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Automatische Schweissmaschine für die Stumpfschweissung von breiten Bändern oder Blechen bzw. für die Überlapptschweissung in einer Schutzgasatmosphäre
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Bleche oder Bänder in die Schweissposition, sondern auch das Ausschneiden dieser Kerben, was vorteilhaft vor der Schweissung geschehen soll, sichert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Schweisseinrichtung zu schaffen, die alle diese Leistungen in einem Arbeitszyklus sichert, d. h. das Anschlagen, Zentrieren, Einspannen der Bänder oder Bleche, sowie auch das Ausschneiden der erwähnten Kerben, wobei die Lage der Kerben, nicht im voraus für verschiedene Band- oder Blechbreiten eingestellt werden muss, sondern automatisch in gegebenen Toleranzgrenzen so geregelt wird, dass bei jedem Schnitt der Kerben eine konstante Entfernung ihrer Konturen von den zusammenschweissenden Band- oder Blechenden, sowie auch eine konstante Tiefe der Kerben nach der bestimmenden Breite eines der Bleche oder Bänder eingehalten wird.
Die erfindungsgemässe automatische Schweisseinrichtung besteht aus festen und beweglichen Teilen, die mit den Einrichtungen für das Einschieben, Zentrieren und Einspannen der zu schweissenden Bänder oder Bleche in die Schweissposition und für die Herstellung der Entlastungskerben versehen sind. Weiter enthält die automatische Schweissmaschine eine entsprechende Schweissvorrichtung für die Durchführung von Schweissverbindungen zweier Band- oder Blechstücke, z. B. eine Schutzgas-Lichtbogenschweissvor- richtung.
DerfesteTeilderEinrichtung gemäss der Erfindung besteht aus einer Grundplatte, worauf eine Viersäulen-Konstruktion steht, die den festen Tragrahmen trägt. Dieser Tragrahmen ist mit einer Bahn für die Bewegung des Wagens mit der Schweissvorrichtung und mit einer Längsöffnung für die Einschiebung des Schweisskopfes an die Enden der zu schweissenden Bänder oder Bleche und für seine Bewegung bei der Schweissung versehen. Der feste Rahmen ist weiter mit Ansätzen oder entsprechend geformten Flächen versehen, die für die Einspannung der zu schweissenden Band- oder Blechenden durch ihre Andrückung an diese Flächen mit Hilfe des beweglichen Schweisstisches bestimmt sind.
Für die Zentrierung der Bleche oder Bänder in die richtige Lage für die Schweissung ist der erwähnte Tragrahmen quer zu der Längsachse der Bänder oder Bleche mit verstellbaren Anschlägen, die durch spezielle Zentriervorrichtungen gesteuert werden, versehen. Diese Zentriervorrichtungen werden in bekannter Weise, z. B. hydraulisch betätigt. Die Anschlagflächen dieser Anschläge sind für das eine und andere Blech- oder Bandstück gegenseitig in senkrechter Richtung überlappt, d. h. vertikal verschoben. Für die Herstellung von Kerben an den Seitenkanten der Bänder oder Bleche ist der feste Tragrahmen weiter mit Kerbwerkzeugen versehen, die aus einem oberen und einem unteren Teil bestehen. Diese Kerbwerkzeuge sind mit Hilfe der angeführten Zentriervorrichtung quer zu der Längsachse der zu schweissenden Bänder oder Bleche verstellbar.
Der bewegliche Teil der Einrichtung der Erfindung ist in den vier Säulen des festen Teiles, die auf der Grundplatte gelagert sind, geführt. Dieser bewegliche Teil weist den Schweisstisch auf, der für das Andrücken der zu schweissenden Bänder oder Bleche an den festen Tragrahmen und für die Ausführung der Schneidbewegung der Kerbwerkzeuge bei der Herstellung der Kerben in den Seitenkanten der Bänder oder Bleche bestimmt ist. Weiter besteht der bewegliche Teil der Einrichtung aus zwei Seitenrahmen, die mit Haltezylindern versehen sind, die zur Fixierung der Lage der zu schweissenden Werkstükkehinsichtlich der Schweissnaht bestimmt sind. Die senkrechte Bewegung des Schweisstisches wird durch bekannte Einrichtungen. z.
