Halbautomatische Schweissmaschine zum Schweissen von Blechen Die vorliegende Erfindung betrifft eine halbautomati sche Schweissmaschine zum Schweissen von Blechen mit einem annähernd punktförmig auf dem Schweissgut und flächenförmig auf Elektrodenrollen aufliegenden, einadri gen, mechanisch angetriebenen Elektrodendraht.
Es sind Schweissmaschinen bekannt geworden, wel che als Elektroden einen einteiligen Draht verwenden, welcher zuerst über die eine und anschliessend über die andere Elektrodenrolle geführt wird. Praktische Versu che haben jedoch ergeben, dass es auf diese einfache Weise nicht möglich ist, eine halbautomatische oder gar vollautomatische Schweissmaschine zu schaffen, welche Blechkörper in zufriedenstellender Weise schweisst.
Es zeigt sich nämlich, dass die drahtförmige Elektrode nach dem ersten Durchgang durch die Schweissstelle gestreckt wird, so dass sich notgedrungen zwischen dem ersten und dem zweiten Durchgang durch die Schweissstelle, an welcher beide Elektrodendrahtstellen die gleiche Ge schwindigkeit aufweisen müssen, um eine einwandfreie Schweissnaht sicherzustellen, infolge des ständigen Streckvorganges eine Schlaufe ergibt, welche ohne zu sätzliche Hilfsmittel die Durchführung eines Schweiss- prozesses auf einer derartigen Schweissmaschine prak tisch verunmöglicht.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, diesem übel stande abzuhelfen. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass, bezüglich der Laufrichtung des Elektrodendrahtes, Mittel nach der ersten und vor der zweiten Elektrodenrolle sowie Mittel nach der zweiten Elektrodenrolle vorgese hen sind, welche Mittel die während des Schweissens und nach dem Schweissen entstehenden Elektrodendraht schlaufen nachspannen.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird anschliessend anhand einer Figur erläutert, welche eine schematische Darstellung der vom Bedienenden aus gesehen rechten Seite des Oberteils einer Schweissmaschi- ne darstellt. Die in der Figur ersichtliche Schweissmaschi- ne, welche z. B. dem halbautomatischen Schweissen ver zinnten oderverzinkten Eisenblechs oder Aluminiumblechs dient, weist einen festen Arm 1 und einen um eine Achse 3 schwenkbaren Arm 5 auf. Der Arm 5 wird über einen Kolben 6 in einem Zylinder 8 pneumatisch oder hydrau- lisch betätigt. Er kann auch mechanisch, z.
B. über eine Feder geschwenkt werden. An den beiden Enden 7 und 9 der Arme 1 und 5 sind mittels Zapfen 11 und 13 als Elektroden ausgebildete Rollen 15 und 17 drehbar gela gert. Die Rollen 15 und 17 sind profiliert. Ein stromlei tender kontinuierlicher Draht 19, welcher von einer Spule 21 abgezogen wird, gelangt über eine Drahtbremse 22 und eine Führungsrolle 23 zur Elektrodenrolle 15, in deren Nute er eingelegt wird, um nach einem Umschlin gungswinkel von über 180 einer Transportrolle 25 zugeführt zu werden, der sich eine Spannrolle 27 an einem durch eine Feder 29 belasteten Hebel 31 an- schliesst. Der Hebel 31 ist in seiner einen Bewegungsrich tung durch einen, gegebenenfalls verstellbaren,
Endan- schlag 33 begrenzt. Er ist doppelarmig und um einen Punkt 32 schwenkbar. Die Anordnung ist derart getrof fen, dass das auf die Spannrolle 27 wirkende Spannmo ment praktisch über deren ganzen Schwenkbereich kon stant und gleich dem Produkt Federkraft mal Länge des Hebelarmes 30 mal cos a ist.
Anschliessend gelangt der Elektrodendraht über zwei Führungsrollen 35 und 37, um hierauf in die Nut der zweiten Elektrodenrolle 17 eingelegt zu werden. Der Elektrodendraht 19 wird dann um eine zweite Transport rolle 39 geschlungen. Der Draht 19 gelangt von der Rolle 39 über eine federbelastete Führungs- und Streck rolle 41 zur Aufnahmespule 44. Auf diese Weise kann der Elektrodendraht 19 in einem Durchgang beiden Elektrodenrollen 15 und 17 dienen. Die Führungs- und Streckrolle 41 ist ebenfalls an einem doppelarmigen Hebel 42 schwenkbar um den Befestigungspunkt 47 angeordnet. Dieser steht unter dem Zug einer Feder 49.
Auch hier ist die Anordnung so, dass das Spannmoment auf die Spann- oder Streckrolle 41 über ihren ganzen Schwenkbereich praktisch konstant und gleich dem Pro dukt Federkraft mal Länge des Hebelarmes 45 mal cos (3 wird. Dabei verhalten sich z. B. bei gleicher Länge der Arme 30 und 45 die Federkonstanten der Federn 29 und 49 ungefähr wie 1 : 2. Dies heisst, dass der Drahtzug herrührend vom Hebel 42 ungefähr doppelt so gross ist, wie derjenige, den der Hebel 31 auf den Draht ausübt. Die Anschlagbereiche des Hebels 42 sind begrenzt, wobei am einen Bereichsende ein sich öffnender Endschalter 51 und am anderen ein analoger Schliess-Endschalter 53 angeordnet ist.
