CN102725095A - 使用导向辊对彼此沿着纵边待接合的条带进行引导的装置和方法 - Google Patents

使用导向辊对彼此沿着纵边待接合的条带进行引导的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种对彼此沿着纵边（7、8）待接合的条带（5、6）进行引导的装置和方法，其中，大体上平行间隔延伸的条带（5、6）经导向辊（1、2、3、4）引导至接合位置。为了即使在对高强度的相对厚的条带进行接合时也实现楔形接合角（开口角），而不会发生条带的塑性变形，本发明的装置提供了，靠近接合位置的导向辊（3、4）实施为锥体辊（3、4），该锥体辊在条带的待接合纵边（7、8）的方向上变窄，其中，在条带运动方向上相对于该锥体辊（3、4）设置在前的导向辊（1、2）同样实施为锥体辊或具有圆柱侧面的导向辊，而且其中，后者述及的锥体辊（1、2）在条带（5、6）的另一纵边（10、11）方向上变窄，或者，具有圆柱侧面的导向辊的转轴在条带的与待接合纵边（7、8）对立的边侧上、在空间上靠近在条带运动方向上设置在后的锥体辊（3、4）的转轴。

Description

使用导向辊对彼此沿着纵边待接合的条带进行引导的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种对彼此沿着纵边待接合的条带进行引导的装置，其具有用于至少一个条带的至少两个彼此错置的导向辊。本发明特别涉及一种对彼此沿着纵边待接合的条带进行引导的方法，其中，大体上平行间隔设置的条带经导向辊引导至接合位置。
背景技术
对于接合设备，特别是用于制造有端或无端条带的焊接设备的条带引导通常存在这样的过程技术必要性，即在彼此沿着纵边待接合的条带（接合对象）之间存在楔形接合角（驶入角），接着在接合点之后保持纵边平行。
已知不同的条带引导装置，用该装置可以使不同厚度、宽度和/或材料质量的扁平条带沿着它们的纵边对接焊接成有端或无端的条带。
文献DE 40 22 062 C1涉及一种用于调节引导条带以及沿着纵边进行对焊的装置，该装置为每个条带都具有能够轴可动地控制的导向辊，其中，在条带运行方向上、在焊接位置之前的最后面的导向辊以各自平行的轴这样相对地进行高度调整，即，使经导向辊引导的条带以其纵边位于对于焊接预期的位置上，并且位于同一垂直面内。在侧面，使在焊接位置之前的最后面的导向辊彼此错置，从而在这些导向辊的对立的端面之间保留间隔，其中，激光焊接装置的焊接射线对准位于最后面的导向辊之间的焊接位置。最后面的导向辊之一在其高度位置上可移动设置，而另一个导向辊在轴向上可移动地设置。
文献JP 11285874 A公开了一种用于引导钢带并凭借激光焊接沿着钢带纵边进行连续对焊的装置。在此对两条钢带这样进行引导，即，通过形成楔形接合角或驶入角，使两条钢带在同一个传送平面中彼此接近，而且使钢带的待彼此焊接的纵边从接触点开始无缝隙地且无重叠地彼此倚靠。对此，该装置为两个条带的每一个在焊接位置之前都具有多个运输辊，焊接位置限定了共同传送平面。进一步，设置有第一水平引导件，两个条带中的第一条带以它的待焊接纵边倚靠于该引导件，其中，第一条带通过另一（第一）水平引导件（其压向条带外侧的、不进行焊接的纵边）在通过焊接位置延伸的轴上进行引导。在两个条带的接触点稍微之前，另一或第二条带的待焊接纵边通过另一或第二水平引导件（其压向第二条带外侧的、不进行焊接的纵边）压向第一条带的待焊接的纵边。此外，在两个条带接触点之前的至少一个最后面的运输辊相对于条带运行方向倾斜设置，从而使该条带相对于另一条带进行导向。
如果将具有高强度或极高强度的相对厚的条带彼此沿着纵边连续对焊成有端或无端的条带，那么楔形接合角（驶入角）通常伴随至少一个条带的塑性变形，并由此不会发生预期的力学特性的变化，这对于由文献JP 11285874 A已知的装置特别成立。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种前述类型的装置和方法，其实现了，即使在接合相对厚的高强度条带时也可以实现必要的楔形接合角（开口角），而不会产生条带的塑性变形。
