CN105479044A - 焊接设备和焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对带进行焊接的焊接设备和焊接方法，该焊接设备包括用于带的引导系统、张紧系统、驱动系统和焊接系统，其中，所述张紧系统设计用于，至少在焊接过程期间在焊接区域中使所述带处于机械张紧。

Description

焊接设备和焊接方法
技术领域
本发明涉及一种用于对由金属或塑料制成的带、尤其是环形带进行焊接的焊接设备和焊接方法。
背景技术
在由金属或塑料制造带时可能必要的是，两个带必须沿着它们的纵轴线彼此焊接在一起。迄今，在一个设备中的底部区域上将这些带并排布置、定向并且利用焊接单元彼此焊接在一起。
现有技术的缺点是，定向和焊接过程是复杂的并且在如此焊接的带中之后可能产生应力，这些应力导致材料疲劳。
发明内容
本发明的任务在于，克服现有技术中的缺点并且提供一种焊接设备和一种焊接方法，使用者借助于该焊接设备和焊接方法能够将两个带优化地彼此焊接在一起。
该任务通过按照权利要求的焊接设备和焊接方法来解决。
在下文中使用的相对的位置说明分别可以理解为沿着在焊接设备中运动的带的规定的运动方向。例如如果辊1设置在辊2前方，这意味着运行通过焊接设备的带的一个区域始终首先经过辊1并且随后经过辊2。
按本发明的用于对带进行焊接的焊接设备包括用于带的引导系统、张紧系统、驱动系统和焊接系统，其中，所述张紧系统设计用于至少在焊接过程期间在焊接区域中使所述带处于张紧。
用于借助于按本发明的设备对带进行焊接的按本发明的焊接方法包括如下步骤：
-使至少两个带在焊接设备中引导；
-使带在焊接区域中张紧；
-在至少两个带处于张紧期间，沿着带的纵轴线、优选在彼此面向的边缘上将所述至少两个带纵向焊接；
-在张紧的带的焊接过程逐步地或连续地进行期间，带相对于焊接系统逐步地或连续地运动。
带可以由各种可能的材料制成，只要这些材料是可焊接的。优选所述带包含塑料和/或金属。特别地，两个带由相同的材料(例如金属合金)制成。尽管本发明在最简单的情况下用于连接两个带，但对于以下应用情况可以是有利的：三个或更多个带同时被连接。应当指出的是，本发明涉及沿着带的纵轴线并且优选在这些带的相应的彼此面向的边缘上将这些带连接，使得作为最终产品得到一种宽的带。
合适的焊接系统是本领域技术人员已知的并且包含至少一个焊接单元(“焊接头”)。当然，这些焊接系统必须适于对所使用的带进行纵向焊接。优选的焊接系统包括焊接单元，该焊接单元选自加热面、加热丝、加热辊、激光、电弧焊接设备和气体保护焊接设备(例如用于金属保护气体焊、钨极惰性气体焊(WIG)或等离子焊的设备)的集合。
根据一种优选的实施形式，焊接系统在焊接设备中设置成，使得焊接头可以平行于所述带的纵轴线(必要时彼此对接在一起的纵向边缘)引导并且将这些带彼此焊接在一起和/或带可以在焊接头下方通过。因此，焊接头和带可以固定地或可运动地安装在焊接设备中，其中，带或至少一个焊接头必须是可运动的。
引导系统设计用于引导带通过焊接设备。张紧系统和/或驱动系统在此可以是引导系统的一部分，相反地，张紧系统或驱动系统也可以构造为引导系统或者包含这种引导系统。优选地，引导系统包括保持结构和设置在该保持结构中的引导元件(例如辊或倒圆角的滑动元件)。
驱动系统设计用于使带和/或焊接系统的至少一个焊接单元运动。优选的驱动系统包括马达(例如电动马达或内燃机)和借助于这些马达(必要时经由传动装置)运动的驱动辊或驱动轴。驱动系统也可以包含引导元件并且因而是引导系统的一部分或包括引导系统的一部分。
在一种优选的实施形式中，张紧系统的辊运动并且用作驱动装置。因此，张紧系统可以构成或包括驱动系统的一部分。
在另一优选的实施形式(其尤其是可与前述的实施形式相组合)中，至少一个焊接单元平行于带的纵轴线是可运动的、尤其是在焊接过程期间可运动的。
张紧系统对此需要至少在焊接过程期间在焊接区域中使带处于机械张紧。即使当焊接过程不进行时该机械张紧可以减弱，但如果所述张紧在带并排引导的整个时期内维持，这对于带连接的质量还是有利的。
根据一种优选的实施形式，张紧系统包括张紧辊，所述带经由这些张紧辊引导，其中至少一个张紧辊设置在焊接区域上游，并且其中至少一个张紧辊设置在焊接区域下游。这些张紧辊可以构成引导系统和/或驱动系统的一部分。