B. hydraulische Walzen durchgeführt, wobei von der Bewegung des Schweisstisches die Bewegung der beiden Seitenrahmen abgeleitet wird.
Ausführlicher ist die automatische Schweissmaschine der Erfindung an Hand des Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen beschrieben und erläutert, in denen die Maschine in der Lage vor dem Beginn eines Arbeitszyklus dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt die automatische Schweissmaschine der Erfindung im Querschnitt durch die in Fig. 2 gekennzeichnete Ebene A-A. Fig. 2zeigtdie Maschine in Seitenansicht und teilweise im Schnitt durch die in Fig. 1 gekennzeichnete Ebene B-B. Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen Ausführungen der querverstellbaren Anschläge, welche entweder-wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt-zweiteilig sind oder einteilig, wie es in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht ist. Die zu schweissenden Bänder oder Bleche sind dabei entweder für eine Stumpfschweissung in den Fig. 3 und 5 oder für ein Überlapptschweissen in den Fig. 4 und 6 vorbereitet.
Die gezeigte automatische Schweisseinrichtung der Erfindung besteht aus einer Viersäulen-Konstruktion mit Grundplatte 1 und festem Tragrahmen 2, zwischen denen ein senkrecht beweglicher Schweisstisch 3 und zwei ebenfalls senkrecht bewegliche Seitenrahmen 4 ovaler Form mit Hilfshaltezylindern 5 und Führungswalzen 6 angebracht sind. Der Schweisstisch 3 und die Seitenrahmen 4 sind verschiebbar auf den die Grundplatte 1 und festen Tragrahmen 2 verbindenden Säulen 21 so gelagert, dass bei der Bewegung des Schweisstisches 3 nach oben dieser auch die
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Seitenrahmen 4 bei der Umstellung der zu schweissenden Werkstücke in die Schweissposition mit sich trägt.
Der feste Rahmen 2 stellt eine Einheit das und ist in der Mitte seines oberen Teiles mit einer Längsausnehmung 28 für das Einschieben und Bewegen des Schweisskopfes 7 während des Schweissens der Band- oder Blechenden 30 versehen. Der feste Tragrahmen 2 ist weiter an seinem unteren Teil mit Ansätzen 27 versehen, die elastisch oder fest sind und zum Festhalten der beiden Enden der Bänder oder Bleche 30 in der Schweissposition durch die Wirkung des beweglichen Schweisstisches 3 dienen. Die Ansätze 27 können vorteilhaft durch entsprechende Formgebung des festen Rahmens 2 durch Angiessen hergestellt oder durch Anschweissen mit diesem verbunden sein.
Die obere Seite des Tragrahmens 2 weist einen Bahnkörper 29 für die Lagerung und Bewegung eines Schweisswagens 8 mit dem Schweisskopf 7 entlang der herzustellenden Schweissverbindung auf. Als Schweisskopf 7 werden gebräuchliche Schweissköpfe für die Schutzgas-Lichtbogenschweissung (z. B. in Kohlendioxyd) verwendet. Es können jedoch auch andere Schweissköpfefür Lichtbogenschweissung, die im Falle einer andern Schweisstechnologie gebraucht werden, in Anwendung kommen.
Die senkrechte Bewegung des Schweisstisches 3 bewirken die hydraulischen Hauptzylinder 9.
Der Schweisstisch 3 hat eine bei Bedarf leicht auswechselbare Schweissunterlage 10 mit einer Tragkühlleiste 11. Auf dem Schweisstisch 3 ist weiter die Vorschubeinrichtung 12 für die Schweissbeilageplatten 31 angebracht, die am Anfang und Ende der Schweissung an die Werkstücke angelegt werden. Der Vorrat der Beilageplatten ist in einem Speicher 13 gelagert. Die Vorschubeinrichtung 12 der Beilageplatten 31 besteht aus einem Arm 23, aus einem Begrenzungsanschlag 24 und aus Endschaltern für den Vorschub. Der Arm 23 wird durch einen Vorschubmechanismus, z. B. hydraulischezylinder, bewegt. DieVorschubeinrichtung 12 der Beilageplatten 31 ist so konstruiert, dass der Arm 23 durch die bei der Einschliessung des Bandes oder Bleches zwischen den festen Tragrahmen 2 und die obere Platte des Schweisstisches 3 entstandene Spalte hindurchgehen kann.