为实现该目的，提供了具有权利要求1所述特征的装置。根据本发明的装置具有两个彼此错置的导向辊，这些导向辊用于至少一个条带，其中，靠近接合位置的导向辊实施为锥体辊，该锥体辊在条带的待接合纵边的方向上变窄，其中，相对于该锥体辊在条带运行方向上设置在前的导向辊同样实施为锥体辊，或实施为具有圆柱侧面的导向辊，而且其中，后者述及的锥体辊在条带的另一纵边方向上变窄，或者，具有圆柱侧面的导向辊的转轴在条带的与待接合纵边对立的边侧上、在空间上靠近在条带运行方向上设置在后的锥体辊的转轴。
通过使用至少一个锥体辊的辊体设置，即使在接合相对厚的高强度条带时也可以实现必要的楔形接合角（开口角），而不会产生条带的塑性变形。
根据本发明的装置的有利的设计方案为，至少一个导向辊实施为轴向上可控制运动的导向辊或锥体辊，从而使它能够大体上径向地，特别是水平地移动。通过导向辊（实施为锥体辊或具有圆柱侧面）的相应的移动或空间位置变更，使条带在导向辊上的回转角发生变更或调整。由此可以同时对在彼此待连接的条带之间的楔形接合角进行调整。
根据本发明的装置的另一有利的设计方案为，邻近接合位置的锥体辊实施为高度上可运动的锥体辊。对于不同厚度条带的接合，该设计方案实现了对厚度跳跃部位置的自由选择。
优选将两个沿着纵边待接合的条带以同样的方式进行引导。根据本发明的装置由此优选包括至少另外两个彼此错置的导向辊，用于彼此待接合条带的第二条带，其中，邻近接合位置的导向辊再次实施为锥体辊，其在第二条带的待接合纵边方向变窄，其中，对于锥体辊在第二条带运行方向上设置在前的导向辊同样实施为锥体辊或具有圆柱侧面的导向辊，而且其中，后者述及的锥体辊在第二条带的另一纵边的方向上变窄，或者，具有圆柱侧面的导向辊的转轴在第二条带的与待接合纵边对立的边侧上、在空间上接近在第二条带运行方向上设置在后的锥体辊的转轴。
以过程技术的视角来看，通过具有权利要求7所述特征的方法实现了上述目的。根据本发明的方法对应于根据本发明的装置，在该方法中，大体上平行间隔延伸的条带经导向辊引导至接合位置，其特征在于，至少一个条带通过锥体辊或具有圆柱侧面的导向辊这样进行导向，即，使该条带朝向另一条带延伸，并与后者限定出楔形接合角，其中，受到导向的条带然后通过锥体辊（其在条带的待接合纵边方向上变窄）这样进行导向，即，使待接合条带沿着各自的纵边发生接触，然后平行延伸。必要时，可以进行条带的预定位，以便特别对条带精确度进行补偿。
优选使该两个条带分别通过锥体辊或具有圆柱侧面的导向辊这样进行导向，即，使一个条带朝向另一条带延伸，并共同限定出楔形接合角，其中，经导向的条带然后分别通过锥体辊（其在条带的待接合纵边方向上变窄）这样进行导向，即，使待接合条带沿着各自的纵边发生接触，然后平行延伸。
如果使用激光进行焊接，必须确保调整出技术上的零焊缝。作为替代，也可以进行高频焊接。然而，对此，必须在待焊接纵边的接触点上施加限制力，从而实现待连接边的无缺陷的材料配合连接。待施加的限制力可以根据需要计算并且特别与待焊接材料相匹配。该限制力最大对应于待焊接材料在室温下的屈服极限，其中，应当注意，在热影响区域，屈服极限随着温度升高而下降，从而确保实际零焊缝。
在根据本发明的方法中，楔形接合角通过导向辊相对于邻近接合位的锥体辊的径向的、特别是水平移动而进行调整。
根据本发明的条带引导的特征在于楔形接合。这特别提供了对接合角进行调整的可能。进而，独立于线性接合边，可以采用根据本发明的条带引导方案。
根据本发明的装置和方法的其它优选和有利的设计方案在从属权利要求中给出。
对条带可以进行无张力引导，或者使其承受拉力。
附图说明
下面，凭借示出数个实施例的附图进一步阐明本发明，附图中：
