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Elektrische Nahtschweissmaschine mit Rollenelektrode.
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auf der einen, die andere Rolle auf der anderen Seite der Schweissung arbeitete. Die mit solchen Naht- schweissmaschinen hergestellten Nähte besitzen in den meisten Fällen, besonders beim Schweissen dicken r
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die Welle abgehoben wird und an dieser Stelle keine Schweissung erfolgt, eine dichte Schweissung als@ nicht stattfindet. Ausserdem ist bei der bisher gebrauchten Rollenschweissung eine saubere Naht nur be@ vollkommen reinen Blechen zu erzielen, da schon leicht angezunderte Bleche nicht mehr schweissbar sind.
Diese und andere Misserfolge bei der bisherigen Antriebsweise der Elekttodcntollen von Naht- schweissmasehinensind offenbar durch die Antriebsweise der Rollenelektroden an sich verursacht. Dem@ bei der ununterbrochenen Nahtsehweissung verlässt in jedem Augenblicke die Rolle die eben vollendete Schweissstelle in voller Schweisswä@me, d. h. die Rolle wälzt sich auf einem in voller Schweisswä@me betind-
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herausgerissen.
Dazu kommt, dass die in jedem Augenblick von der Rolle verlassene Nahtzone noch keine Festigkeit e,'reieht hat, da sie ja unmittelbar nach Verlassen des Berührungspunktes der Rolle noch schweisswarm ist, also irgendwelchen Zugbeanspruchungen nicht gewachsen ist. Weist nun da, zusammengeschweisste Material in der Nahtzone Spannungen auf, was eigentlich immer der Fall ist. so werden diese Spannungen bestrebt sein, die Naht zu zerreissen.
Da nun die Naht unmittelbar nach
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den Nahtschweissung und ist die Arbeitsweise folgende : Die Rollenelektroden bewegen sich schrittweise. d. h. die Rollenelektrode wird ein kurzes Stück gedreht und steht dann eine gewisse Zeit still, um dann wieder weiter gedreht zu werden. Dabei ist die Stromschaltlng derart mit der sehrittweisen Bewegung der Rollen gekuppelt, dass der Schweissstrom nur während eines u. zw. des grösseren Teiles der Ruhephase
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dass die Rolle bei der jetzt einsetzenden Weiterbewegung eine bereits fest gewordene Schweissstelle verlässt. Es kann infolgedessen ein Zerreissen der Naht durch Materialspannungen nicht mehr eintreten.
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Falle vollkommen glatte Nähte zu erzielen.
Ein weiterer Vorzug dieses Arbeitsverfahrens ist der, dass es gegen kleine Verunreinigungen der Blechoberfläche bedeutend weniger empfindlieh ist als die bisher übliche Rollenschweissung. Es ist
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Ankleben der Rollen führt.
Dieser Vorzug des neuen Arbeitsverfahrens macht sich besonders dann geltend, wenn es sich um in sich zurücklaufende Nähte handelt, denn hiebei ist es häufig nicht zu umgehen, dass der Anfangspunkt der Schweissung überfahren wird. Beim bisherigen Schweissverfahren führt ein solches Überfahren des Anfangspunktes dann immer dazu, dass die Schweissnaht an dieser Stelle durchbrennt oder doch unansehnlich wird.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Maschine schematich dargestellt.
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den Welle 8 mehr oder weniger nähern, so dass der Fortsehritt um ganze Teile der Zahnteilung veränderlich eingestellt werden kann.
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Druck mir während der Ruhepause vorhanden ist.
Es kann aber auch beim Schweissen von Material, das mit kleinem Elektrodendruck gesehweisst
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das Material anwalzt.
Um die Stromschaltung, wie oben beschrieben, nur immer in einer der beiden Bewegungsphasen zu haben, ist nach Fig. ss der Primärschalter 21, 22 so angeordnet, dass der eine Satz der Kontakte auf dem einen, der andere Satz auf dem anderen Teil der aus zwei gegeneinander bewegliehen Teilen zusammengesetzten Koppel sitzt.