Die Wellen der beiden Transportrollen 25 und 39 sind starr miteinander verbunden. Während aber die Rolle 25 auf ihrer Welle festsitzt, ist die Rolle 39 mit der ihren über eine Freilauf- oder Überholkupplung 34 in der Vorwärtsdrehrichtung verbunden. Diese Verbindung be wirkt, dass bei Beginn der Schweissung sich beide Transportrollen 25 und 39 gleichzeitig in Bewegung setzen und gleich beschleunigt werden.
Wird die halbautomatische Schweissmaschine in Be trieb genommen und das zu verschweissende Blech zwischen die anschliessend zusammengepressten Elektro denrollen 15 und 17 zur Schweissung eingeführt, so erfolgt - bedingt durch den Druck auf den Elektroden draht 19 im Schweisspunkt, d. h. im Berührungspunkt der beiden Drahtschlaufen um die Elektrodenrollen 15 und 17 - eine Streckung des Drahtes. Da die Drahtge schwindigkeit v1 der beiden Drahtschlaufen im Schweisspunkt gleich gross sein muss, so verlängert sich das Trum des Drahtes 19 zwischen der Elektrodenrolle 15 und der Elektrodenrolle 17.
Die Verlängerung der Drahtschlaufe zwischen diesen beiden Rollen wird wäh rend der Schweissung von der Spannrolle 27 aufgenom men, welche, wie erläutert, auf ihrem ganzen Bewegungs bereich einen konstanten Zug auf den Elektrodendraht 19 ausübt und damit auch die Schlaufe gespannt hält. Eine weitere Schlaufe bildet sich nach der Elektrodenrol le 17, welche Schlaufe während des Schweissprozesses von der Spannrolle 41 aufgenommen wird.
Während die Umfangsgeschwindigkeit der beiden Rollen 15 und 17 gleich der Drahtzuliefergeschwindigkeit v, ab Spule 21 ist, entspricht die Umfangs- oder Transportgeschwindigkeit der beiden Transportrollen 25 und 39 der Geschwindigkeit v, -I- v2 des ausgewalzten Drahtes, wobei v, > v2 ist.
Bei Schweissbeginn liegt der Hebel 31 am Anschlag 33. Der Hebel 42 befindet sich in irgend einer Lage zwischen dem Schliess-Endschalter 53 und dem Öff- nungs-Endschalter 51, im Extremfall in der in der Figur dargestellten Lage. Die Länge der Schlaufe um die Spannrolle 27 ist minimal. Der Motor M drehe sich. Die Aufwickelgeschwindigkeit der Spule 44 ist grösser als die Anfallgeschwindigkeit des Drahtes 19, d. h. als v, -h v2. Dabei bedeuten v, die Abzugsgeschwindigkeit des Drahtes 19 von der Rolle 21, welche gleich der Drahtge schwindigkeit im Schweisspunkt sein muss, und v. die durch die Quetschung bedingte Geschwindigkeit.
Wäh rend die untere Schlaufe um die Spannrolle 27 nur die Längendifferenz zwischen dem ausgewalzten und dem umgewalzten Draht aufzunehmen hat und sich daher während des Schweissvorganges der Hebel 31 nur lang sam verschwenkt, wächst die Schlaufe um die Rolle 41 bei stillstehendem Motor M gemäss der Abzugsgeschwindig keit v, -I-- v.- der Transportrolle 39, so dass sich der Hebel 42 mit wesentlich grösserer Umfangsgeschwindig keit im Gegenuhrzeigersinn bewegt als etwa der Hebel 31 im Uhrzeigersinn.
Die Aufspulgeschwindigkeit der Spule 44 ist in jedem Falle grösser als die Geschwindigkeit v, -f- v2 des von der Transportrolle 39 anfallenden Drahtes, so dass bei laufendem Motor M der Hebel 42 unter Verkleinerung der Schlaufe um die Rolle 41 sich im Uhrzeigersinn schwenkt, bis er den Öffnungs-Endschalter 51 betätigt und damit den Stromkreis des Motors M bzw. des Motorschütz unterbricht. Hierauf dreht sich der Hebel 42 unter Vergrösserung der Schlaufe wieder im Gegenuhr zeigersinn, bis der Hebel 42 den Schliess-Endschalter 53 schliesst und der Motor M anläuft. Der Hebel 42 wird sich wieder im Uhrzeigersinn schwenken.
Da der Schalter 53 mit einem Halterelais, wie in der Figur ersichtlich, ausgerüstet ist, wird der Stromkreis aber nicht wieder geöffnet und der Motor M wickelt den Draht auf die Spule 44, bis der Hebel 42 wiederum in die gezeichnete Extremlage gelangt und den Öffnungs-Endschalter 51 öffnet.
