CN102740990B - 用于导引相互沿着纵向边缘待接合的带材的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于导引相互沿着纵向边缘（3、4）待接合的带材（1、2）的方法和装置，该装置具有形成第一和第二辊道的导引件（10），第一和第二辊道设置成使带材（1、2）在运输方向上相互靠近。根据本发明，其中至少一条辊道（6、7）呈波形、以1/4≤λ≤2的波长构成，以使在该辊道上导引的带材（1、2）产生横向偏移。同时，使导引件（10）的转轴相对于水平参考面朝另一辊道的方向呈不同的倾角，从而使在辊道上导引的带材（1、2）围绕各自在运输方向上的纵轴旋转。以这种方式，即使在相对较厚的和/或高强度的带材接合的情况下也能够实现楔形接合角，而不会使各条带材产生塑性变形。

Description

用于导引相互沿着纵向边缘待接合的带材的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于导引相互沿着纵向边缘待接合的带材的装置，该装置具有形成第一辊道的导引件以及形成第二辊道的导引件，第一辊道用于导引待接合带材的第一带材，第二辊道用于导引沿着第一带材的纵向边缘之一待接合的第二带材，其中，辊道这样构成，即，使在辊道上导引的带材在运输方向上相互靠近，并且带材相互待接合的纵向边缘从接触点起在无缝隙无重叠的条件下相互贴靠。特别是，本发明涉及一种用于导引相互沿着纵向边缘待接合的带材的方法，其中，使大体上平行相互间隔延伸的带材经由形成第一辊道的导引件以及形成第二辊道的导引件而导引至接合位置，以使在辊道上导引的带材在运输方向上相互靠近，并且带材相互待接合的纵向边缘从接触点起在无缝隙无重叠的条件下相互贴靠。
背景技术
在用于制造由两条或多条带材构成的有端或无端带材的焊接设备中，通常在方法技术上，相互沿着纵向边缘待接合的带材之间的楔形接合角（导入角）在随后的接合点之后的纵向边缘的平行性能方面具有重要意义。
公知有不同的用于带材导引的装置，通过这类装置能够使不同厚度、宽度和/或材料结构的平带沿着各自纵向边缘对接焊接成有端或无端的带材。
在文献JP11285874A中，公开了一种用于导引钢带以及沿着各自纵向边缘通过激光焊接进行连续对接的装置。在此，这样导引两条钢带，即，通过在相同的运输面内形成楔形接合角或导入角而使钢带相互靠近，并且使钢带的相互待焊接在一起的纵向边缘从接触点起无缝隙且不重叠地相互贴靠。对此，该装置对于每条带材都具有多个位于焊接位置之前的运输辊，这些运输辊限定出一条总的运输面。另外还设有第一水平导引件，两条带材中的第一带材以其待焊接的纵向边缘贴靠在该第一水平导引件上，其中，通过另一（第一）对带材外侧不进行焊接的纵向边缘施压的水平导引件，将该第一带材导引至沿着焊接位置延伸的轴上。稍微在两条带材的接触点之前，另一或第二带材的待焊接的纵向边缘被另一或第二水平导引件压向第一带材的待焊接的纵向边缘，其中的另一或第二水平导引件压向第二带材的外侧不进行焊接的纵向边缘。由此可以使两条带材的接触点之前的至少一个最后面的运输辊倾斜于带材的运行方向设置，从而使一条带材相对于另一条带材偏转。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开始所述类型的装置和方法，能够满足，即使在相对较厚和/或较高强度的带材接合过程中也能够实现重要的楔形接合角（敞开角），而不需要为此使其中一条带材产生塑性变形。
上述目的通过具有权利要求1的技术特征的装置来实现。本发明的装置的特征在于，其中至少一条辊道呈波形、以1/4≤λ≤2的波长构成，以使在该辊道上导引的带材产生横向偏移，其中，呈波形的辊道的多个相继的导引件的转轴和/或纵轴相对于水平参考面朝另一辊道的方向以不同的倾角倾斜，从而使在辊道上导引的带材围绕各自纵轴旋转。
这种带材呈波形的导引方案中，带材同时能够旋转，由此即使在相对较厚和/或较高强度的带材接合过程中也能够实现重要的楔形接合角（敞开角），而不需要为此使各条带材产生塑性变形。
导引件实现相对运动。在本发明的范围内，适宜的导引件为滑动轴承和/或辊，特别指运输辊，然而还可以是可旋转设置的滚珠等。
