DE10062193A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Metallplatten und Warmbandwalzwerk - Google Patents

Abstract

In einer Vorrichtung zum Verbinden von Metallplatten werden eine obere Scherklinge (3), die einen Vorsprung (30) in Form einer dreieckigen Säule aufweist, und eine untere Scherklinge (4), die einen Vorsprung (40) mit der gleichen Form aufweist, an den Überlappungsabschnitt der zu verbindenden Metallplatten (1, 2) angelegt und anschließend in die Metallplatten in einer in bezug auf die Dickenrichtung geneigten, schrägen Richtung um einen Hub gepreßt, der so bemessen ist, daß die Metallplatten nicht vollständig durchgeschnitten werden. Die Arbeitspunkt-Ortskurven der oberen Scherklinge und der unteren Scherklinge überlappen. Die gescherten Oberflächen der Metallplatten bilden durch Verformung durch plastisches Fließen einen Verbindungsabschnitt. Da auf die zu verbindenden Abschnitte eine Kompressionskraft ausgeübt wird, werden der durch den Überlappungsbetrag definierte Abschnitt und die zu verbindenden Abschnitte komprimiert, um nach Abschluß des Verbindens einen komprimierten Abschnitt zu bilden, wodurch die Verbindungsfestigkeit erhöht wird. Da außerdem die Vorsprünge an den Platinen eine Preßkraft erzeugen, die die gescherten Oberflächen gegeneinander pressen, nimmt durch die Wirkung ihrer schrägen Oberflächen die auf den Verbindungsabschnitt ausgeübte Kompressionskraft weiter zu.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Warmbandwalzwerke, genauer ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden mehrerer Metallplatten und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden warmge­ walzter Bänder, mit denen die warmgewalzten Bänder in kurzer Zeit verbunden werden können und ein kontinuierliches Walzen in dem Fall ausgeführt werden kann, in dem die warmgewalzten Bänder mittels einer Gruppe von Grobwalzwerken und einer Gruppe von Feinwarmwalzwerken gewalzt werden.

Es besteht ein hoher Bedarf an der Ausführung eines kontinuierlichen Fertig­ walzens von Metallplatten in einem Warmbandwalzwerk, um die Produktivität und die Qualität zu verbessern und den Vorgang zu automatisieren. Eine Schlüsseltechnik für das kontinuierliche Fertigwalzen betrifft Verfahren zum Verbinden von warmgewalzten Bändern (im folgenden Platinen genannt). Bei kaltgewalzten Bändern ist im kontinuierlichen Walzvorgang ein Verbinden mit ausreichender Festigkeit etwa durch Schweißen möglich, da die kaltgewalzten Bänder dünner sind. Bei warmgewalzten Bändern ist jedoch die Walzge­ schwindigkeit (Vorschubgeschwindigkeit der gewalzten Bänder) höher als in einem Kaltbandwalzwerk, weshalb das Verbinden durch Schweißen schwierig ist, weil die warmgewalzten Bänder dicker sind und weil der Walzvorgang abgeschlossen sein muß, bevor die Temperatur der gewalzten Bänder wesent­ lich absinkt.

Bis jetzt sind viele Verfahren zum Verbinden von Platinen vorgeschlagen worden, die ein Verfahren zum elektrischen Heizen, ein Verfahren zum Heizen mit Gas, ein Verfahren zum Schmelzen und Abschlagen sowie ein Reibungsverfahren umfassen, jedes dieser Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, daß der Verbindungsprozeß zu lange dauert. Da die Walzgeschwin­ digkeit der warmgewalzten Bänder wie oben erwähnt höher als bei kaltge­ walzten Bändern ist, kann eine Verbindungsmaschine des dynamischen Typs solange nicht verwirklicht werden, wie das Verbinden der Platinen nicht in kurzer Zeit abgeschlossen ist, da die Bewegungsstrecke der Maschine sonst zu groß wird. Falls eine Verbindungsmaschine des statischen Typs verwendet wird, ist eine sehr große Schleifeneinrichtung zum Ansammeln der Platinen erforderlich, da die Platinen normalerweise eine Dicke von 20 bis 50 mm besitzen. Ein herkömmlicher Verbindungsprozeß für Platinen erfordert bisher mindestens 20 bis 30 Sekunden einschließlich der Vorbereitung für das Verbinden und der Entfernung von überstehenden Abschnitten und Graten, die durch das Pressen verursacht werden.

