschine arbeitet folgendermassen :
Zwei gleiche Blechteile 70 und 71, welche zu einem Radiatorenelement zusammenzuschweissen sind, werden in der in Eig. 1 ersichtlichen Lage aufeinandergelegt und auf die beiden Zentrierzapfen 28 und 29 gesteckt. Am elektronischen Steuerteil 2 sind mittels den Knöpfen 10, die für die Schweissung dieser Radiatorenelemente nötigen Schweissdaten eingestellt. Auch der von Hand verstellbare Variator des Vorschubgetriebes 11 befindet sich in einer der gewünschten Schweissgeschwindigkeit entsprechenden Lage.
Durch Drücken des Starterknopfes 59 wird die Maschine in Betrieb gesetzt. Der Rollenkopf 9 mit der Schweissrolle 7 wird pneumatisch abgesenkt, bis die Rolle 7 das Werkstück 70,71 mit dem vorbestimmten Schweissdruck auf die untere, feste Schweissrolle 6 presst. Bei Erreichung dieser Rollenlage wird über einen Differentialdruckschalter (nicht dargestellt) der Motor des Vorschubgetriebes 11 in Drehung versetzt und damit das Ritzel 14. In Fig. 1 ist die Ausgangslage des Pantographen dargestellt. Durch die Drehung des Ritzels 14, welches mit der Zahnstange 16 kämmt, wird die Schablonenplatte 20 mit dem Zapfen 25 und dem Tisch 27, auf welchem in beschriebener Weise das zusammenzuschweissende Radiatorenelement 70,71 liegt, gradlinig nach rechts (Fig. 1) bewegt.
Gleichzeitig werden die stromführenden Rollen 6 und 7 durch das sich bewegende Schweissgut 70,71 angetrieben. Während dieser geradlinigen Bewegung liegt der Kipphebel 43 an der Steuerleiste 21 an, und der Kleinschalter 45 befindet sich in seiner Öffnungslage. Dieser Kipphebel 43 dient, wie anschliessend beschrieben wird, der Umsteuerung des Schweissprogrammes.
<Desc/Clms Page number 3>
Die zwangsläufige Gradführung der Platte 20 und mithin des Tisches 27 mit dem Radiatorenelement 70,71 wird durch die Rolle 38 am Kasten des Kegelgetriebes 13 sowie durch das Auflager 43a sihergestellt.
Die Steuerleisten 21-24 besitzen zusätzlich die Funktion von Führungsleisten, an welchen wechselweise in im folgenden beschriebener Weise die Rolle 49 und das Plättchen 50 des um einen Zapfen 51a schwenkbaren Kipphebels 51 anliegen. Dieses Führungssystem kann mittels einer Stellschraube (nicht dargestellt) verschwenkt werden. Es ist daher möglich, die Bewegung des Radiatorenelementes 70,71 gegen- über der durch die beiden Stirnflächen der Rollen 6 und 7 gelegten, auf ihren Drehachsen senkrecht stehenden Ebene, der Schweissebene, unter einem vorbestimmten Winkel zu bewegen. Es hat sich diese Einstellung als nötig erwiesen, da bei absolut paralleler Führung der Radiatorenelementlängsachse zur Schweissebene die Schweissnaht nach aussen abläuft.
Mittels der erwähnten Stellschraube kann das Führungssystem derart geschwenkt werden, dass die Schweissrollen 6 und 7 die Tendenz haben, in das Radiatorenelement 70, 71 hineinzulaufen. Damit wird ein Auslaufen der Schweissnaht verhindert.
Wenn die Platte 20 sich annähernd in ihrer einen Endstellung befindet (ganz rechts in Fig. 1), unmittelbar vor dem Übergang der Zahnstange 16 in das Zahnkreissegment 16a, läuft das Ende der Steuerleiste 21 vom Auflager 43a ab, und der Kipphebel 43 schnappt unter dem Druck der Feder 44 im Uhrzeigersinn (Fig. 4) in seine andere Endlage, wobei er den Kleinschalter 45 betätigt. Dieser steuert das Schweissprogramm, d. h. Schweissstromstärke und Punktfrequenz, entsprechend einer verringerten Vorschubgeschwindigkeit des Radiatorenelementes 70,71 während dessen Drehbewegung, um.
Die Herstellung der Schweissnaht in den Ecken des Radiatorenelementes muss infolge der auftretenden Massenkräfte
EMI3.1
behaltung der Drehzahl des Ritzels 14 zwangsläufig dadurch erreicht, dass der Krümmungsradius der
Zahnkreissegmente 16a-19a grösser gewählt wird, als der Krümmungsradius der Schweissnaht, also z. B.
2, 5 mal grösser.