优选，本发明装置的至少两条辊道分别构成波长为1/4≤λ≤2的波形结构，以使在各条辊道上导引的带材产生横向偏移，其中，各条呈波形的辊道的多个相继的导引件的转轴或纵向中间轴相对于水平参考面朝另一辊道的方向以不同的倾角倾斜，使带材在运输方向上旋转。这样的结构方案实现了带材相互对接的纵向边缘之间的相对较大的楔形接合角的调整，而不会使带材的纵向边缘产生塑性变形。
本发明的带材导引装置的一个优选结构方案在于，呈波形的辊道这样构成，即，使沿着各自纵向边缘待相互接合的带材产生彼此相对或并行的横向偏移。彼此相对的结构方案实现了相邻轨道、特指辊道的叠加的并由此节省空间的设置。并行的结构方案可以增大接合角。
本发明装置的另一优选结构方案在于，辊道的多个相继的导引件设有调整机构，通过调整机构使各个导引件的转轴和/或纵向中间轴的高度和/或倾角相对于水平参考面以及还由此垂直地进行调整。这样的结构方案实现了根据带材的厚度、宽度和/或材料结构调整或协调由待相互接合的带材边缘限定的楔形接合角。
为了在不产生带材塑性变形的条件下能够根据带材的厚度、宽度和/或材料结构优选调整楔形接合角，根据本发明装置的又一结构方案，使各个导引件分别可旋转地设置在一固定件中，该固定件支撑在至少两个相互水平间隔设置的升降件上，优选支撑在升降轴上。
根据再一优选结构方案，这样快速且舒适地调整各个导引件的转轴或纵向中间轴的高度以及倾角，即，使升降件设有电机驱动装置、液压或气压驱动装置；并由此，具有远程操作机构、优选为可编程的远程操作机构，通过这样的远程操作机构能够单独地或以组为单位地对驱动装置进行控制和/或调节。
在方法技术方面，上述目的通过一种具有权利要求7的技术特征的方法来实现。与本发明装置相对应，本发明方法的特征在于，其中至少一条辊道呈波形、以1/4≤λ≤2的波长构成，以使在该辊道上导引的带材产生横向偏移，其中，呈波形的辊道的多个相继的导引件的转轴或纵向中间轴相对于水平参考面朝另一辊道的方向以不同的倾角倾斜，使相应的带材围绕各自在运输方向上的纵轴旋转。
优选，使每条辊道分别构成波长为1/4≤λ≤2的波形结构，以使各带材产生横向偏移，其中，各条呈波形的辊道的多个相继的导引件的转轴和/或纵向中间轴相对于水平参考面朝另一辊道的方向以不同的倾角倾斜，使各条带材在运输方向上旋转。
为了能够使本发明的带材导引尽可能节省空间，优选呈波形的辊道这样构成，即，使沿着各自纵向边缘待相互接合的带材产生彼此相对横向偏移。若要增大接合角，则使呈波形的辊道具有并行的构造。
此外，根据本发明，至少一条辊道的多个相继的导引件的转轴的高度和/或倾角根据在辊道上导引的带材的厚度、宽度和/或材料结构而相对于水平参考面以及还由此垂直地进行调整，以改变由带材的彼此相对的纵向边缘限定的导入角（接合角）。
在采用激光焊接的情况下，必须确保实现技术上的零缝隙。可替换地，焊接还可以通过高频的方式来实现。然而在此，必须在待焊接的纵向边缘的接触点上施加一个限制力，从而确保使待连接的边缘形成无瑕疵的材料配合连接。根据实际需要可以得出待施加的限制力，特别是要与待焊接的材料相匹配。在室温条件下，限制力对应于待焊接材料的最大屈服极限，其中，要注意的是，在热影响区中，屈服极限随着温度的升高而降低，从而确保实现实际的零缝隙。
本发明的带材导线实现了连续相互接合的带材相互并行的在同一运输高度或运输面中无张紧的继续导引。然而还可以考虑使带材受到拉力作用。在必要的情况下，可以对带材进行预定位，以调整带材连接的精确度。
附图说明
接下来，结合示出实施例的附图对本发明进行详细说明。图中示意性示出了：
图1为本发明带材导引装置的侧视图；
图2为图1的带材导引装置的俯视图；以及
图3为图1的带材导引装置在焊接装置之前的局部结构放大侧视图。
具体实施方式
附图中所示的装置用于导引金属带材1、2，例如钢带，这两条金属带材可以沿着各自纵向边缘3、4相互接合成一条有端或无端带材5，优选通过焊接相接合。带材1、2从绞盘站的带卷（未示出）展开，并首先相互平行地沿着带材导引装置进行导引。
在所示的实施例中，带材1、2具有不同的宽度。带材1比带材2宽（参见图2）。附加地或可替换地，还可以使带材1、2具有不同的厚度和/或组织结构，特别是指具有不同的硬度及抗拉强度。