Aus JP Hei 9-174117-A (1997) ist ein Verfahren zum Verkürzen der Verbin­ dungsdauer warmgewalzter Bänder bekannt. In diesem Verfahren werden eine vorhergehende Platine und eine nachfolgende Platine überlappt, woraufhin die beiden Platinen gleichzeitig abgeschert werden und saubere Oberflächen in direkten gegenseitigen Kontakt gebracht werden, um eine feste Metallverbin­ dung zu erzielen.

In diesem Verfahren sind auf einer Seite eine Scherklinge und eine Klemme und auf der anderen Seite eine Halterung vorgesehen, wobei die beiden überlappten Platinen durch die Halterung und die Klemme festgeklemmt werden und daraufhin die Scherklinge in diesem Zustand betätigt wird, um saubere Oberflächen miteinander zu verbinden. Dieses Verfahren ist insbeson­ dere für ein Warmbandwalzwerk gut geeignet, da das Verbinden einfach und in kurzer Zeit abgeschlossen werden kann.

Bei diesem Verfahren besteht jedoch das Problem, daß es verbessert werden muß, um eine ausreichende Verbindungsfestigkeit in kurzer Zeit zu erzielen und dabei ein Verbiegen der verbundenen Metallplatten minimal zu halten. Es besteht das weitere Problem, daß die verbleibende Schnittfläche nach dem Verbinden länger ist, da der Werkstoff von der Halterungsseite aus festge­ klemmt wird. Es besteht das nochmals weitere Problem, daß die Beweglichkeit des Werkstoffs verschlechtert wird, da die Metallplatten zur Halterungsseite gebogen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Probleme des Standes der Technik zu beseitigen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Metallplatten, mit denen eine ausreichende Verbindungs­ festigkeit erzielt und die Schnittflächenlänge verkürzt werden kann, und außerdem ein Warmbandwalzwerk zu schaffen, in dem dieses Verbindungs­ verfahren im Walzprozeß selbst angewendet werden kann und in dem die Länge der Fertigungsstraße gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Ferti­ gungsstraßen verkürzt ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 und 8 bzw. durch eine Vorrichtung nach Anspruch 11 bzw. durch ein Warm­ bandwalzwerk nach Anspruch 17. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Verbinden von Metallplatten geschaffen, in dem Abschnitte der zu verbindenden Metallplatten überlappt werden, die Scherklingen, die in bezug auf den überlappenden Abschnitt einander gegenüber angeordnet sind, an beide Seiten der Metallplatten angelegt werden und anschließend durch relatives Bewegen der Scherklingen in der Weise, daß sich der Überlappungsabschnitt dazwischen befindet, am Überlappungsabschnitt ein Verbindungsabschnitt gebildet wird, indem die Verformung durch plastisches Fließen jeder während des Scherprozesses erzeugten gescherten Oberfläche ausgenutzt wird.

In dem erfindungsgemäßen Verbindungsverfahren wird auf die gescherten Oberflächen, die während des Scherprozesses durch die gegenüberliegenden Scherklingen erzeugt werden, eine Preßkraft ausgeübt, wodurch die gescherten Oberflächen gegeneinander gepreßt werden. Diese Preßkraft wird durch den Widerstand an einem Kontaktpunkt zwischen der Scherklinge und dem Werkstoff erzeugt. Dadurch kann eine Kompressionskraft auf den Verbin­ dungsabschnitt ausgeübt werden und kann die Querschnittsfläche des Verbin­ dungsabschnitts verringert werden, wodurch die Verbindungsfestigkeit verbessert wird. Wenn die Preßkraft auf die gescherten Oberflächen ausgeübt wird, wird der Verbindungsabschnitt oder die verbundene Oberfläche in bezug auf die Dickenrichtung der Metallplatten geneigt. Dieser Neigungswinkel sollte vorzugsweise höchstens 75° betragen.