在辊转动的情况下，原则上在其外周面和其轴线之间产生一个转矩。在辊不被驱动时，该转矩基于摩擦效应始终引起制动并且在下文中被称为“制动力矩”。在辊被驱动时，驱动转矩超过了制动力矩并且将所合成的力矩被称为“驱动力矩”。
此外，在辊和经由这些辊运行的带之间始终存在摩擦，该摩擦在正常运行(即辊的外周面与带以相同的速度运动)期间是具有摩擦系数R的纯静摩擦。
由于在与张紧辊接触时的静摩擦，在带上作用有由该张紧辊的转矩决定的力。与此相关的力矢量的方向在驱动力矩的情况下朝向带的运动方向(驱动力)并且在制动力矩的情况下正好相反(制动力)。
根据一种优选的实施形式，在张紧辊和带之间的静摩擦系数大于0.3、尤其是大于0.5。这尤其是通过如下方式实现，即张紧辊的外周面的表面具有防止带打滑的材料或形状。优选的材料是塑料(如橡胶)、皮革或生胶。优选的形状是表面的粗糙部或细微颗粒的施加部，这些细微颗粒借助于粘合剂粘附在张紧辊上。
根据一种优选的实施形式，焊接设备构造成，使得通过带施加到张紧辊上的法向力至少在该张紧辊的外周面的一个点处大于带的施加到该辊上的重力，优选至少大于所述重力的105％、尤其是大于110％、特别优选大于130％。
这优选通过如下方式实现，即所述带经由压辊被挤压朝向张紧辊或者所述带以环形带的形式存在且在各张紧辊之间被张紧。在两个张紧辊之间的张紧例如如此发生，即各张紧辊以带的总长度的大约一半(当然扣除张紧辊的相应的半径)的间距彼此间隔开地设置，并且所述带例如输送带在这些张紧辊之间张紧。
至少一个带的张紧优选通过如下方式实现，即由在焊接区域的下游的张紧辊施加到带上的力的矢量减去由在焊接区域的上游的张紧辊施加到带上的力的矢量所得到的力矢量指向与带的运动方向相反的方向。这意味着，在焊接区域上游的张紧辊必须比在焊接区域下游的张紧辊更强地制动或更弱地驱动。由此，相关的带在焊接区域中朝向上游的辊拉伸并且因而张紧。
根据一种优选的实施形式，焊接设备包括用于测量至少两个带的张紧的测量系统。用于该测量系统的适合的测量装置是本领域技术人员已知的，优选该测量系统设计为，使得该测量系统从张紧辊获取数据。特别地，测量系统包括用于测量电流强度或能量和/或作用于张紧辊的轴线的力的测量装置。通过该方式，带的张紧可以通过如下方式确定，即朝向辊挤压的带的力有多大或两个辊的转矩有多大(借助于驱动的电动马达的电流或通过由安装在辊上的发电机产生的电流来测量驱动力)。
根据一种优选的实施形式，在焊接区域的上游和/或下游的张紧辊构造成，使得这些张紧辊可以仅接触其中一个带并且与其它的辊不相关地转动。通过该方式可以通过制动/驱动或对辊轴线的位置的再调整来调节各个带的张紧。
根据一种优选的实施形式，焊接设备设计用于，沿着环形带的长度对其进行焊接。对此借助于横向焊缝使其中至少一个带、尤其是其中每个带成为环形的并且随后使带在焊接设备中引导并且沿着这些带的侧面彼此焊接在一起。
根据一种优选的实施形式，所述带在环形的状态中并排地在引导系统中引导并且在焊接区域中通过张紧系统张紧。为了进行焊接，焊接头沿着带的纵轴线(尤其是彼此对接的纵向边缘)引导并且将这些带焊接在一起和/或环形带在(尤其是静止的)焊接头下方通过。
焊接设备优选构造成，使得该焊接设备的引导系统设计用于引导环形带并且尤其是具有至少两个辊，这些辊如此安装，使得带围绕辊在预定的张紧下进行引导。
在极简单的形式中，两个张紧辊在确定的间距中以平行定向的轴线定向成，使得所述带如同履带一样围绕张紧辊运行。
根据一种优选的实施形式，所述焊接设备包括在焊接区域中、尤其是直接在焊接部位下方设置的至少一个支承辊，经由该支承辊来引导待焊接的带。在焊接过程期间，所述带通过该方式由支承辊支承在焊接部位上。这防止了带在焊接部位上的下垂并且确保了带在焊接部位上的极其精确的引导。
优选地，支承辊设置成，使得该支承辊引起带的加高，即该支承辊的外周面比带的其余引导件更靠近焊接单元地引导这些带(形成相对于毗邻的带部段的加高部)。
根据一种优选的实施形式，所述焊接设备包括辊，这些辊构造成，使得它们将所述带的两个彼此待焊接在一起的纵向边缘相向驱送。这能够实现一种焊接方法，在该焊接方法中，使所述带的两个彼此待焊接到一起的纵向边缘彼此靠近并且随后进行焊接，其中，所述带优选如此近地靠近，使得这些带在焊接部位的区域中相接触。这些辊尤其是驱动辊和/或张紧辊。