本发明的装置包括第一辊道6和至少一条其它辊道或第二辊道7。各条辊道6、7由多个承载架或支架9构成，运输辊10可旋转地设置在这些支架中。运输辊10的转轴基本上相互平行延伸。在所示的实施例中，每个支架9都具有相同数量的运输辊10。各个运输辊10分别可旋转地设置在各一个固定件11中，该固定件支撑在两个由支架（承载架）9承载的升降件12上。各个运输辊固定件11的升降件12在水平方向上相互间隔设置，并优选由基本上垂直延伸的液压缸或升降轴13构成；升降轴的顶端14与相对应的运输辊固定件11在一侧形成铰接、而在另一侧经由浮动轴承或滑动轴承相连接。
在所示的实施例中，每条辊道6、7都由五个支架9构成。这些支架相互间这样设置，即，使一条辊道6的支架9到另一条辊道7的支架9的距离由第一支架对上带材1、2的导入位置（起始位置）15至接合位置（焊接位置）16呈阶梯式减小。第一支架对9的导入位置15的第一根运输辊10的转轴以及位于接合位置16之前的最后一根运输辊10的转轴大体上水平对齐。在导入位置15和接合位置16之间，各条辊道6、7的运输辊10以不同的高度设置，而且这样设置，即，使在各条辊道6、7上导引的带材1或2实现横向上的、具有向下延伸的波幅17以及向上延伸的波幅18的偏移。在该实施例中，波长λ=1。在图1中，为了清楚起见，仅示出了一部分的向后导引带材1的运输辊10。各条辊道6、7的运输辊10的高度这样选择，即，使在其上面导引的带材1、2呈现出大体上或近似的简谐波或正弦波（振动）的结构（参见图1）。在此，优选沿着带材运行方向的第一波幅的长度小于紧接着的波幅的长度。长度差至少为15%，优选至少为25%。由此，在导入位置15和接合位置16之间、各条辊道6、7的多个相继的运输辊10的转轴相对于水平参考面朝向另一辊道6或7以不同的倾角倾斜，从而便于使各条带材1、2围绕各自纵轴旋转，而且待接合或待焊接的带材边缘3、4在带材的运行方向上相互靠近，并且在接合位置16之前或之上相接触。在图2中用19表示焊缝或接合缝。
通过调整各个运输辊10的高度和倾角，实现带材1、2的不同导入角和/或叠加形式。根据本发明，各条辊道6、7的多个相继的运输辊10的转轴的高度和/或倾角根据在辊道上导引的带材1、2的厚度、宽度和/或材料结构而相对于水平参考面进行调整，从而改变由带材1、2的彼此相对的纵向边缘3、4限定的导入角α。对此，本发明的带材导引支架9的各个运输辊10都设有调整机构，通过各自的调整机构使各个运输辊10的转轴的高度和倾角相对于水平参考面以及还可能由此垂直地进行调整。
调整机构包括上文提到的升降件12，该升降件优选由齿杆、螺纹杆或升降轴13构成。分别对应于各个运输辊10的升降件12基本上能够相互独立地进行调节，从而对于运输辊转轴的调整提供了充分的自由度。
图3中示意性示出了运输辊支架9，该运输辊支架导引前面的或在带材运行方向上看位于右侧的带材2，而且该运输辊支架在辊道7的所有支架中作为最后一个支架而设置在接合位置16之前。用附图标记20表示焊接装置，例如为激光焊接装置，用于带材1、2的连续焊接。这里，必须确保实现，保留一个技术缝隙。可替换地，还可以采用高频焊接装置。由此必须要注意，实际要求零缝隙，该零缝隙通过在待焊接的纵向边缘的接触点上施加限制力来进行设定。各个升降件12都具有齿杆或螺纹杆（升降轴）13，该齿杆或螺纹杆固定在一个垂直的导引件21中。该齿杆或螺纹杆13设有齿轮驱动装置，该齿轮驱动装置能够通过方向轮22、23来进行操作，用以升起或降下齿杆或螺纹杆13。图3中，在每个前面的升降件12上都设有两个方向轮22、23，其中，第二方向轮23用于操作位于后面的齿轮驱动装置，该位于后面的齿轮驱动装置对应于位于后面的齿杆或螺纹杆，位于后面的齿杆或螺纹杆在图3的侧视图中未示出。
在本发明的范围内，替换方向轮22、23，还可以使各个升降件12设有电机驱动装置、液压或气压驱动装置，其中，升降件12的驱动装置由此可以通过远程操作单独地或以组为单位地进行控制和/或调节。
在本发明的带材导引过程中，先前相互平行和间隔延伸的带材1、2在接合（焊接）之前分别呈波的形式、优选呈简谐波，波长λ=1，同时使带材在旋转过程中进行导引；通过该带材导引方案，由向下的波幅（波谷）17以及向上的波幅（波峰）18实现所需的偏移，这样的偏移使先前间隔的带材边缘3、4在随后导引到一起。同时，这样的带材导引过程实现了，经相互焊接或接合后的带材1、2相互平行地在相同的运输高度上从接合位置16起无张紧地继续导引。
