DE10033225A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen mindestens zweier Schweißstellen eines Rahmens, wie eines Fensterrahmens - Google Patents

Abstract

Zur Verbesserung und Erweiterung der Möglichkeiten zur Erstellung von Rahmen, insbesondere Fensterrahmen, sieht die Erfindung ein Verfahren zum Verschweißen mindestens zweier Schweißstellen eines Rahmens, wie eines Fensterrahmens, vor, bei dem beide Schweißstellen gleichzeitig unter beliebigen Winkeln verschweißt werden. Eine Vorrichtung zum Verschweißen mindesens zweier Schweißstellen eines Rahmens, wie eines Fensterrahmens, ist gekennzeichnet durch verschwenkbare Spann- und Führungseinrichtungen für jede Schweißstelle zum gleichzeitigen Verschweißen der Schweißstellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen mindestens zweier Schweißstellen eines Rahmens, wie eines Fensterrahmens.

Gattungsgemäße Schweißmaschinen sind bekannt. Mit diesen können allerdings nur Verschweißungen einzelner Rahmenteile unter immer fest vorgegebenen Winkeln vorgenommen werden, d. h. es können nur Rahmen mit immer den gleichen festen Winkeln auf einer derartigen Schweißmaschine verschweißt werden, wobei die Winkel in üblicher Weise und regelmäßig rechte Winkel sind.

Es sind bisher nicht Mehr-Stellen-Schweißmaschinen bekannt, bei denen der Verschweißungswinkel zwischen Rahmenteilen verändert werden kann. Will man Rahmen mit unterschiedli­ chen Winkeln, sei es an einem Rahmen selbst, seien es ver­ schiedene Rahmen, bei denen die Relativwinkel der Rahmen­ teile unterschiedlich sind, herstellen, so ist dies bisher nur auf Ein-Stellen-Schweißmaschinen mit jeweils nur einer Schweißstation möglich. Es ergibt sich dann bei kleinen Rahmenteilen das Problem, dass in der letzten zu fertigen­ den Schweißstelle die beiden noch zu verschweißenden Rah­ menteile mit erheblicher Kraft aneinander anliegen und aus­ einander gedrückt werden müssen, um den Schweißspiegel zwi­ schen die beiden Teile zu bringen. Es besteht die Gefahr der Beschädigungen, und die Schweißstellen werden unsauber. Auch ist zum Verschweißen eines solchen Rahmens, den suk­ zessive jede Schweißstelle gefertigt wird, ein erheblicher Aufwand, insbesondere auch zum Entnehmen und erneuten Ein­ legen des Rahmens bzw. der Rahmenteile und Ausrichten der­ selben erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung zum Verschweißen mindestens zweier Schweißstellen eines Rahmens anzugeben, bei dem unter Ver­ meidung der vorgenannten Nachteile eine Erweiterung und Op­ timierung als Möglichkeiten gegeben sind.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einem Verfah­ ren der eingangs genannten Art gelöst, welches dadurch ge­ kennzeichnet ist, dass beide Schweißstellen gleichzeitig unter beliebigen Winkeln verschweißt werden. Eine Vorrich­ tung ist zur Lösung der genannten Aufgabe gekennzeichnet durch verschwenkbare Spann- und Führungseinrichtungen für jede Schweißstelle zum gleichzeitigen Verschweißen der Schweißstellen.

In einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist vorgesehen, dass Spanneinheiten für jede Schweiß­ stelle unabhängig voneinander in die gewünschte Ausrichtung verschwenkt werden und dass Arbeitsschlitten für jeweils ein verfahrbares Spannelement zweier Spanneinheiten paral­ lel zueinander ausgerichtet sind. Die Arbeitsschlitten kön­ nen dabei nacheinander oder insbesondere synchron, d. h. gleichzeitig ausgerichtet werden. In bevorzugter Ausgestal­ tung ist dabei weiter vorgesehen, dass die Arbeitsschlitten entsprechend der Winkelhalbierenden der Ausrichtung der Schweißnähte der beiden Spanneinheiten ausgerichtet werden. Während die Ausrichtung der beiden Spannelemente an einer Schweißstelle zeitlich nacheinander erfolgen kann, ist in bevorzugten Ausgestaltungen vorgesehen, dass die beiden Spannelemente an einer Schweißstelle mechanisch gekoppelt verschwenkt werden, oder aber dass die beiden Spannelemente an einer Schweißstelle durch synchronisierte, individuelle Antriebe gemeinsam ausgerichtet werden. Da die geeignete Ausrichtung nicht nur der Schweißstellen, d. h. der Stirn­ seiten der miteinander zu verschweißenden Rahmenteile, son­ dern insbesondere in Abhängigkeit von diesen der Ausrich­ tung der Arbeitsschlitten und der Bewegung derselben, sieht die Erfindung in äußerst bevorzugter Ausgestaltung eine Au­ tomatisierung einer Ausrichtung letzterer dahingehend vor, dass die Ausrichtung der Spanneinheiten sowie der Arbeits­ schlitten aufgrund von Vorgabe der Ausrichtung der ge­ wünschten Schweißstellen automatisch erfolgt.