根据一种优选的实施形式，所述焊接设备包括辊、尤其是至少一个驱动辊和/或至少一个张紧辊，它们构造为锥形的。这能够实现一种焊接方法，在该焊接方法中，所述带(尤其是环形带)的纵向边缘借助于这些锥形成形的辊彼此相向驱送。
优选辊如此成形，使得在辊的对带进行焊接的区域中相比于在该区域之外，辊具有更小的横截面半径。
在带经由唯一一个辊进行引导的情况下，该辊尤其是在其端侧上具有最大半径并且在其中间具有最小半径。
在带经由分开的辊进行引导的情况下，这些辊中的至少一个辊在其背离相关的带的待焊接的边缘的端侧上具有最大半径并且在其面向相关的带的待焊接的边缘的端侧上具有最小半径。
辊的横截面的半径优选恒定地变化，使得辊具有截锥体形式的部分区域。外周面关于辊的纵轴线的倾角优选小于10°、尤其是小于2°，从而辊仅略呈锥形地成型。
在一种优选的实施形式中，所述设备也(必要时附加地)包括这种锥形辊，它们的形状或定向与上述情况正好相反。由此所述带必要时可以被驱开，或者压辊可以具有该“负形状”，以便使由于辊的锥形形状在带中产生的应力朝向这些带的中间集中。
附图说明
按本发明的设备的优选实施例的例子在附图中示出。
图1以透视图示意性示出一种简单的优选的实施形式；
图2以侧视图示意性示出一种优选的实施形式；
图3以侧视图示意性示出另一种优选的实施形式；
图4以透视图示意性示出另一种优选的实施形式；
图5以侧视图示意性示出又一种优选的实施形式；
图6示意性示出具有锥形辊的优选的实施形式。
具体实施方式
图1以透视图示意性示出一种简单的优选实施形式。在此设计成环形带的两个带1借助于焊接系统2沿着相邻的外边缘彼此被焊接在一起。同时，所述带借助于张紧辊3被引导、张紧并且借助于辊的主动旋转进一步运动。因此，张紧辊3在此用作引导元件、张紧元件和驱动元件。
图2和3以侧视图示意性示出根据图1的一种优选实施形式。在各带1借助于焊接系统2彼此被焊接期间，这些带至少在焊接区域中借助于张紧辊3被张紧。在带1上方的箭头在此规定带1的可能的运动方向。在连续的焊接过程的情况下可以使带连续地运动，而在按顺序的焊接过程的情况下停顿的运动是有利的。但也可能的是，在焊接过程期间焊接系统也沿着所述带运动。
所述张紧在图2中通过驱开张紧辊3的力实现(在辊上的箭头)。相关的箭头在此不表示运动而是表示相对力，借助于该相对力将两个张紧辊3压开并且因而使带1张紧。在这种实施形式中，带1不仅在上方在焊接区域中而且在下方是张紧的。
在图3中，所述张紧通过张紧辊3的不同的转矩来实现。圆形箭头在此应表示：这两个张紧辊的转矩是不同的并且因而使得张紧辊3的外周面作用于带1上的力也是不同的。各力的不同例如可以通过如下方式实现，即一个张紧辊3比另一个张紧辊3更强地被驱动或者甚至上游(左侧)的那个张紧辊3被制动。在此，所述带在焊接区域中(上方)被张紧，但在下方的区域中不存在张紧。
图4以透视图示意性示出另一种优选的实施形式。在此，如在图1中那样，在此同样构造为环形带的两个带1借助于焊接系统2沿着相邻的外边缘彼此被焊接在一起。同时，所述带借助于张紧辊3被引导。一种特殊类型的张紧是经由在焊接区域中的支承辊5进行引导。由此可以实现带1在焊接区域中更精确地引导。
图5以侧视图示意性示出另一种优选的实施形式。在该实施形式中，带1无需一定以环形形式存在。可以同时用于引导和驱动的张紧辊如在图3中那样以不同的转矩运动。附加的压辊4防止带1的打滑，其方式为：这些压辊通过增大在带和张紧辊上的法向力来提高在带1和张紧辊3之间的静摩擦。在此各带也再借助于焊接系统2彼此被焊接在一起。
图6示意性示出了具有锥形辊的一种优选的实施形式。附图在此示出了一个剖视图，该剖视图从前方示出了在锥形的张紧辊3上的带1。张紧辊3的旋转轴线平行于图纸平面。两个箭头表示各带1努力向中间靠近彼此。这仅由张紧辊3的形状导致。
在将这些锥形的张紧辊3应用在根据图1或图4的实施形式中的情况下，这些锥形的张紧辊可以容易地占据在那里示出的张紧辊3的位置。
各实施例示出了本发明的可能的实施方案，其中应注意到这一点，本发明并不限定于具体示出的实施方案本身，而是更确切地说各个实施方案彼此间的各种不同组合也是可能的，并且该变化可能性基于对具体发明的技术教导处在本领域技术人员的能力范围内。
此外，所示的或所述的不同实施例的单个特征或特征组合本身构成独立的、创造性的或按本发明的解决方案。
所述独立的发明性的解决方案所基于的任务可由说明书中得出。