Der Arm 23 ist weiter mechanisch dadurch entlastet, dass der elastisch mit dem Begrenzungsanschlag 24, welcher sich fest auf die Seiten des schon eingeschlossenen Bandes oder Bleches 30 stützt, verbunden ist. Durch diese elastische Verbindung des Armes 23 mit dem Begrenzungsanschlag 24 wird auch das automatische Einholen der Beilageplatten 31 an die Ränder der zu schweissenden Stücke bei ungleichen Breiten der Bänder oder Bleche erzielt.
Zwischen dem festen Rahmen 2 und dem Schweisstisch 3 sind die waagrecht verstellbaren Kerbwerkzeuge 14 angeordnet und weisen für die Band- oder Blechenden Anschläge 15 auf.
Die Kerbwerkzeuge 14 bestehen aus einem oberen am Tragrahmen 2, diesen stets berührend aufgehängten Teil und einem unteren Teil, wobei der obere Teil vorteilhaft den Schneidstempel und der untere Teil die Matrize der gewünschten Kerbenform enthält. Es sind zwei Kerbwerkzeuge 14 für die beiden Seiten der Bänder oder Bleche 30 vorgesehen, wobei die Schneidkante auf beiden Seiten inForm einer Kerbe für beide Schweissstücke ausgebildet ist. Die Bewegung der Kerbwerkzeuge 14 ist über Hilfszugstangen 16 von den Zentrierelementen 17, die auf beiden Seiten des festen Tragrahmens paarweise gelagert sind, abgeleitet.
An den senkrecht beweglichen Seitenrahmen 4 sind an den Seiten zwei kurze Hilfstische 18, mit einer Rückführeinrichtung 19 zum Abstossen der Beilageplatten 31 nach Anfertigung der Schweissverbindung, und entsprechend geformte Anlaufkanten 20 für den richtigen Vorschub der Bänder oder Bleche zwischen die Führungswalzen 6 sowie auch feste senkrechte Anschläge 25 angeordnet. Die senkrecht beweglichen Seitenrahmen 4 sind auf den Säulen 21 der Grundkonstruktion geführt und von unten durch die Böcke 22, die fest mit der Grundplatte 1 verbunden sind, unterstützt. Der Schweisstisch 3 ist gleichfalls auf den Säulen 21 der Grundkonstruktion geführt.
Die erfindungsgemässe automatische Schweissmaschine für breite Bänder oder Bleche ist besonders geeignet für den Einsatz in kontinuierlichen Erzeugungs- und Verarbeitungsstrassen, wie es z. B. die Beizenstrassen sind. Der Arbeitszyklus der Maschinentätigkeit in einer solchen Strasse beginnt nach der Übergabe des senkrecht geschnittenen Endes des Ausgangsbandes oder Bleches an die Schweissmaschine von hinten. Zuerst verschieben sich die Zentrierelemente 17 und die durch diese mitgenommenen Kerbwerkzeuge 14 in die Ausgangsarbeitslage, d. h. auf das durch die Bandbreite gegebene Mass und die erlaubte Toleranz, ungefähr 20 mm vom Rand. Das vordere und hintere Paar der Zentrierelemente 17 ist selbständig auf bekannte Weise so bewegt, dass die einzelnen Zentrierelemente in der Transportrichtung des Bandes 30 zentrisch zu den Maschinenachsen sich verschieben.
Die Kerbwerkzeuge 14 sind in der Ausgangsarbeitslage im festen Kontakt mit dem Tragrahmen 2 und befinden sich oberhalb der freien Fläche des Schweisstisches 3 ausserhalb des Raumes des Speichers 13 der Beilageplatten 31. Gleichzeitig mit den Kerbwerkzeugen 14 sind in die Arbeitslage auch die An-
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schläge 15 verschoben. Die Anschläge 15 sind entweder zweiteilig, wobei der eine Teil in die obere und der andere Teil in die untere Hälfte des verlagerten Endes des Kerbwerkzeuges 14 eingesetzt ist, oder aus einem Stück gefertigt, mit in der Höhe verschiebbaren Anschlagsflächen, wobei der Anschlagteil in einer Hälfte des verlängerten Endes des Kerbwerkzeuges 14 fest eingespannt ist, während die andere Hälfte freie Bewegungsmöglichkeit hat.