Das Überlappen der Scherklingen ist ein weiteres Verfahren zum Erzeugen einer Preßkraft, die den Verbindungsabschnitt zusammendrückt. Das Überlap­ pen der Scherklingen umfaßt ein Verfahren zum Bewegen der Scherklingen in der Weise, daß die Arbeitsspunkt-Ortskurve einer Kante einer Scherklinge mit der Arbeitsspunkt-Ortskurve der Kante der gegenüberliegenden Scherklinge teilweise zusammenfällt. Von oben betrachtet sehen die Scherklingen so aus, als ob sie wenigstens zum Zeitpunkt des Abschlusses des Verbindens teilweise überlappen.

Fig. 23 zeigt mehrere Beispiele überlappender Scherklingen. Fig. 23(a) ist ein Beispiel, in dem die oberen und unteren Scherklingen 3 und 4 zur Dicken­ richtung der Metallplatten parallel sind, wobei ein Spalt ε zwischen den Arbeitsspunkt-Ortskurven der oberen bzw. unteren Scherklingen dem Über­ lappungsbetrag entspricht. Die Fig. 23(b) und Fig. 23(c) sind Beispiele, in denen die Arbeitsspunkt-Ortskurven der oberen und unteren Scherklingen 3 und 4 in bezug auf die Dickenrichtung geneigt sind, die beiden Beispiele unterscheiden sich jedoch durch ihre Neigungsrichtung. Der Überlappungsbe­ trag in bezug auf die Dickenrichtung der Metallplatten sollte vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 mm bis 15 mm liegen.

Da in jedem Fall während des Scherprozesses durch die Scherklingen, die sich längs ihrer Arbeitsspunkt-Ortskurven bewegen, eine Preßkraft erzeugt wird, die die gescherten Oberflächen gegeneinander pressen, wird der schraffierte Abschnitt vor dem Verbinden komprimiert, so daß sich der schraffierte Abschnitt nach dem Verbinden ergibt. In diesem Prozeß ist der Verbindungsabschnitt oder die verbundene Oberfläche (eine Ebene zwischen den Kanten der gegenüberliegenden Scherklingen) nach Abschluß des Verbindens in bezug auf die Dickenrichtung der Metallplatten stets geneigt.

Um eine Preßkraft zu erzeugen, die den Verbindungsabschnitt komprimiert, ist es im Gegensatz zu einem Verfahren, in dem die Arbeitsspunkt-Ortskurven der Scherklingen zueinander parallel sind und um einen Überlappungsbetrag ε (Fig. 23) beabstandet sind, auch zulässig, daß eine oder beide Arbeitsspunkt- Ortskurven die Scherklingen in einer schrägen Richtung schneiden. Dadurch wird auf den Verbindungsabschnitt eine Kompressionskraft ausgeübt, wobei der Verbindungsabschnitt oder die verbundene Oberfläche, die erzeugt wird, ebenfalls geneigt ist.

In dieser Erfindung ist als Einrichtung zum starken Erhöhen dieser Preßkraft ein Vorsprung (Widerstand) vorgesehen, der gegenüber der Scherkraft eine elastische Kraft erzeugt, d. h. eine Preßkraft, die der obigen Preßkraft an der Kante der Scherklinge ähnlich ist. Da in diesem Fall die durch den Vorsprung erzeugte Preßkraft groß genug ist, kann die Verbindungsfestigkeit im Ver­ gleich zum Stand der Technik selbst bei einer Konstruktion erhöht werden, bei der eine obere oder eine untere Scherklinge auf einer Seite vorgesehen ist und eine Halterung auf der anderen Seite vorgesehen ist.