Wenn auch grundsätzlich das Verschwenken der beiden Spann­ elemente, wie gesagt, nacheinander erfolgen kann, sieht entsprechend dem schon genannten Verfahren eine bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung eine Kopplungseinrichtung zum Koppeln der Schwenkbewegung beider Spannelemente einer Spanneinheit vor, wobei entweder die Kopplungseinrichtung eine mechanischen Kopplungseinrichtung ist, oder aber die Kopplungseinrichtung durch eine Synchronisiereinheit indi­ vidueller Schwenkantriebe beider Spannelemente einer Spann­ einrichtung gebildet ist. Bei der erstgenannten Alternative sind insbesondere Anschläge zwischen beiden Spannelementen und eine Feststelleinrichtung zur Blockierung der linearen Verfahrbewegung des linear verfahrbaren Spannelements vor­ gesehen.

Um ein lineares Verfahren des linear verfahrbaren Spannele­ ments zu ermöglichen, ist in konkreter Ausgestaltung vorge­ sehen, dass die Führungseinrichtung jeder Schweißstelle ei­ ne Arbeitsschiene aufweist, entlang der ein Spannelement linear verfahrbar ist, wobei insbesondere die Führungsein­ richtung von den Schwenkantrieben der Spanneinrichtung un­ abhängige Schwenkantriebe aufweisen. In Weiterbildung, ins­ besondere um ein automatisches Ausrichten der Führungsein­ richtungen relativ zur Stellung der Spanneinheiten zu er­ möglichen, ist vorgesehen, dass Schwenkantriebe für die Spanneinheiten einerseits und die Führungseinrichtungen an­ dererseits miteinander gekoppelt sind, wobei die Kopplung nicht eine gleichzeitige Verstellung bedingen muß, sondern vorzugsweise die Ausrichtung der Spanneinheiten und die Ausrichtung der Führungseinrichtungen nacheinander, die Ausrichtung letzterer aber in Abhängigkeit der Ausrichtung ersterer erfolgt.

Eine weitere, bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Kopplungseinrich­ tung, mittels derer die Führungseinrichtungen für die ver­ fahrbaren Spannelemente zweier Spanneinrichtungen entspre­ chend der Winkelhalbierenden des Relativwinkels der Aus­ richtung der Schweißnähte der beiden zugehörigen Schweiß­ stellen ausrichtbar sind.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung können insbesondere gleichzeitige Schweißungen unter Winkeln von 30 bis 150° vorgenommen wer­ den. Darüber hinaus können auch zwei Verschweißungen vorge­ nommen werden, die unter einem Winkel von 180° ausgerichtet sind, wenn beispielsweise das mittlere Rahmenteil einen Halbkreisbogen bildet. Die Winkel können dabei insbesondere verschieden sein.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der als Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug­ nahme auf die Zeichnungen einzeln erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Sicht auf eine Schweißsta­ tion;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beim Verschweißen dreier Rah­ menteile;

Fig. 4 a, b die Ausrichtung von Rahmenteilen, Tisch- und Spannplatten für die Rahmenteile sowie den Arbeitsschlitten für verschiedene Aus­ richtungen der Schweißstellen;

Fig. 5a die Ausrichtung von Rahmenteilen zueinan­ der vor dem Verschweißen mit Darstellung der Arbeitsbewegung des Arbeitsschlittens mit den miteinander zu verschweißenden Rahmenteilen;

Fig. 5b die miteinander verschweißten Rahmenteile der Fig. 3;

Fig. 5c eine vergrößerte Darstellung der linken Schweißstelle der Fig. 3 und der Bewegung des mittleren Rahmenteils entsprechend der Arbeitsbewegung und

Fig. 6 die Darstellung eines weiteren Rahmenteils zwei den beiden Schweißstellen und der Ausrichtung der Erstreckung der Arbeitsbe­ wegung.