Das hintere Ende der Steuerleiste 21 geht am Kipphebel 43 vorbei, wenn das Ritzel 14 mit dem Zahnkreissegment 16a in Eingriff gelangt. Infolge der verringerten Schweissvorschubgeschwindigkeit muss das Schweissprogramm (Stromstärke und Punktfrequenz) geändert werden, da sonst eine Überhitzung der Naht entsteht. Diese Umstellung wird durch die Betätigung des Schalters 45 gesteuert. Im Moment, in welchem das Ritzel vom Zahnsegment 16a auf die Zahnstange 17 übergeht, läuft die Führungsleiste 22 auf den Kipphebel 43 auf, und dieser wird entgegen dem Druck der Feder 44 in seine in Fig. 4 ersichtliche Lage zurückgeschwenkt, wobei er den Schalter 45 entlastet, welcher das Schweissprogramm entsprechend der höheren, geradlinigen Schweissgeschwindigkeit wieder auf seine höheren Werte zurückschaltet.
Dieses Spiel wiederholt sich bei den drei andern Ecken. In der letzten Phase kämmt das Ritzel 14 wieder mit der Zahnstange 16, und der Kipphebel 43 liegt an der Steuerleiste 21 an. Sobald nun der Auflaufnocken 40 auf den Endschalter 41 aufläuft, betätigt er diesen. Der Schweissstrom wird unterbrochen und der Vorschub ausgeschaltet, d. h. der Motor des Vorschubgettiebes 11 wird stromlos. Gleichzeitig erfolgt die Umsteuerung des pneumatischen Antriebssystems, und der obere Teil mit der Schweissrolle 7 wird angehoben.
Das Radiatorenelement ist fertig geschweisst, und es kann von den Zentrierzapfen 28 und 29 abgehoben werden. Um an den Endstellen der Schweissnaht ein Dichthalten des Elementes absolut sicherzustellen, müssen sich diese Nahtteile überlappen. Die Überlappung wird dadurch erreicht, dass während des pneumatischen Anhebens des oberen Teiles mit der Schweissrolle 7 der Antriebsmotor des Vorschubgetriebes 11 umgesteuert wird, so dass das Ritzel 14 die Platte 20 nach links (Fig. 1) bewegt. Die Umsteuerung erfolgt durch die Steuerschiene 53, welche den Schalter 56 betätigt. Dieser bewirkt das Umsteuern des Antriebsmotors. Sobald die Schulter 57 den Schalter 58 schaltet, erfolgt wieder die Umschaltung des Motors und dessen Abstellen.
Durch Verstellen der Schiene 53 kann die Überlapplänge der Schweissnaht eingestellt werden, d. h. der Weg, um welchen die Platte 20 vor der nächsten Schweissung nach links (Fig. 1) zurücklauft. Beim nächsten Zyklus wird gleich zu Beginn der Schalter 41 durch den Nocken 40 in seine Ausgangslage geschaltet, so dass beim nächsten Betätigen des Schalters 41 der Schweissstrom und der Vorschub abgestellt werden.
Die in Fig. 5 dargestellte Einrichtung verhütet ein Zurückwerfen der Platte 20 nach dem Wenden um 900. Der Kipphebel 51 bildet mit dem an der Platte 20 und der Steuerleiste 21 bzw. 22,23 oder 24 anliegenden Plättchen 50 einen federnden Auffanganschlag.
Die Schweissgeschwindigkeit kann mittels des Vorschubgetriebes stufenlos bis auf ungefähr 5 m/min
<Desc/Clms Page number 4>
gesteigert werden. Der ganze Unterarmsupport mit dem angebauten Pantographen ist in der Höhe ver- stellbar, so dass der Rollenverschleiss kompensiert werden kann.
Auch die Platte 20 mit dem Zahnrahmen und den Steuerleisten kann ausgewechselt werden, ebenso der Tisch 27. Dies erlaubt ein Schweissen verschiedener Radiatorenelementlängen und-breiten.
DieÜberlappungslänge der Schweissnahtenden ist in den Grenzen zwischen 0 und zirka 15 mm ein- stellbar.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Schweissmaschine zum automatischen Schweissen mindestens teilweise krummlinig verlaufender
Nähte, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (5) zum Steuern der Bewegung des Werkstückes (70.
71), welche Steuervorrichtung einen Pantographenteil mit einer Schablone (16-24) aufweist, deren
Steuerkurve durch eine Folge von Zähnen gebildet ist, ferner durch ein mit diesen Zähnen kämmendes
Ritzel (14) mit einstellbarer, konstanter Drehzahl und zwecks Veränderung der Schweissgeschwindigkeit für krummlinig verlaufende Schweissnähte durch ein vorbestimmtes Verhältnis der Krümmungsradien von
Schweissnaht und Zahnstangen, welches kleiner ist als eins, sowie durch Steuerelemente, z. B. Steuer- leisten, -nocken od. dgl. (21-24, 43-45) zum Verändern der Schweissstromstärke und der Punktfrequenz.