Der Vorsprung hat beispielsweise eine dreieckige, säulenförmige Gestalt mit einem Scheitel in Dickenrichtung und einer Grundfläche in Breitenrichtung der Metallplatten. Außerdem ist vorzugsweise die Oberfläche des Vorsprungs gegenüber der gescherten Oberfläche (Vorsprungsoberfläche) in der Weise ausgebildet, daß der Vorsprungswinkel (θ_D) in bezug auf die horizontale Oberfläche der Metallplatte 30° oder mehr beträgt und gleichzeitig kleiner als der Winkel zwischen einer zur Arbeitsspunkt-Ortskurve der Kante parallelen Linie und der obigen horizontalen Oberfläche ist.

Der Hub der Scherklinge sollte vorzugsweise in einem Bereich liegen, in dem die Verformung durch plastisches Fließen im Scherprozeß wirksam ist und gleichzeitig der überlappende Abschnitt nicht vollständig durchgeschnitten wird, d. h. innerhalb von 50% bis 150% der Dicke der Metallplatte durchge­ schnitten wird.

Da die überlappenden Metallplatten ohne vollständiges Durchschneiden beim Scheren der Metallplatten durch Pressen der Scherklingen miteinander verbunden werden können, kann die zum Pressen erforderliche Energie verringert werden. Falls außerdem der Hub gleich oder größer als die Platten­ dicke ist, wird eine Verbindung, die zwischen dem Abtrennende und den verbundenen Metallplatten als Folge des Verbindens übrig bleibt, vernachläs­ sigbar oder null, so daß die Nachverarbeitung vereinfacht wird.

Ferner wird in dem Scherprozeß durch die oberen und unteren Scherklingen eine Klemmkraft ausgeübt, die der erzeugten Preßkraft entspricht, wodurch der überlappende Abschnitt dazwischen angeordnet wird. Durch diese Klemmkraft wird der überlappende Abschnitt festgehalten und wird die Kompression des Verbindungsabschnitts aufgrund der Preßkraft wirksam ausgeführt.

Die obenerwähnte Vorrichtung zum Verbinden von Metallplatten gemäß der Erfindung wird auf eine Fertigungsstraße zwischen einem Grobwalzwerk und einem Fertigwalzwerk zum Walzen warmgewalzter Bänder angewendet. Die Verbindungsvorrichtung umfaßt einen Überlappungsmechanismus, der die zu verbindenden Abschnitte der vorhergehenden Platine und der nachfolgenden Platine zur Überlappung bringt, einen Verbindungsmechanismus, der mit oberen und unteren Scherklingen ausgerüstet ist, die dann, wenn die Platinen von oben und von unten gepreßt und geschert werden, die beiden überlappen­ den Platinen verbinden, sowie einen Scherklingen-Antriebsmechanismus, der die Scherklingen dazu veranlaßt, eine Preßbewegung auszuführen.

Die Scherklinge besitzt einen Kantenwinkel (θ_X), der mit der Arbeitsspunkt- Ortskurve der Kante, die in bezug auf die Dickenrichtung der Platine geneigt ist, im wesentlichen konsistent ist, ferner ist an der oberen Oberfläche der Scherklinge ein Vorsprung vorgesehen, der in die Platine "beißt", wenn die Platine gepreßt wird. Dieser Vorsprung trägt nicht nur zu einer Erhöhung der Preßkraft bei, sondern erleichtert es der Scherklinge, der Platinenbewegung zu folgen.

Der Scherklingen-Antriebsmechanismus ist in der Weise konstruiert, daß er einen zyklischen Betrieb ausführt, indem die oberen und unteren Scherklingen dazu veranlaßt werden, in einer bestimmten Bereitschaftsposition in Bereit­ schaft zu stehen, mit dem Pressen der Scherklingen begonnen wird, wenn der überlappende Abschnitt der beiden Platinen den Verbindungsmechanismus erreicht hat, und dann die Scherklinge wieder in ihre Bereitschaftsposition zurückgestellt wird, wenn sich die Scherklingen um einen bestimmten Preßhub nach oben bewegt haben, um das Verbinden abzuschließen; der Scherklingen- Antriebsmechanismus führt außerdem einen synchronen Betrieb aus, indem er die Scherklingen so bewegt, daß sie der Platinenbewegung folgen, während die Scherklingen mit den Platinen in Kontakt sind.