本发明的带材导引装置的辊道6、7优选这样构成或设定，即，使待相互接合的带材1、2以相对的走向在横向上产生偏移。如图1所示，（前面的）带材2首先从辊道7的导入位置15产生向下延伸的弧形运动，然后该弧形运动呈波形转换至向上延伸的运动，在到达波峰18的最高点之后再次转换至向下延伸的弧形运动。与此相对，另一带材1首先从辊道6的导入位置15产生波形向上延伸的运动，在到达波峰18的最高点之后转换至向下延伸的弧形运动，而在到达波谷17的最低点之后又转换至向上延伸的弧形运动。这样相对呈波形的带材导引方案对于实现本发明并不是必须的，而由于空间和实际条件的因素是有利的。在图2中可以了解到，相对呈波形的带材导引方案实现了在接合位置之前的支架9或运输辊10的重叠设置。
本发明的实施并不局限于上文所述的以及在附图中示出的实施例。换句话说还可以考虑采用其它的变化方案，对于原理不同的结构方案可以参考从属权利要求中的本发明的改进方案。本发明的装置例如还可以包括多于两条的彼此平行设置的辊道6、7。在特定的情况下还可以：仅使带材1、2之一呈波形导引并由此同时进行旋转，以使该带材的纵向边缘3或4导引至另一带材的纵向边缘4或3上，并且在焊接之后特别能够无张紧地且平行地伴随该另一带材继续导引。此外，在本发明的范围内，各条带材这样导引，即，在同时旋转的过程中产生横向偏移，其中，波长1/4≤λ≤2，优选1/4≤λ≤1。

Claims (14)

1.一种用于导引相互沿着纵向边缘(3、4)待接合的带材(1、2)的装置，所述装置具有形成第一辊道(6)的导引件(10)以及形成第二辊道(7)的导引件(10)，所述第一辊道用于导引待接合带材的第一带材(1)，所述第二辊道用于导引沿着第一带材的纵向边缘待接合的第二带材(2)，其中，所述辊道(6、7)这样构成，即，使在辊道上导引的带材(1、2)在运输方向上相互靠近，并且所述带材相互待接合的纵向边缘从接触点起在无缝隙无重叠的条件下相互贴靠，其特征在于，其中至少一条辊道(6、7)呈波形、以1/4≤λ≤2的波长构成，以使在该辊道上导引的带材(1、2)产生横向偏移(17、18)，其中，呈波形的辊道(6、7)的多个相继的导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴相对于水平参考面朝另一辊道的方向以不同的倾角倾斜，使在辊道上导引的带材(1、2)围绕各自纵轴旋转。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辊道(6、7)分别构成波长为1/4≤λ≤2的波形结构，以使在各条辊道(6、7)上导引的带材(1、2)产生横向偏移，其中，各条呈波形的辊道(6、7)的多个相继的导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴相对于水平参考面朝另一辊道的方向以不同的倾角倾斜，使在辊道上导引的带材(1、2)围绕各自纵轴旋转。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，呈波形的所述辊道(6、7)这样构成，即，使沿着各自纵向边缘待相互接合的带材(1、2)产生彼此相对或并行的横向偏移。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辊道(6、7)的多个相继的导引件(10)设有调整机构，通过所述调整机构使各个导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴的高度相对于水平参考面进行调整,和/或所述调整机构使各个导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴的倾角相对于水平参考面进行调整。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述调整机构使各个导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴的高度在垂直于水平参考面的方向上进行调整，和/或所述调整机构使各个导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴的倾角在垂直于水平参考面的方向上进行调整。