Schweissmaschine zum automatischen Schweissen mindestens teilweise krummlinig verlaufender Nähte Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweiss maschine zum automatischen Schweissen mindestens teilweise krummlinig verlaufender Nähte, insbeson dere eine Schweissmaschine zum Konturnahtschwei ssen von Blechradiatoren.
Es sind schon Maschinen zum Schweissen von Konturnähten von Blechradiatoren konstruiert wor den. Diese sind aber nicht automatisch, da die Ecken der Blechradiatoren von Hand geführt werden mü den. 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 vorliegende Erfindung bezweckt die Herstel lung einer Schweissmaschine, welche erlaubt, nicht geradlinige Schweissnähte, insbesondere Konturnähte an Blechradiatoren, herzustellen. Die erfindungsge mässe 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 Dreh zahl und zwecks Veränderung der Schweissgeschwin digkeit an den krummlinig verlaufenden Schweissnaht teilen durch ein vorbestimmtes Verhältnis der Krüm mungsradien dieser Teile und den zugehörigen Zahn stangenteilen, welches kleiner als Eins ist,
sowie durch Steuermittel an der Schablone zum Durchführen von Teilen des Schweissprogramms in Abhängigkeit von der Schweissgeschwindigkeit.
Die Erfindung wird anschliessend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Schweissmaschine von vorne, 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 Kontur nähten von Blechradiatoren.
Die Schweissmaschine besitzt den eigentlichen Schweissteil 1, einen elektronischen Steuerteil 2, wel cher die Punktfrequenz und den Schweissstrom ge mäss 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 1 befinden sich zwei Schweiss rollen 6 und 7, die in Rollenköpfen 8 und 9 drehbar gelagert sind. Die beiden Schweissrollen 6 und 7 bil den die beiden Elektroden der Schweissmaschine. Die Rolle 7 im Rollenkopf 9 ist in der Maschine pneuma tisch heb- und senkbar angeordnet, während die un tere Rolle 6 drehbar, aber fest gelagert ist.
Am elektronischen Steuerteil 2, auf den in der Folge nicht weiter eingegangen wird, befinden sich Knöpfe 10, welche zum Vorwählen eines Program mes dienen, d. h. z. B. der Schweissstromstärke und Schweisspunktfolge. Der mechanische Antriebsteil 3 besitzt ein Vorschubgetriebe 11 (Fig. 2), das über eine Kardanwelle 12 mit einem Kegelgetriebe 13 verbun den ist. Auf dessen Ausgangsseite sitzt ein Ritzel 14. Das Vorschubgetriebe 11 kann stufenlos einstellbar sein. Einer gewissen Einstellung entspricht eine ent sprechende, konstante Drehzahl des Ritzels 14.
Die ses Ritzel 14 des Antriebsteils 3 kämmt mit Zähnen 15 von Zahnstangen 16-19, welche durch vier Zahn kreissegmente 16a-19a (nur 17a, 18a sichtbar) von je 90 zu einem geschlossenen Zahnviereck verbunden sind und die Steuerkurve der Schablone darstellen. Dieses Zahnviereck 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 mit tels 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 (Fig. 3) verbunden ist, die ihrerseits auf zwei Kegel lagern 34 und 35 drehbar ruht.
Ein Träger 36 dieser Kegellager 34, 35 ist seinerseits mit einem im Rah men der Schweissmaschine drehbar gelagerten Rah men 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 Kegel lagern 34 und 35 und der Rahmen 37 bilden ein Pantographensystem.
Auf der dem Antriebsritzel 14 (Fig. 3, 4) gegen überliegenden Seite des Zahnkranzes befindet sich als Gegenlager eine drehbare Rolle 38 auf einem Zapfen 39 des Kegelgetriebes 13; ferner ist ein Auf lager 43a vorhanden.
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 (Fig.4) des Maschinenrahmens schwenkbar ein Kipphebel 43 angeordnet, dessen einer Arm unter dem Druck einer Feder 44 steht und dessen anderer Arm an einem Kleinschalter 45 anliegt. Am abge federten Hebelarm liegt der Kipphebel 43 an der Steuerleiste 21, welche ihn am Schwenken im Uhr zeigersinn (Fig. 4) und am Betätigen des Kleinschal ters 45 hindert, an.
Wie in Fig. 5 ersichtlich, ist am Untersupport ein um einen Zapfen 46 schwenkbarer Arm 47 be festigt, an dessen anderem Ende 48 eine Rolle 49 drehbar gelagert ist. Die Rolle 49 läuft auf der Innen seite 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 mitein ander verbunden.
Der mit der Schweissrolle 7 versehene, pneuma tisch heb- und senkbare Teil besitzt eine Steuer schiene 53 (Figl. 1 und 2), welche mittels einer Flügel schraube 54 an diesem Teil in der Höhe verstellbar befestigt ist. Das obere Ende 55 der Steuerschiene dient zur Betätigung eines Schalters 56, während eine Schulter 57 des heb- und senkbaren Teils einen wei teren Schalter 58 schaltet.
Im Maschinenrahmen b; findet 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 (Fig. 2), welche zu einem Radiatorenelement zusammenzu schweissen sind, werden in der in Fig. 1 ersichtlichen Lage aufeinandergelegt und auf die beiden Zen trierzapfen 28 und 29 gesteckt.