Da die zum Verbinden mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsverfahren erforderliche Zeit kraft der oberen und unteren Scherklingen und einer großen Preßkraft ausreichend kurz ist, kann der Verbindungsprozeß durch die Scher­ klingen synchron mit der Platinenbewegung erfolgen, so daß ein gleichmäßi­ ges Verbinden ausgeführt werden kann.

Da ferner der Überlappungsmechanismus so konstruiert ist, daß die Platinen­ verfolgungsgeschwindigkeit erhöht wird und die beiden Platinen überlappen, wenn das hintere Ende der vorhergehenden Platine eine bestimmte Position erreicht hat, und die Platinengeschwindigkeit wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgestellt wird, wenn der überlappende Abschnitt eine bestimmte Länge erreicht hat, kann die Vorrichtung unterschiedliche Walzgeschwindig­ keiten zwischen Walzwerken kompensieren. Weiterhin enthält der überlap­ pende Abschnitt einen "Abfall"-Abschnitt der vorhergehenden Platine und/oder der nachfolgenden Platine. Daher wird ein Abschnitt, der als Ab­ fallabschnitt weggeworfen würde, nun als Abtrennende nach dem Verbinden beibehalten, so daß der Werkstoffausstoß verbessert werden kann.

Ferner kann durch Entzundern eines Abschnitts der vorhergehenden Platine und eines Abschnitts der folgenden Platine, die miteinander zur Überlappung gebracht werden sollen, in einem Prozeß vor dem Überlappen eine unnötige Wärmeabstrahlung von den warmgewalzten Bändern vermieden werden. Außerdem kann durch Abschließen des Überlappungsprozesses innerhalb von 20 Sekunden nach dem Entzundern die Dicke des Walzzunders, der nach dem Entzundern wächst, auf einen Wert begrenzt werden, der kein Zerbrechen der Bänder während des Walzprozesses hervorruft.

Da in dem Warmbandwalzwerk der Erfindung die zum Verbinden erforderli­ che Zeit kurz ist, wird eine gleichmäßige Synchronisation mit der Platinenbe­ wegung einfacher, so daß dann, wenn die Verbindungsmaschine eingebunden in den Prozeß einer Fertigungsstraße verwendet wird, eine kontinuierliche Verbindung der Platinen möglich wird. Weiterhin kann die Länge der Walz­ werk-Straße verkürzt werden, da beispielsweise eine Schleifeneinrichtung, die zum Einstellen der Geschwindigkeit erforderlich ist, weggelassen werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Strukturansicht zur Erläuterung der Grundkonstruktion der Vorrichtung zum Verbinden von Metallplatten gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Strukturansicht zur Erläuterung der Verbindungsvorrichtung nach Fig. 1 bei Abschluß des Verbindens;

Fig. 3 eine Ansicht zur Erläuterung der geometrischen Beziehung zwi­ schen der Form der Kante (Scherklinge) und der Platine bei Ab­ schluß des Verbindens;

Fig. 4 eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Vorsprungswinkel θ_D der Vorsprünge und der horizontalen Kraft;

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung einer oberen Grenze des Vor­ sprungswinkels;

Fig. 6 eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Neigungswinkel θ_J des Verbindungsabschnitts und der Bruch­ festigkeit der Verbindung;

Fig. 7 eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Öffnungswinkel θ_X der Kante und dem Neigungswinkel θ_J des Verbindungsabschnitts;

Fig. 8 eine Darstellung einer typischen Verbindungsvorrichtung, die einen Überlappungsbetrag aufweist;

Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung des Preßhubs einer Scherklinge;

Fig. 10 eine Darstellung einer typischen Verbindungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 11 eine vereinfachte Strukturansicht des Scherklingen-Antriebsmecha­ nismus;