Bei der Drehungsrichtung, wie in der Zeichnung dargestellt, wild nun beim Leerhub der Klinke der Schalter geschlossen, so dass also während des Stillstandes der Elektroden Stromschluss vorhanden ist. Sobald der Arbeitshub tür die Klinke beginnt, wird der Schalter wieder geöffnet. Auf der Hauptwelle sitzt ausserdem eine Exzenterscheibe 23, welche gegen die die Koppel bewegende Exzenterscheibe so versetzt ist, dass im Augenblick des Stillstandes der Rollenelektrode gegen den die Elektrode tragenden Arm, der um 24 schwingt, bei 25 ein höherer Druck ausgeübt wird. Dieser Druck ist durch die regelbare Feder 26 einstellbar.
Es erfolgt also bei dieser Arbeitsweise das Schweissen während des Stillstandes der Elektroden unter erhöhten Druck, während die Bewegung der Elektroden bei geringem Druck, also bei geringer Lagerbelastung der Elektroden vor sich geht.
Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht auch leicht ein verschiedenes Einstellen der Fortschritts-
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Drehpunkt des Klinkenhebels nähert. Ausserdem hindert diese Vorrichtung durchaus nicht, die Maschine auch zum Schweissen dunner Bleche zu verwenden. In diesem Falle wird einfach die Primärschaltung umgekehrt, so dass der Strom, während des Fortsellreitens eingeschaltet ist und in der Leerpause ohne
Strom gearbeitet wird. Ist dann der Antrieb der Koppel mittels Kurbelschwinge gewählt, so wird bei der Kürze der Leerpause hier die absatzweise Schweissung praktisch der für das Schweissen donner Bleche jetztgebräuchlichenfortlaufendenSchweissungengleichwertig.
Der Arbeitsgang kann auch wie folgt geändert werden :
Der Schweissstrom bleibt dauernd eingeschaltet. Die Bewegung der Rollenelektrode erfolgt schrittweise. Die Spannung des Schweissstromes wird jedoch so eingestellt, dass während des Fortschreitens der Elektrode, also in der Bewegungsphase, das von der Elektrode uberfahrene Stück der Schweissnaht die Schweisshitze nicht erreicht, sondern nur bis zu einer bestimmten Temperatur, die unter der Schweisstemperatur liegt, erwärmt wird : jedoch wird während der Ruhepause der Elektroden, wo dieselben längere Zeit auf derselben Stelle der Schweissnaht verweilen, auch bei diesem schwächeren Strom die Schweisshitze erreicht.
Es erfolgt also die Schweissung auch hier schrittweise, wobei jedoch der Primärstrom ununterbrochen eingeschaltet bleibt.
Es ist leicht, den Primärstrom so zu regeln, dass diese Arbeitsweise erreicht werden kann u. zw. kann entweder, wie schon gesagt, der Sehweissstrom so schwach gewählt werden, dass er in der Bewegungsphase das unter den Elektroden sieh fortbewegende Material nicht auf Sehweisshitze erwärmt, oder es kann die Fortschrittsgeschwindigkeit in der Bewegungsphase so weit erhöht werden, dass sie, um eine Schweissung in der Bewegungsphase zu erreichen, zu gross wird, während in der Ruhephase die Schweissung
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die mit der grossen Geschwindigkeit erfolgende Bewegungsphase der Kurbelsehwinge für die Fortbewegung der Elektroden mittels Sperrklinke od. dgl.
benutzt wird, während die andere, also längere Zeit umfassende Bewegungsphase für die Schweissung nutzbar gemacht wird. Weil bei diesem Arbeitsgang eine besondere Unterbrechung in jeder Phase in Fortfall kommt, stellt diese Ausführungsform eine Vereinfachung dar, jedoch dürfte die Anwendung dieser Ansführungsart auf schwächere Bleche beschränkt bleiben, weil nur hier die schärfere Abgrenzung der Wärmezonen gegeneinander möglich ist, während beim Schweissen stärkerer Bleche die Wärmezonen der einzelnen Schweissstellen derart ineinander fliessen, dass bei dauernd eingeschaltetem Strom auch in der Bewegungsphase Sehweisshitze vorhanden sein würde.