图1以侧视图示出了根据本发明的装置的第一实施例，其具有两对锥体辊对，用于对彼此沿着纵边待接合的条带进行引导；
图2以前视图示出了图1的装置；
图3以立体前视图示出了图1的装置；
图4再次用侧视图示出了图1的装置，然而其中，下方的锥体辊相对于上方的锥体辊产生移动，从而使各个回转角相对于图1所示出的设置而增大；
图5用前视图示出了根据图4的设置锥体辊的装置；以及
图6用前视图示出了本发明的装置的另一实施例，其具有两个圆柱形导向辊和两个在条带运行方向上后继的锥体辊，用于对彼此沿着纵边待接合的条带进行引导。
具体实施方式
在图1至5中所示出的装置包括彼此错置的、优选高度上错置设置的导向辊1、2、3、4，用于对沿着纵边7、8彼此进行对接接合的条带5、6进行引导。条带5、6涉及扁平的、即大体上二维的金属条带，例如钢带或铝带。条带5、6可以具有不同的厚度、宽度和/或材料质量。例如，在图5中示例性示出了不同厚度的条带5、6。
条带5、6通常由绞盘的带卷（未示出）展开，并经接合装置9，例如高频焊接装置或激光焊接装置的导向辊1、2、3、4受到引导。接合或焊接点在图2中通过用标识P标出的箭头加以标记。对于高频焊接，必须存在实际零焊缝（realer Nullspalt），其能够以限制力在接触点上进行调整（无缝）。对于激光焊接，对于无瑕疵焊缝存在技术零缝隙（technischer Nullspalt）。
由绞盘（未示出）出发，条带5、6首先大体上平行地且在导向辊1、2方向上彼此间隔地延伸。导向辊1、2实施为锥体辊。通过锥体辊1、2将条带5、6引导至后继的锥体辊3、4。锥体辊1、2在条带5、6的外侧的、彼此不能焊接的纵边方向上变窄。通过使锥体辊1、2对立对齐地变窄，条带5、6在后继的锥体辊3、4方向上汇聚。邻近接合位置（接合点P）的锥体辊3、4在彼此待焊接的条带5、6的纵边7、8方向变窄。从图1、2、4和5可以看出，锥体辊3、4的转轴相对如此设置，即，使锥体辊3、4的侧面在条带5、6从辊体3、4的引出区域上位于一个共同的条带传送平面12中。
优选将邻近接合位置P的锥体辊3、4的至少一个实施为高度可动的锥体辊。通过对锥体辊3、4相互之间的高度调整，可以在焊接不同厚度的条带5、6时对厚度跳跃部13的位置产生影响（见图5）。
由于在根据图5的设置中对锥体辊3、4的转轴这样相对进行调整，即，使锥体辊3、4的侧面位于一个共同的条带传送平面12中，因此在该设置中，厚度跳跃部13位于远离锥体辊3、4的条带侧。当然，通过对锥体辊3、4彼此相对地进行高度调整，还可以实现这样的辊体设置，其中，锥体辊3、4的侧面位于不同的、彼此平行的条带传送平面中。例如，本发明的装置的锥体辊3、4的转轴可以这样彼此定位，即，使在两个条带侧彼此焊接在一起的条带各产生一个厚度跳跃部。根据本发明的方法进一步得出，在接合或焊接过程期间对锥体辊3、4的位置彼此相对进行调整，从而在由条带5、6制成的条带上实现从一个条带侧至另一条带侧的厚度跳跃转换，并在必要时返回，特别是呈现正弦厚度跳跃转换。
作为锥体辊3、4的高度可调节性能的替代或补充，为选择厚度跳跃部的位置，可以在条带5、6的运行方向上在锥体辊3、4之后设置张力辊（未示出），其彼此相对高度可调。通过这样高度可调的张力辊，同样可以对厚度跳跃部的位置产生影响。
在条带5、6的相互待焊接的纵边7、8发生相互对接的位置位于这样的位置之上或稍微之前，在该位置，锥体辊3、4的侧面位于一个共同的条带传送平面12中或彼此平行的条带传送平面中。接着，条带5、6随着彼此倚靠或彼此接合的纵边7、8平行继续延伸。
条带5、6优选在它们的接触点，即在锥体辊3、4侧面位于共同的条带传送平面或彼此平行的条带传送平面中的位置上，进行焊接。本发明还提供了，与条带5、6的第一接触点间隔地设置接合点或焊接点P。
接合角（开口角）β是条带5或6在各个锥体辊1、2、3、4上的锥体角γ以及回转角α的函数。接合角β特别建设性地通过使用具有一定锥体角γ的锥体辊3、4而预先设置（见图2）。