Die in den Figuren dargestellte, erfindungsgemäße Vorrich­ tung dient zum Verschweißen von drei Rahmenteilen mit zwei Schweißstellen für einen Rahmen, wie einen Fensterrahmen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist zunächst ein Grundgestell 2, vorzugsweise aus Gussrohr auf, auf dem Grundschienen 3 in Form von Flachführungsschienen in Pass­ nuten eingelassen ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist weiterhin zwei Schweißstationen 4, 4a auf. Die Schweißstation 4a ist über einen Arbeitsschlitten 5 in Form eines Kugelumlaufwagens entlang der Grundschiene 3 verfahr­ bar. Auch die weitere - linke - Schweißstation 4 (Fig. 2a, b) kann auf der Grundschiene 3 verfahrbar sein. Sie kann aber genau so gut stationär am Grundgestell 2 festgelegt sein. Im folgenden ist die in Fig. 1 linke Schweißstation beschrieben; diese entsprechenden dargestellten Elemente in den Figuren sind jeweils mit dem Zusatz "A" nach der Zahl des Bezugszeichens versehen.

Auf dem Grundschlitten 5 ist ein erster Drehkranz 6 vorge­ sehen, der drehbar über ein Traggestell 7 ein erstes Spann­ element in Form eines ersten Spanntischs 8 trägt. Der Spanntisch 8 und das Traggestell 7 sind über einen geeigne­ ten Positionierantrieb, wie beispielsweise einen Pneumatik­ zylinder oder einen Spindelantrieb um die gemeinsame Schwenkachse A relativ zum Grundschlitten 5 und damit zum Grundgestell 2 verschwenkbar.

Über der Basis 7' des Rahmenteils 7 befindet sich ein wei­ terer Drehkranz 9, mittels dessen Arbeitsschienen 11 so frei zum Traggestell 7 und zum ersten Spanntisch 8 eben­ falls um die gemeinsame Achse A verschwenkbar sind. In den Schienen 11 ist ein Arbeitsschlitten 12 verfahrbar angeord­ net, der, je nach Ausrichtung in Schiene 11 in Verfahrbewe­ gung und einem endlichen Winkel zur Grundschiene 3 ausfüh­ ren kann. Auf dem Arbeitsschlitten 12 befindet sich ein dritter Drehkranz 13, der den weiteren verfahrbaren Spann­ tisch 8' der rechten Schweißstation 4a (Fig. 3); in Fig. 1 durch den Spanntisch 8 verdeckt, der für den Spanntisch 8a in Fig. 2 ebenfalls erkennbar der Schweißstation über ein Traggestell 10 trägt. Der Spanntisch 8' ist dabei relativ zum Arbeitsschlitten 12 um eine vertikale Achse verschwenk­ bar, die bei aufeinander zugefahrenen Spanntischen 8, 8' und Anlage derselben entsprechend ihrer mit der Ausrichtung einer Schweißnaht verschweißender Rahmenteile ausgerichte­ ten Berührungskanten 14, 14' (Fig. 3, 4a, 4b) mit der Achse A zusammenfällt; die Spanntische 8, 8' bilden so gemeinsam eine Spanneinheit.

Weiter ist ein Antrieb 30 für die Schweißbewegung darge­ stellt.

Die rechte Schweißstation 4a ist in gleicher Weise aufge­ baut. Sie weist demgemäß über einen Grundteil oder Grund­ schlitten 5a ein über ein Drehkranz verschwenkbares Tragge­ stell 7a für ihr Spannelement 8a, über einen weiteren Dreh­ kranz eine Arbeitsschiene 11a mit einem Arbeitsschlitten 12a auf, der über einen weiteren Drehkranz und ein Tragge­ stell 10a, einen weiteren Spanntisch 8a' trägt. Die Spann­ tische 8a, 8a' bilden so ebenfalls eine Spanneinheit 4a. Die Spanntische 8' und 8a' spannen gemeinsam das mittlere Rahmenteil 15' und die Spanntische 8, 8a jeweils ein äuße­ res mit dem mittleren Rahmenteil 15, 15a zu verschweißendes Rahmenteil 15'.