在本说明书中，所有的关于数值范围的数据应理解为，该数值范围包含其中任意的和所有的部分范围。
特别地，在图中所示的各个实施形式可以构成独立的按本发明的解决方案的主题。与此相关的、按本发明的任务和解决方案可以由对这些附图的详细说明得到。
最后为了规范起见要指出的是，附图的一些组成部分(为了更好地理解其结构)可以部分不按比例地和/或放大地和/或缩小地示出。
附图标记列表
1带
2焊接系统
3张紧辊
4压辊

Claims (12)

1.用于对带进行焊接的焊接设备，该焊接设备包括用于带的引导系统、张紧系统、驱动系统和焊接系统，其中，所述张紧系统设计用于，至少在焊接过程期间在焊接区域中使所述带处于机械张紧。
2.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接系统包括至少一个焊接单元、尤其是钨极惰性气体焊接单元并且在焊接设备中设置成，使得至少一个焊接单元平行于带的纵轴线引导并且能够将这些带彼此焊接在一起，和/或所述带能够在所述至少一个焊接单元下方通过。
3.根据上述权利要求之一所述的焊接设备，其特征在于，所述张紧系统包括张紧辊，所述带经由这些张紧辊被引导，其中至少一个张紧辊设置在焊接区域的上游并且其中至少一个张紧辊设置在焊接区域的下游，这些张紧辊尤其是构成引导系统和/或驱动系统的一部分。
4.根据权利要求3所述的焊接设备，其特征在于，在至少一个张紧辊和至少一个带之间的静摩擦系数大于0.3，其中，张紧辊的外周面的表面具有防止带打滑的材料或者形状，尤其是具有塑料、皮革或生胶或者表面的粗糙部或细微颗粒的施加部，这些细微颗粒借助于粘合剂粘附在张紧辊上。
5.根据上述权利要求之一所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备构造成，使得通过带施加到张紧辊上的法向力至少在该张紧辊的外周面上的一个点处大于带的施加到该辊上的重力，其中，所述带尤其是经由压辊朝向张紧辊被挤压和/或以环形带的形式存在且在各张紧辊之间张紧。
6.根据上述权利要求之一所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备包括测量系统，用于测量至少两个带的张紧，该测量系统优选设计成，使得该测量系统从张紧辊获得数据。
7.根据权利要求3至6之一所述的焊接设备，其特征在于，在焊接区域上游和/或下游的所述张紧辊构造成，使得这些张紧辊仅接触其中一个带并且能够与其它的辊不相关地转动。
8.根据上述权利要求之一所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备构造成，使得该焊接设备的引导系统设计用于引导环形带并且尤其是具有至少两个辊，这些辊如此安装，使得所述带围绕着各辊在预定的张紧下进行引导。
9.根据上述权利要求之一所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备包括在焊接区域中、尤其是直接在焊接部位下方设置的至少一个支承辊，经由该支承辊来引导待焊接的带。
10.根据上述权利要求之一所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备包括辊，这些辊构造成，使得它们将所述带的两个彼此要焊接在一起的纵向边缘相向驱送，所述辊尤其是锥形成形的，在此尤其是至少一个驱动辊和/或至少一个锥形的张紧辊。
11.用于借助于根据上述权利要求之一所述的焊接设备对带进行焊接的焊接方法，该焊接方法包括如下步骤：
-使至少两个带在焊接设备中引导；
-使带在焊接区域中张紧；
-在至少两个带处于张紧期间，沿着带的纵轴线、优选在彼此面向的边缘上将所述至少两个带纵向焊接；
-在张紧的带的焊接过程逐步地或连续地进行期间带相对于焊接系统逐步地或连续地运动。
12.根据权利要求11所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接设备设计用于沿着环形带的长度对环形带进行焊接，并且其中至少一个带、尤其是其中每个带借助于横向焊缝变成环形的，并且随后使所述带在焊接设备中引导并且沿着这些带的侧面彼此焊接在一起。
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