Fig. 12 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer typischen Verbindungsvorrichtung, die mit Scherklingen versehen ist;

Fig. 13 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer typischen Verbindungsvorrichtung, die mit Scherklingen versehen ist;

Fig. 14 eine Strukturansicht einer Fertigungsstraße eines Warmbandwalz­ werks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 15 eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Zunderdicke und der Bruchfestigkeit des Verbindungsab­ schnitts;

Fig. 16 eine Darstellung zur Erläuterung des überlappenden Abschnitts der Platinen und der Verbindungsposition;

Fig. 17 eine Strukturansicht eines Hebemechanismus zum Überlappen der vorhergehenden Platine und der nachfolgenden Platine;

Fig. 18 eine Darstellung zur Erläuterung des Startzustandes des Überlap­ pungsbetriebs der Hebevorrichtung;

Fig. 19 eine Darstellung zur Erläuterung des Zustandes während des Überlappungsbetriebs in der Hebevorrichtung;

Fig. 20 eine Darstellung zur Erläuterung des Endzustandes des Überlap­ pungsbetriebs der Hebevorrichtung;

Fig. 21 eine Strukturansicht der Abtrennende-Beseitigungsvorrichtung;

Fig. 22 eine Strukturansicht des Verbindungsabschnitts nach dem Verbin­ den und dem Walzen;

Fig. 23 eine Darstellung zur Erläuterung der Wirkung des Verfahrens zum Verbinden von Metallplatten gemäß der Erfindung;

Fig. 24 eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der verstrichenen Zeit nach dem Entzundern und der Zunderdicke; und

Fig. 25 eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der verstrichenen Zeit nach dem Entzundern, der Zunderdicke und der Bruchfestigkeit des Verbindungsabschnitts.

Die Erfindung wird auf zu verbindende Metallplatten angewendet, die durch warmgewalzte Bänder gegeben sind, die nicht erneut erwärmt werden müssen. Fig. 1 ist eine Darstellung einer typischen Grundkonstruktion der Verbin­ dungsvorrichtung, die sich in der Startposition befindet und für den Verbin­ dungsvorgang bereit ist.

Eine obere Platine 1 und eine untere Platine 2 aus warmgewalzten Bändern, die miteinander überlappen, werden zwischen einer oberen Scherklinge 3, die mit einem Vorsprung 30 versehen ist, und einer unteren Scherklinge 4, die mit einem Vorsprung 40 versehen ist (wobei jeder der Vorsprünge 30 und 40 mit der Platinenoberfläche in Kontakt ist) angeordnet. Sowohl der Vorsprung 30 der oberen Scherklinge 3 als auch der Vorsprung 40 der unteren Scherklinge 4 hat die Form einer dreieckigen Säule, die an einer wählbaren Position (beispielsweise in der Mitte) auf der gesamten Länge jeder Seitenkante der Scherklingen, die einander gegenüber angeordnet sind, vorgesehen ist und eine Preßkraft zum Pressen der gescherten Oberflächen gegeneinander erzeugt, wenn die Scherklingen 3 und 4 eine Bewegung, die später erläutert wird, ausführen. Die Höhe der Vorsprünge 30 und 40 ist mit L4 bezeichnet.

Mit der oberen Platine 1 und mit der unteren Platine 2 sind außerdem eine obere Klemme 5 bzw. eine untere Klemme 6 in Kontakt. Die obere Klemme 5 wird von einer oberen Klemmenhalterung 7 gehalten, während die untere Klemme 6 von einer unteren Klemmenhalterung 8 gehalten wird, die jeweils je nach Bedarf Hydraulikdruck verwenden. Die obere Scherklinge 3, die obere Klemme 5 und die obere Klemmenhalterung 7 sind in einer oberen Scherklin­ gen-Baueinheit 9 zusammengefaßt. Ebenso sind die untere Scherklinge 4, die untere Klemme 6 und die untere Klemmenhalterung 8 zu einer unteren Scherklingen-Baueinheit 10 zusammengefaßt.