Die Grenze zwischen stärkeren und schwächeren Blechen dürfte hier bei etwa O'5-0'6 mm liegen.
Mittels der beschriebenen Maschine können auch Rohrlängsnähte ohne weiteres elektriseh verschweisst werden.
In Fig. 7 sind zum Zwecke einfacher Darstellung alle Teile in eine Ebene gelegt. Eine Hauptwelle 27 trägt ein Exzenter 28, welches mittels Hebelübersetzung 29 auf eine Zahnstange 30 wirkt, die mittels
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von der gleichen oder einer zweiten Kurvenscheibe über den Pendelpunkt. 3 nach oben gedrückt, so da). !. das Rohr in der Schrittperiode etwas angehoben wird. Seitenrollen bewirken in bekannter Weise das Zusammenbiegen des Rohres hinter dem Dornträger 38. Der Primärschalter, der in Fig. 8 in einem Ait,-
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welcher mit dem Gegenkontakt 40 bei Berührung den Primärstrom schliesst.
Dieser Schalter ist nun auf der Hauptwelle 27 so verstellbar, dass der Stromschluss in den gewünschten Teil der Ruhephase des Schrittes verlegt werden kann. Natürlich kann statt dieses nur der Darstellung halber einfach gewählten Schalters auch ein anderer Schalter, besonders für höhere Beanspruchung ein Ölschalter, Verwendung finden. Auch wird es bei Rohren aus elastischem Material nicht immer nötig sein, die Stützrolle besonders
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frei wird. Oder die Stützrolle kann federnd gelagert sein, so dass sie beim Aufheben des Elektrodendruckes das Rohr etwas hebt.
Da eine schleifende Bewegung des Rohres auf der Innenelektrode nicht stattfindet, das Rohr vielmehr in der Schweissperiode ruht, ist ein Ausbau der Innenelektrode als Rolle nicht notwendig, sondern es kann der einfache Dorn verwendet werden, der sieh durch Innenkühlung gut kühlen lässt und leicht auszutauschen ist. Der Dorn kann nach erfolgter Abnützung einer Stelle leicht gedreht werden : auch kann die Schweissstelle in der Längsrichtung des Dornes versetzt werden. Die Drehung des Domes kann zwangläufig erfolgen, so dass nach jeder Schweissung eine neue Stelle des Dornes zum Kontakt kommt.
Weitere Ausführungen für Rohrschweissung zeigen die Fig. 9,10 und 11. Nach Fig. H läuft die
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innen liegende Dorn 4 : ; besteht zweckmässig aus gehärtetem Stahl. Bei der Ausführung nach Fig. 11 liegen zwei Aussenrollen 47, 48 an einem Pol, während die Mittelrolle 49 am anderen Pol liegt. Die Rohrnaht ist hier nicht überlappt, sondern durch Abkantung der Ränder nach aussen gerichtet. Hier erfolgt die Stromzuführung von beiden Seiten der Naht aus über die Mittelrolle. Das Rohr mit Dom wird in allen Fällen gemäss Fig. 9 von einer Stützrolle 50 unterstützt und so befähigt, den Elektrodendruck aufzunehmen.
Bei allen diesen Anordnungen und auch ähnlichen schon versuchten Anordnungen war es bisher stets notwendig, die ganze Rohrlänge durch einen Dorn auszufüllen, der mit dem Rohr zusammen bewegt- wurde. Es war deshalb nötig, beim Schweissen mehrerer Rohre immer eine ganze Anzahl Dome zu verwenden, um laufend arbeiten zu können. Versuche, mit festem Dorn zu arbeiten, führten zu keinem Er-
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für die Bewegung des Rohres ein sehr grosser. Die Anwendung der Erfindung ermöglicht also ohne weiteres die Verwendung feststehender Dorne zum Ausfüllen des Rohrinnern während der Schweissung, ohne dass durch schleifende Bewegung der Rohrwand unter Druck auf dem Dorn Kraftverluste und hohe Dornabnutzung entstehen können.