Diese Anordnung des Anschlages 15 erlaubt das Ende des Ausgangsbandes oder Bleches 30 gleichzeitig auch auf die feste Abstützfläche direkt in der Achse der Schweissung (s. Fig. 5) anzuschlagen, oder auch nach Bedarf eine Überlapptverbindung (s. Fig. 4 oder Fig. 6) auszubilden. Nach Einstellung der Ausgangsarbeitslage der Einrichtung werden die zu schweissenden Bänder oder Bleche 30 in die Einrichtung so eingeschoben, dass sie sich gegen die Anstossflächen der Anschläge 15 stützen. Die Bewegung der Bänder oder Bleche 30 bei der Anschlagoperation ist durch die Schleppeinrichtung der Bandstrasse gesichert.
Die Enden der Bänder 30 sind beim Anschlagen gegeneinander senkrecht verschoben. Diese Verschiebung wird beim Ausschneiden der Kerben oder beim Einspannen der Materialenden für die Schweissung ausgeglichen. Nach dem Anschlagen der Enden der Bänder oder Bleche 30 gegen die Anschläge 15 entsteht ihre abschliessende Zentrierung gegenüber den Transportachsen der Maschine mittels der Zentrierelemente 17 bei gleichzeitiger Einschiebung der Kerbwerkzeuge 14 in die Schneidlage. Die Kerbwerkzeuge 14 sind mittels der Zugstangen 16 mit den Zentrierelementen 17 so verbunden, dass die Endlagen der Schneidkanten der Werkzeuge durch die Breite in den zugehörigen Toleranzgrenzen des engeren Bandes oder Bleches 30 aus den beiden zu schweissenden Werkstücken bestimmt sind.
Nach der Zentrierung der Bänder oder Bleche 30 erfolgt ihr festes Einspannen mittels der hydraulischenHaltezylinder 5 und anschliessend durch die senkrechte Bewegung der Hauptzylinder 9 und damit durch den mitgenommenen Schweisstisch 3 sowie durch die unteren Hälften der Kerbwerkzeuge 14, wobei gleichzeitig die Kerben ausgeschnitten werden. Die ausgeschnittenen Materialstücke fallen in die untere Hälfte der Kerbwerkzeuge 14, von wo sie automatisch beim nächsten Arbeitstakt der Maschine aus dem Schweisstisch 3 herausfallen. Das vorzeitige Herausfallen der ausgeschnittenen Stücke aus den Kerbwerkzeugen 14 ist durch die abkippbaren Klappen 26 verhindert.
Nach dem Absenken des Schweisstisches 3 mittels der Hauptzylinder 9 und der unteren Hälften der Kerbwerkzeuge 14 werden diese geöffnet und mittels der Zentrierelemente 17 aus dem Funktions- bereich des Schweisstisches 3 herausgeschoben. Die Kerbwerkzeuge 14 bewegen sich während dieser Bewegung frei oberhalb der Arme 23 der Vorschubeinrichtung 12 der Beilageplatten 31.
Die Hauptzylinder 9 heben im nachfolgenden Takt den Schweisstisch 3. der dabei die Enden des einen Bandes oder Bleches und gleichzeitig auch die Seitenrahmen 4 mit den eingeschalteten Haltezylindern 5 mitnimmt, wobei die Bänder oder Bleche in die Schweissposition gelangen. In dieser Lage sind die Enden der Bänder oder Bleche zwischen die Ansätze 27 des Tragrahmens 2 und den Schweisstisch 3 fest eingespannt. In einem weiteren Arbeitstakt wird je eine Beilageplatte 31 fürdiebeidenseiten des Bandes oder Bleches aus dem Speicher 13 der Beilageplatten 31 durch die Vorschubeinrichtung 12 vorgeschoben und elastisch an das Band oder Blech am Anfang oder am Ende der herzustellenden Schweissung angedrückt.
Bei dem Vorschub der Beilageplatten 31 bewegt sich der Arm 23 unter die kippbaren Klappen 26 des Speichers 13 und bringt je eine Beilageplatte 31 hervor und bewegt sich dann in Richtung auf die Mitte des Schweisstisches 3. Der Speicher 13 ist vorteilhaft als ein automatischer Federspeicher konstruiert. Nach dem Vorschub der Beilageplatten 31 an die Stelle des Anfanges und des Endes der Schweissung sind die Band- oder Blechenden 30 für die Schweissung vorbereitet.