此外，锥体辊1、2轴可动地进行放置，从而使这两个锥体辊可轴向以及大体上径向，特别是水平地移动。通过对锥体辊1、2相对于后继的锥体辊3、4的移动或位置改变，使条带5、6围绕锥体辊的回转、即条带5或6在锥体辊1、3或2、4上的回转角α并由此同时使接合角（开口角）β发生变化。
在图1所示出的实施例中，回转角α大概为90°。邻近接合位置P的锥体辊3、4的锥体角γ在5°至10°的范围内并例如约为7°。在此情况下，接合角β约为3.5°。
通过下方的锥体辊1、2围绕路段s′的移动使回转角α放大。在此，同时使下方的锥体辊1、2的间距以及接合角β放大（见图4和5）。随着回转角α增大，接合角β也增大。接合点或焊接点P的位置在此不变。
因此，本发明的装置通过使锥体辊1、2的位置相对于后继的锥体辊3、4发生改变实现了，回转角α或接合角β的变化。特别通过使锥体辊1、2的位置相对于后继的锥体辊3、4发生变化，对在条带5、6的彼此对接的纵边7、8上生效的挤压力（接合力）产生影响，特别是为调整实际的零缝隙而设定一个限制力。
由图6所示出的根据本发明装置的实施例与根据图1至5的实施例的区别在于，在条带5、6运动方向上相对于所述锥体辊3、4设置在前的导向辊1′、2′同样实施为具有圆柱侧面的导向辊。锥体辊3、4和圆柱形导向辊1′、2′在此基于各个条带而如此设置，即，使圆柱状导向辊1′或2′的转轴在与待焊接纵边7、8对立的条带5、6边侧14、15上、在空间上靠近在条带运动方向上后继的锥体辊3、4的转轴。圆柱状导向辊1′、2′的转轴形成钝角。锥体辊3、4再次彼此进行调整，从而使它们的侧面位于一个共同的条带传送平面12中。
根据本发明的附图1至5或6的装置可以进一步设置有条带边调节装置（未示出），该条带边调节装置在设备中心用于对彼此待焊接的纵边（接合边）7、8进行定位。
本发明的实施不限于前述以及在附图中示出的实施例。换句话说，可以考虑多个变体，该变体利用了本发明从属权利要求中任意原理上改变的设计方案。由此可以这样设置导向辊或锥体辊1、2、3、4或1′、2′、3、4，即，首先使相互平行间隔延伸的条带5、6经锥形或圆柱形的导向辊1、2或1′、2′向下引导。然而在这种情况下，还通过对锥体或圆柱形导向辊1、2或1′、2′适宜的空间设置确保了，条带5、6接着相互叠加延伸，并在共同的条带传送平面12中或彼此平行的条带传送平面中与设置得更深的锥体辊3、4发生接触。
当仅有图1至5或6示出的辊设置的半个，即两个条带5或6之一的辊设置，与另一条带6或5的不同结构的条带引导装置相结合时，进一步利用的本发明的装置的优势。由此，为引导条带5或6，例如可以使传统的辊档位（未示出）与本发明的辊设置相结合，本发明的辊设置包括两个在条带6或5的运动方向上相继的、在相反方向上变窄的锥体辊2、4或1、3，其中，从条带5或6运行方向上看，第一锥体辊1或2朝向条带5或6的外侧的、不进行焊接的纵侧10或11变窄，而且，后继的锥体辊3或4的侧面与辊档位的邻接的圆柱辊（未示出）的侧面一起位于一个共同的条带传送平面12内。

Claims (11)

1.一种对彼此沿着纵边（7、8）待接合的条带（5、6）进行引导的装置，其具有用于至少一个条带的至少两个彼此错置的导向辊（1、3；2、4；1′、3；2′、4），其特征在于，靠近接合位置（P）的导向辊（3、4）实施为锥体辊，所述锥体辊在条带的待接合纵边（7、8）的方向上变窄，其中，在条带运动方向上相对于所述锥体辊（3、4）设置在前的导向辊（1、2）同样实施为锥体辊或实施为具有圆柱侧面的导向辊（1′、2′），而且其中，后者述及的锥体辊（1、2）在条带（5、6）的另一纵边（10、11）方向上变窄，或者，具有圆柱侧面的导向辊（1′、2′）的转轴在条带（5、6）的与待接合纵边（7、8）对立的边侧（14、15）上靠近于条带运动方向上设置在后的锥体辊（3、4）的转轴。