Am elektronischen Steuerteil 2 sind mittels der Knöpfe 10 die für die Schweissung dieser Radiatorenelemente nötigen Schweissdaten eingestellt. Auch der von Hand ver stellbare 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 vorbe stimmten Schweissdruck auf die untere, feste Schweiss rolle 6 presst. Bei Erreichung dieser Rollenlage wird über einen Differentialdruckschalter (nicht darge stellt) der Motor des Vorschubgetriebes 11 in Dre hung 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 stromfüh renden Rollen 6 und 7 durch das sich bewegende Schweissgut 70, 71 angetrieben. Während dieser grad linigen 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 Um steuerung des Schweissprogrammes.
Die zwangläufige Gradführung der Platte 20 und mithin des Tisches 27 mit dem Radiatorenele- ment 70, 71 wird durch die Rolle 38 am Kasten des Kegelgetriebes 13 sowie durch das Auflager 43a sichergestellt.
Die Steuerleisten 21-24 besitzen zusätzlich die Funktion von Führungsleisten, an welchen wechsel weise in im folgenden beschriebener Weise die Rolle 49 und das Plättchen 50 des um einen Zapfen 51a schwenkbaren Kipphebels 51 anliegen. Dieses Füh rungssystem kann mittels einer Stellschraube (nicht dargestellt) verschwenkt werden. Es ist daher mög lich, die Bewegung des Radiatorenelerihentes 70, 71 gegenüber der durch die beiden Stirnflächen der Rollen 6 und 7 gelegten, auf ihren Drehachsen senk recht stehenden Ebene, der Schweissebene, unter einem vorbestimmten Winkel zu bewegen. Es hat sich diese Einstellung als nötig erwiesen, da bei abso lut paralleler Führung der Radiatorenelementlängs achse 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), unmit telbar vor dem Übergang der Zahnstange 16 in das Zahnkreissegment 16a, läuft das Ende der Steuer leiste 21 vom Auflager 43a ab, und der Kipphebel 43 schnappt unter dem Druck der Feder 44 im Uhr zeigersinn (Fig. 4) in seine andere Endlage, wobei er den Kleinschalter 45 betätigt. Dieser steuert das Schweissprogramm, d. h.
Schweissstromstärke und Punktfrequenz, entsprechend einer verringerten Vor- Schubgeschwindigkeit des Radiatorenelementes 70, 71 während dessen Drehbewegung, um. Die Her stellung der Schweissnaht in den Ecken des Radia torenelements muss infolge der auftretenden Massen kräfte mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wer den, welche geringer ist als die Geschwindigkeit auf den geraden Strecken. Sie kann z. B. ungefähr 40 davon betragen. Diese Geschwindigkeitsreduktion wird unter Beibehaltung der Drehzahl des Ritzels 14 zwangläufig dadurch erreicht, dass der Krümmungs radius der Zahnkreissegmente 16a-19a grösser ge wählt ist als der Krümmungsradius der Schweissnaht, also z. B. 2,5mal grösser.
Das hintere Ende der Steuerleiste 21 geht am Kippschalter 43 vorbei, wenn das Ritzel 14 mit dem Zahnkreissegment 16a in Eingriff gelangt. Infolge der verringerten Schweissvorschubgeschwindigkeit muss das Schweissprogramm (Stromstärke und Punkt frequenz) geändert werden, da sonst eine Überhit zung der Naht entsteht. Diese Umstellung wird durch die Betätigung des Schalters 45 gesteuert. Im Mo ment, in welchem das Ritzel vom Zahnsegment 16a auf die Zahnstange 17 übergeht, läuft die Führungs leiste 22 auf den Kippschalter 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 Schweisspro gramm entsprechend der höhern, gradlinigen Schweissgeschwindigkeit wieder auf seine höhern 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 Auf laufnocken 40 auf den Endschalter 41 aufläuft, be tätigt er diesen. Der Schweissstrom wird unterbrochen und der Vorschub ausgeschaltet, d. h. der Motor des Vorschubgetriebes 11 wird stromlos. Gleichzeitig erfolgt die Umsteuerung des pneumatischen Antriebs- Systems, 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 über- lappung wird dadurch erreicht, dass während des pneumatischen Anhebens des oberen Teiles mit der Schweissrolle 7 der Antriebsmotor des Vorschubge triebes 11 umgesteuert wird, so dass das Ritzel 14 die Platte 20 nach links (Fig. 1) bewegt. Die Um steuerung erfolgt durch die Steuerschiene 53, welche den Schalter 56 betätigt. Dieser bewirkt das Um steuern des Antriebsmotors. Sobald die Schulter 57 den Schalter 58 schaltet, erfolgt wiederum die Um schaltung 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 Schwei ssung nach links (Fig. 1) zurückläuft. 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 90 . Der Kipphebel 51 bildet mit dem an der Platte 20 und der Steuerleiste 21 bzw. 22, 23 oder 24 anliegenden Plättchen 50 einen federnden Auffang anschlag.
Die Schweissgeschwindigkeit kann mittels des Vorschubgetriebes stufenlos bis auf ungefähr 5 m/min 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.
Die Überlappungslänge der Schweissnahtenden ist in den Grenzen zwischen 0 und etwa 15 mm einstell bar.