Die eigentliche Schweissung entsteht in dem nachfolgenden Arbeitstakt durch die Bewegung des Schweisswagens 8 in der bekannten Weise. Dabei verschieben sich die Rückführeinrichtungen 19 für die Beilageplatten 31 gleichzeitig in die Arbeitslage, d. h. dicht an den Rand des Bandes oder Bleches 30 auf der Ausgangsseite der Maschine. Da die Rückführeinrichtungen 19 für die Beilageplatten 31 durch die vorherige Einstellung auf die Breite des bearbeiteten Bandes oder Bleches 30, die um die zugehörige Toleranz von ungefähr 30 mm erhöht ist, am Anfang des Arbeitszyklus zur seitlichen Führung des aus der Maschine herausgehenden Endes des bereits geschweissten Werkstückes bzw. beim Anfang des neuen anzuschweissenden Bandes oder Bleches 30 dienen, sind sie symmetrisch auf den beiden Seiten der Maschine angebracht.
Nach der Durchführung der Schweissnaht, Freigabe der Haltezylinder 5, Abstossen der Vorschubeinrichtung 12 der Beilageplatten 31 und nach dem Absenken des Schweisstisches 3 entsteht eine Bewegung des Bandes 30 in der Richtung der eigentlichen Fertigungsstrasse. Die festen Anschläge 25, die in der Nähe der Achse der Schweissung, fast unter dem Höhenpegel des Banddurchganges
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durch die Maschine eingestellt sind, dienen für die Freimachung der Schweissnaht, wenn sie zufälliger- weise an der Schweissunterlage 10 anhaftet. Während des Durchganges der Schweissstelle zwischen den Rückführeinrichtungen 19 werden die Beilageplatten durch das Anstossen an die Rückführeinrichtungen 19 zurückgestossen. Der Arbeitszyklus der Schweissung ist in diesem Moment beendet.
Den ganzen Arbeitszyklus kann man in entsprechender Weise automatisieren, wobei die Aufeinan- derfolge unter eventueller gleichzeitiger Ausführung der beschriebenen Arbeitsschritte so gewählt werden kann, dass der Arbeitszyklus eine minimale Zeit einnimmt. Die Steuerungselemente sowie auch die Bewegungsmechanismen entsprechen bekannten Ausführungen.
Der Vorteil der automatischen Schweisseinrichtung gemäss der Erfindung liegt insbesondere darin, dass das Anschlagen, Zentrieren und Einspannen der geschweissten Bänder oder Bleche, das Herstellen der Entlastungskerben und eventuell weitere technologische Operationen, wie z. B. Vorschub der Beilageplatten direkt und auf einmal in der Achse der Schweissung ausgeführt werden, ohne dass es nötig wäre, die Werkstücke bzw. die Schweisseinrichtung relativ zueinander in der Waagrechten umzuschieben.
Dies ist durch die beschriebene Konstruktion der automatischen Schweisseinrichtung der Erfindung ermöglicht, deren weiterer Vorteil in den verhältnismässig kleinen Dimensionen des Erfindungsgegenstandes liegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Automatische Schweissmaschine für das Stumpfschweissen breiter Bänder oder Bleche bzw. für eine Überlapptschweissung in einer Schutzgasatmosphäre, mit selbständiger Zentrierung und Spannung der zu schweissenden Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine aus einer Grundplatte (1) und einem auf vier Säulen (21) getragenen festen oberen Tragrahmen (2) besteht, der an einer Längsausnehmung (28) einen Bahnkörper (29) für einen Schweisswagen zum Transport des Schweisskopfes (7), unten Ansätze (27) als Widerlager für das Festspannen der Band- oder Blechenden sowie Kerbwerkzeuge (14) mit von Zentriervorrichtungen (17) gesteuerten, quer zur Maschine verstellbaren Anschlägen (15) für die Band-oder Blechenden aufweist, wobei auf den Säulen (21) ein auf und ab beweglicher, gegen den Tragrahmen (2)
anstellbarer, die Bänder und Bleche während der Schweissung festspannender und die Kerbwerkzeuge (14) betätigender Schweisstisch (13) sowie zwei mit Haltezylindern (5) zum Fixieren der Lage der Werkstücke (30) versehene Seitenrahmen (4) geführt sind.