Die wesentlichen Elemente der beiden Schweißstationen 4, 4a sind in den Fig. 3, 4a und 4b zusammen mit miteinander zu verschweißenden Rahmenteilen 15, 15a und 15' darge­ stellt, wobei Spanntische mit 8a, 8a' und deren Berührungs­ kanten mit 14, 14' bzw. 14a, 14a' bezeichnet sind.

Die Arbeitsschienen 11 sind in den Fig. 4a, b strichpunk­ tiert durch ihre Ausrichtung dargestellt.

Vorzugsweise ist der Spanntisch 8' bzw. 8a' gemeinsam mit dem Spanntisch 8 bzw. 8a verschwenkbar. Dies kann durch eine mechanische Kopplung erfolgen, indem der Spanntisch 8' ge­ gen den Spanntisch 8 bzw. der Spanntisch 8a' gegen den Spanntisch 8a mit seinem Schlitten 12 bzw. 12a verfahren und danach mittels einer Bremsvorrichtung in dieser An­ schlagposition festgelegt wird. Beim Verschwenken bei­ spielsweise des Spanntisches 8 über den Drehkranz 6 relativ zum Grundschlitten 5 (und damit relativ zum Grundgestell 2) wird damit zwangsläufig mechanisch gekoppelt der Spanntisch 8' mit verschwenkt. Alternativ können auch beide Spannti­ sche 8, 8' bzw. 8a, 8a' individuelle Antriebe aufweisen, deren Schwenkbewegung synchronisiert ist. Gegebenenfalls ist auch ein zeitlich aufeinanderfolgendes Verschwenken möglich, wobei dies voraussetzt, dass der Spanntisch 8' (bzw. 8a') in einem hinreichenden Abstand zum Spanntisch 8 (bzw. 8a) linear verfahren wurde.

Nach Ausrichtung der Spanntische 8, 8' bzw. 8a, 8a' beider Schweißstationen 4, 4a in die gewünschte Position, wobei, wie die Fig. 3, 4a, 4b zeigen, hier sehr unterschiedli­ che Positionen in einer großen Vielfalt möglich sind, er­ folgt die Ausrichtung beider Arbeitsschienen 11 mit einer Verfahrrichtung entsprechend der Winkelhalbierenden α/2 des Winkels α (Fig. 3a). Die in der Fig. 5a dargestellte, strichpunktierte Linie repräsentiert die Ausrichtung der Schienen 11, 11a unter jeweils einem Winkel α/2 relativ zu den mit den Kanten 14, 14', 14a, 14a' übereinstimmenden Stirnseiten 16, 16', 16a, 16a' der Rahmen 15, 15', 15a, die wiederum relativ zueinander den Winkel α einschließen, wie dies insbesondere in der Fig. 5a dargestellt ist. Mit 20, 20a sind die beiden Schweißstellen bezeichnet.

Insbesondere aus der Fig. 5c, die eine Auszugsvergrößerung der Schweißstelle 20a der Fig. 5a zeigt, ist ersichtlich, dass die parallel zueinander verlaufenden Stirnseiten 16a, 16a' der Rahmenteile nicht senkrecht aufeinander verfahren werden, sondern eben entsprechend der Ausrichtung der Schienen 11 unter einem Winkel zu der Flächennormalen ihrer Stirnseiten 16a, 16a'. In der Fig. 5c ist weiterhin die beim Verschweißen von Kunststoffrahmenteilen erforderliche Schweißzugabe 17a bzw. 17a' von jeweils etwa 1 mm darge­ stellt. Das Verfahren des Rahmenteils 15' gegen das Rahmen­ teil 15a erfolgt derart, dass unter Berücksichtigung der Schweißzugabe 17a, 17a' die nach dem Verschweißen verblei­ benden Eckkanten 18a, 18a' für weitere Rahmenteile 15a, 15' zum Übereinanderliegen kommen und gemeinsam die entspre­ chende Ecke des Rahmens 8a' (Fig. 5b). Entsprechendes gilt für die weitere, in den Fig. 5a, 5b dargestellte Schweißstelle 20.