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导向辊（1、2；1′、2′）的至少一个实施为轴向上可控制运动的导向辊或锥体辊，以使所述导向辊或锥体辊能够实质上径向地、特别是水平地移动。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，靠近接合位置（P）的锥体辊（3、4）实施为在高度上可运动的锥体辊。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的装置，其特征在于，至少两个另外的彼此错置的导向辊（1、3或2、4；1′、3或2′、4）为待彼此接合的条带（5、6）的第二条带（5或6）而存在，其中，邻近接合位置（P）的导向辊（3或4）实施为锥体辊，该锥体辊在第二条带的待接合的纵边的方向上变窄，其中，在第二条带运动方向上相对于所述锥体辊（3或4）设置在前的导向辊（1、1′或2、2′）同样实施为锥体辊（1或2）或具有圆柱侧面的导向辊（1′或2′），而且其中，后者述及的锥体辊（1或2）在第二条带（5；6）的另一纵边（10或11）方向上变窄，或者，具有圆柱侧面的导向辊（1′或2′）的转轴在第二条带（5；6）的与待接合纵边（7、8）对立的边侧（14、15）上、在空间上靠近在第二条带（5；6）运动方向上设置在后的锥体辊（3、4）的转轴。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，邻近接合位置（P）的锥体辊（3、4）的侧面位于共同的平面（12）中。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，相对于邻近接合位置（P）的锥体辊（3、4）、在彼此待接合的条带（5、6）的运动方向上在后设置张力辊，所述张力辊相对地彼此高度可调。
7.一种对彼此沿着纵边（7、8）待接合的条带（5、6）进行引导的方法，其中，将实质上平行间隔设置的条带经导向辊引导至接合位置（P），其特征在于，所述条带（5、6）中的至少一个凭借锥体辊（1、2）或者具有圆柱侧面的导向辊（1′、2′）这样进行导向，即，使该至少一个条带朝向另一条带延伸并且与该另一条带限定出楔形接合角（β），其中，然后，使经导向的条带（5、6）通过在条带（5、6）的待接合纵边（7、8）方向上变窄的锥体辊（3、4）这样进行导向，即，使待接合条带（5、6）沿着各自的纵边（7、8）形成接触并紧接着相互平行延伸。
8.根据权利要求所述的方法，其特征在于，所述条带（5、6）分别凭借锥体辊（1、2）或具有圆柱侧面的导向辊（1′、2′）这样进行导向，即，使该条带朝向另一条带（5或6）延伸并共同地限定出楔形接合角（β），其中，然后，经导向的条带分别通过在各个条带的待接合纵边（7、8）的方向上变窄的锥体辊（3、4）这样进行导向，即，使待接合条带（5、6）沿着各自的纵边（7、8）形成接触并紧接着相互平行延伸。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述接合角（β）通过导向辊（1、2；1′、2′）相对于邻近接合位置（P）的锥体辊（3、4）的径向的、特别是水平的移动而得到调整。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述接合角（β）通过条带（5、6）在导向辊和/或锥体辊（1、2、3、4；1′、2′、3、4）上的回转角（α）的变化得到调整。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，通过使锥体辊（1、2）相对于后继的锥体辊（3、4）发生位置变化，在条带（5、6）的相互对接的侧边（7、8）上设定出限制力。
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