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辊道(6、7)的各个导引件(10)分别可旋转地设置在一固定件(11)中，该固定件支撑在至少两个相互水平间隔设置的升降件(12)上。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该固定件支撑在齿杆或螺纹杆(13)上。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述升降件(12)设有电机驱动装置、液压或气压驱动装置；以及，具有远程操作机构，通过远程操作机构能够单独地或以组为单位地对驱动装置进行控制和/或调节。
9.一种用于导引相互沿着纵向边缘(3、4)待接合的带材(1、2)的方法，其中，使大体上平行相互间隔延伸的带材经由形成第一辊道(6)的导引件(10)以及形成第二辊道(7)的导引件(10)而导引至接合位置(16)，以使在辊道(6、7)上导引的带材(1、2)在运输方向上相互靠近，并且所述带材相互待接合的纵向边缘(3、4)从接触点起在无缝隙无重叠的条件下相互贴靠，其特征在于，其中至少一条辊道(6、7)呈波形、以1/4≤λ≤2的波长构成，以使在该辊道上导引的带材(1、2)产生横向偏移，其中，呈波形的辊道的多个相继的导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴相对于水平参考面朝另一辊道的方向以不同的倾角倾斜，使在辊道上导引的带材(1、2)围绕各自在运输方向上的纵轴旋转。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，两条所述辊道(6、7)分别构成波长为1/4≤λ≤2的波形结构，以使在各条辊道上导引的带材(1、2)产生横向偏移，其中，各条呈波形的辊道的多个相继的导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴相对于水平参考面朝另一辊道的方向以不同的倾角倾斜，使在辊道上导引的带材(1、2)围绕各自在运输方向上的纵轴旋转。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，呈波形的所述辊道(6、7)这样构成，即，使沿着各自纵向边缘待相互接合的带材(1、2)产生彼此相对或并行的横向偏移。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一条辊道(6、7)的多个相继的导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴的高度根据在辊道上导引的带材(1、2)的厚度、宽度和/或材料结构而相对于水平参考面进行调整，和/或所述至少一条辊道(6、7)的多个相继的导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴的倾角根据在辊道上导引的带材(1、2)的厚度、宽度和/或材料结构而相对于水平参考面进行调整，以改变由带材(1、2)的彼此相对的纵向边缘(3、4)限定的导入角(α)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少一条辊道(6、7)的多个相继的导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴的高度根据在辊道上导引的带材(1、2)的厚度、宽度和/或材料结构而垂直于水平参考面进行调整，和/或所述至少一条辊道(6、7)的多个相继的导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴的倾角根据在辊道上导引的带材(1、2)的厚度、宽度和/或材料结构而垂直于水平参考面进行调整。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使多个相继的导引件(10)的转轴和/或纵向中间轴这样变化，即，在所述带材(1、2)的相互对接的纵向边缘(3、4)上设定一个限制力。
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