Die Fig. 6 zeigt dreieckförmig miteinander verschweißte Rahmenteile, wobei die Neigungsrichtungen der Schweißstel­ len 20, 20a ebenfalls nicht symmetrisch ausgebildet sind und die durch die Winkelhalbierende bestimmte Verfahrrich­ tung 11 damit nicht exakt senkrecht zu den Längskanten (beispielsweise Längskante 19) des mittleren Rahmenteils 15' erfolgt.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Grundgestell

3

Grundschiene

4

,

4

a Schweißstationen

5

,

5

a Grundschlitten (bzw. Grundteil)

6

Drehkranz

7

,

7

a Traggestell, Rahmenteil

7

',

7

a' Basis

8

,

8

',

8

a,

8

a' Spanntisch

9

Drehkranz

10

,

10

a Traggestell

11

,

11

a Arbeitsschiene, Verfahrrichtung

12

,

12

a Arbeitsschlitten

13

Drehkranz

14

,

14

',

14

a,

12

a' Berührungskanten

15

,

15

',

15

a Rahmenteile

16

,

16

',

16

a,

16

a' Stirnseiten

17

a,

17

a' Schweißzugabe

18

,

18

',

18

" Eckkanten

19

Längskante

20

,

20

a Schweißstellen

30

Antrieb
A Schwenkachse
α/2 Winkelhalbierende
α Relativwinkel

Claims (16)

1. Verfahren zum Verschweißen mindestens zweier Schweiß­ stellen eines Rahmens, wie eines Fensterrahmens, da­ durch gekennzeichnet, dass beide Schweißstellen gleichzeitig unter beliebigen Winkeln verschweißt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Spanneinheiten für jede Schweißstelle unabhängig voneinander in die gewünschte Ausrichtung verschwenkt werden und dass Arbeitsschlitten (12, 12a) für jeweils ein verfahrbares Spannelement (8, 8'; 8a, 8a') zweier Spanneinheiten parallel zueinander ausgerichtet wer­ den.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschlitten (12, 12a) synchron ausgerich­ tet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, dass die Arbeitsschlitten (12, 12a) entsprechend der Winkelhalbierenden der Ausrichtung der Schweißnäh­ nähte der beiden Spanneinheiten ausgerichtet werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die beiden Spannelemente (8, 8'; 8a, 8a') an einer Schweißstelle mechanisch gekop­ pelt verschwenkt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannelemente (8, 8'; 8a, 8a') an einer Schweißstelle durch synchroni­ sierte, individuelle Antriebe gemeinsam ausgerichtet werden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Spann­ einheiten sowie der Arbeitsschlitten (12, 12a) aufgrund von Vorgabe der Ausrichtung der gewünschten Schweiß­ stellen automatisch erfolgt.

8. Vorrichtung zum Verschweißen mindestens zweier Schweißstellen eines Rahmens, wie eines Fensterrah­ mens, gekennzeichnet durch verschwenkbare Spann- und Führungseinrichtungen (5, 6, 7, 9, 10,11, 12, 13, 8, 8'), (5a, 6a, 7a, 7a', 10a, 12a, 8a, 8a') für jede Schweißstelle zum gleichzeitigen Verschweißen der Schweißstellen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Kopplungseinrichtung zum Koppeln der Schwenkbewegung beider Spannelemente (8, 8', 8a, 8a') einer Spanneinheit.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung eine mechanische Kopp­ lungseinrichtung ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch An­ schläge zwischen beiden Spannelementen (8, 8'; 8a, 8a') und eine Feststelleinrichtung zur Blockierung der li­ nearen Verfahrbewegung des linear verfahrbaren Spann­ elements (8', 8a').

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung durch eine Synchroni­ siereinheit individueller Schwenkantriebe beider Spannelemente (8, 8', 8a, 8a') einer Spanneinrichtung (4, 4a) gebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (11, 12) jeder Schweißstelle eine Arbeitsschiene (11) aufweist, entlang der ein Spannelement (8, 8', 8a, 8a') linear ver­ fahrbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (11, 12; 11a) von den Schwenkantrieben der Spanneinrich­ tung (14a) unabhängige Schwenkantriebe aufweisen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Schwenkantriebe für die Spannein­ heiten (4, 4a) einerseits und die Führungseinrichtungen (11, 12; 11a) andererseits miteinander gekoppelt sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch ei­ ne Kopplungseinrichtung, mittels derer die Führungs­ einrichtungen für die verfahrbaren Spannelemente (8', 8a') zweier Spanneinrichtungen (4, 4a) entsprechend der Winkelhalbierenden (α/2) des Relativwinkels (α) der Ausrichtung der Schweißnähte der beiden zugehöri­ gen Schweißstellen ausrichtbar sind.