Am Ende einer Schweissung, d. h. wenn sich die obere Schweissrolle 17 von der untern 15 abgehoben hat, wird die von der Spannrolle 27 während des Schweissvor- ganges gespannt gehaltene Schlaufe durch die Schwenk bewegung des Hebels 42, welcher einen beträchtlich grösseren, z. B. doppelt so grossen Zug auf den Draht 19 ausübt wie der Spannhebel 31, nachgezogen, bis der Hebel 31 am Anschlag 33 ansteht. Dabei stehen die Transportrolle 25 und die Welle der Rolle 39 still, während die Transportrolle 39 infolge der Freilaufkupp lung 34 beim Nachziehen des Drahtes 19 auf ihrer Welle frei mitdreht.
Dieser Vorgang ist durch die Möglichkeit des Nach ziehens des Drahtes mittels des Hebels 42 gegeben, sowie durch den Einbau der vorerwähnten Freilaufkupplung 34. Die Freilaufkupplung 34 bewirkt, dass beide Rollen 25 und 39 von einem einzigen Antrieb angetrieben werden und sich trotzdem die Rolle 39 beim Nachziehen frei drehen kann.
Das Nachziehen der Schlaufen des Elektrodendrahtes findet in der Zeit statt, die gebraucht wird, um das geschweisste Stück zu entfernen und ein neues Schweiss- stück in die Haltevorrichtung der Schweissmaschine einzuführen.
Es hat sich gezeigt, dass, sobald die Elektrodenrollen 15 und 17 sich schliessen und der Schweissdruck ansteigt, der Draht 19 wie in einem Walzprozess verformt wird, d. h. verbreitert und verlängert wird. Sofern nun beim zweiten Durchgang ein derartig verformtes Übergangs stück die Schweissstelle während des Schweissprozesses durchläuft, tritt in der Schweissnaht, bedingt durch die kurze kleine Einschnürung des Schweissdrahtes, eine Unregelmässigkeit auf. Dies beeinträchtigt natürlich die Gleichförmigkeit und Zuverlässigkeit der Schweissung, so dass diese Stellen des Schweissdrahtes 19 vor ihrem Durchgang an der Schweissstelle ausgeglättet werden müssen.
Eine Möglichkeit, die plötzlich auftretende kurze Erschnürung des Schweissdrahtes 19 aufgrund der Abhe be- und Aufsetzformänderung der Schweissrolle 17 auf die Schweissrolle 15 aus dem ersten Drahtdurchlauf zu verhindern, besteht darin, durch Anbringen entsprechen der Dämpfungsmittel am schwenkbaren Arm ein entspre chend sanftes Aufsetzen der Elektrodenrolle 17 auf das Schweissgut zu bewirken. Damit wird ein plötzlicher Dickenabfall in der Verformung des Schweissdrahtes 19 vermieden.
Es hat sich weiterhin gezeigt, dass beim Verschweis- sen stark gekrümmter Blechzargen der zu verschweissen- den Rundkörper, insbesondere Dosenkörper, die Aufla gefläche des inneren und äusseren Elektrodendrahtes 19 verschieden gross ist, da im einen Fall einer konkaven Zargenfläche ein konvexes Drahtprofil gegenüberliegt, während im andern Fall sowohl die Zarge wie der Draht konvex gekrümmt sind und mithin eine kleinere Berüh rungsfläche bilden als im ersterwähnten Falle. Diese Tatsache verhindert ebenfalls das Herstellen optimaler Schweissnähte.
Aus diesen Gründen wird vor die Führungsrolle 37, welche sich unmittelbar vor der obern Elektrodenrolle 17 befindet, ein Rollenwalzenpaar 36 geschaltet, welches dem Draht 19 im Sinne der Zargenfläche beispielsweise eine konkave Form aufdrückt, um die Auflagefläche mit der zugehörigen Zarge im Schweisspunkt optimal zu gestal ten. Speziell beim Schweissen verzinkter Bleche, welche meist grössere Blechstärken aufweisen und insbesondere höhere Stromstärken verlangen, bringt diese Massnahme grosse Vorteile mit sich.
Im Sinne einer Vereinfachung der Maschinengestal tung hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, den Transport des Schweissgutes, insbesondere der Blechkör per für die Dosenherstellung, mit Hilfe des bewegten Elektrodendrahtes 19 vorzunehmen und auf spezielle Ketten und andere Transportmittel zu verzichten. Dies geschieht durch die Bewegung des Drahtes 19, welcher überkonische Rillen der Transportrollen 25 und 39 gezogen wird.
Auf diese Weise wird es möglich, eine halbautomati sche Schweissmaschine mit einer einzigen Drahtelektrode zu schaffen, welche den gestellten Anforderungen genügt und eine optimale Ausnützung des Elektrodendrahtes gestattet, und welche, mit Ausnahme der zusätzlichen Strecklänge nach dem ersten Durchgang durch den Schweisspunkt, eine doppelte Ausnützung des Elektro dendrahtes gegenüber den bisher bekannten derartigen Schweissmaschinen gestattet.