Es wird auch hier, wie bei der früher beschriebenen Ausführung, der Dorn zweckmässig um ein Geringes kleiner gewählt als der lichte Durchmesser des Rohrinnern. Der Dorn. der nur auf ein kurzes Stück das Rohr ausfüllt, wird an einer langen Stange entsprechend der Rohrlänge gehalten. Das Rohr wird wiederum schrittweise bewegt, wobei in der Bewegungsphase der Elektrodendruck aufgehoben ist und das Rohr frei ohne Reibung über den Dorn bewegt wird. Die Schweissung erfolgt in der Ruhephase. Der Dorn kann, besonders beim Schweissen von Rohren aus gutleitendem Material, mit einer isolierenden Schicht umgeben werden, um Stromverluste durch Nebenwege ober den Dorn zu vermeiden.
Auch mit Überzug versehene Bleche, wie beispielsweise Weissblech, verzinktes oder verbleites Blech, können verwendet werden. Besonders wichtig ist dies für das überlappte Nahtschweissen VOll
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verfahren die Schweissnaht verbrannte, was das Blosslegen der inneren Seite der Dosenwandung an der Schweissstelle zur Folge hatte.
Nach der Erfindung kann nun das Schrittverfahren für das Nahtschweissen von beispielsweise Weissblech wie folgt nutzbar gemacht werden.
Der Fortschritt der Rollenelektrode erfolgt schrittweise und die Schweissung erfolgt in der Ruht- phase der Schrittbewegung, jedoch wird die Schaltung so eingestellt, dass die Ausschaltung des Stromes nach erfolgter Schweissung so früh erfolgt, dass während eines grossen Teiles der Ruliephase die Elektrode noch stromlos unter Druck auf der Sehweissstelle ruhen. Hiedurch wird folgendes erzielt : Die Schweissung
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weil von den ersten Schweissungen her sich die Elektroden mit einer Zinnschicht bedecken, welche, von etwas rauher Oberfläche, ein rest, loses Herausfliessen des unter den Elektroden flüssig gewordenen Materials verhindert.
Das Resultat ist dann, dass die Hauptmenge des verflüssigten Überzuges unter den Elektroden bleibt. Eine Verdampfung des Überzuges findet jedenfalls bei Zinn und Blei nicht statt, weil durch die Elektrodenkühlung die Wärmeableitung so gross ist, dass die Verdampfungstemperatur an der Beriihrungsstelle der Elektroden mit dem Material nicht erreicht werden kann. Unmittelbar nach erfolgter Schweissung erfolgt nun die Ausschaltung durch den mit der schrittweisen Bewegung zwangläufig gekuppelten Schalter, während die Elektroden noch auf der Schweissstelle ruhend verbleiben.
Es erfolgt durch die Wärmeableitung des umgebenden Materials und durch die Elektroden dann eine schnelle Abkühlung, und sobald die Oberfläche der Schweissstelle in der Temperatur soweit gesunken ist, dass eine Oxydation nicht mehr eintreten kann, erfolgt ein neuer Schritt.
Es wird hiemit also ermöglicht, mit Überzug versehenes Blech, besonders Weissblech, zu schweissen, ohne den Überzug zu verbrennen.
Die Umfangsform der Elektrode wird zweckmässig so gewählt, dass der während der Schweissung nötige Abschluss der Sehweissstelle von der Luft möglichst vollkommen erreicht wird, d. h. es wird zweckmässig mit grossem Rollendurchmesser gearbeitet ; oder aber die Schweissung erfolgt, wie z. B. bei Konserven- dosen, auf einer dornförmigen Innenelektrode und einer aussen wirkenden schweissrolle von möglichst grossem Durchmesser.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Nahtschweissmaschine mit Rollenelektrode, gekennzeichnet durch eine Schweisselektrode, die schrittweise auf der Naht sich abwälzt und nur in der Ruhephase jedes Schritten unter Strom steht.