Wenn eine (nicht gezeigte) externe Kraft ausgeübt wird, beginnt jede Scher­ klinge 3 und 4 mit der Ausführung eines Preßhubs F_D. Auf die obere Klemme 5 und auf die untere Klemme 6 wird jeweils eine Klemmenhaltekraft F_P ausgeübt.

Die obere Scherklingen-Baueinheit 9 und die untere Scherklingen-Baueinheit 10 sind in einem Gehäuse 101 angebracht, wobei die obere Scherklingen- Baueinheit 9 so installiert ist, daß sie von Pfosten 101a und 101b des Gehäuses 1 geführt wird und sich in einer schrägen Richtung in bezug auf die Dicken­ richtung der Platinen 1 und 2 bewegt. Die obere Scherklingen-Baueinheit 9 und die untere Scherklingen-Baueinheit 10 sind so konstruiert, daß sie sich mittels einer später erläuterten Verbindung einem Punkt A in Fig. 1 annähern und sich von diesem entfernen können. Daher können sich die Scherklingen- Baueinheiten 9 und 10, die zwischen sich die obere Platine 1 und die untere Platine 2 anordnen, einander annähern und voneinander entfernen.

Die obere Scherklingen-Baueinheit 9 bewegt sich im Verbindungsprozeß in Richtung eines Pfeils D und nach dem Verbinden in der entgegengesetzten Richtung. Die untere Scherklingen-Baueinheit 10, die die untere Scherklinge 4, die untere Klemme 6 und die untere Klemmenhalterung 8 enthält, ist ähnlich wie die obere Scherklingen-Baueinheit 9 konstruiert. Es ist auch möglich, die Verbindungsvorrichtung so zu konstruieren, daß nur entweder die untere Scherklinge 4 oder die obere Scherklinge 3 bewegt wird. Außerdem ist es zulässig, daß sich die oberen und unteren Klemmen in Dickenrichtung bewegen und die obere Scherklinge 3 und die untere Scherklinge 4 sich in schräger Richtung längs des Kantenwinkels jeder Scherklinge bewegen.

Fig. 2 zeigt die Verbindungsvorrichtung nach Abschluß des Verbindens. Während die obere Scherklinge 3 und die untere Scherklinge 4 die Platine 1 bzw. 2 abscheren, werden die Platinen 1 und 2 an jeder Scheroberfläche verbunden, wodurch eine verbundene Platine 13 gebildet wird. An der Position (L2), an der der Verbindungsvorgang abgeschlossen ist, ist eine verbundene Platine 13 gebildet worden, außerdem sind ein oberes Abtrennende 11 und ein unteres Abtrennende 12 getrennt worden oder es wird damit begonnen, sie zu trennen. Danach wird die obere Scherklingen-Baueinheit 9 in Richtung des Pfeils U bewegt und in die Startposition (L1) zurückbewegt, die in Fig. 1 gezeigt ist. Die untere Scherklinge 4 arbeitet in der gleichen Weise wie mit Bezug auf die obere Scherklinge 3 erläutert. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird eine Bewegungsstrecke von der Position, an der die oberen Oberflächen 32 und 42 der oberen und unteren Scherklingen 3 und 4 mit den Platinen 1 bzw. 2 in Kontakt sind, d. h. an der die Vorsprünge 30 und 40 über eine Höhe L4 in die entsprechende Platine "gebissen" haben, zu der Position des Abschlusses des Verbindens "Preßhub" (L3 = L2 - L1 - L4) genannt.

Wie oben beschrieben worden ist, sind in der Verbindungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Scherklingen 3 und 4 beiderseits des Überlap­ pungsabschnitts der oberen und unteren Platinen einander gegenüber angeord­ net, ferner ist ein Mechanismus vorgesehen, der die gegenüberliegenden Scherklingen relativ zueinander so bewegt, daß der überlappende Abschnitt dazwischen angeordnet wird. Der überlappende Abschnitt besitzt eine ausrei­ chende Länge, um von den Klemmen 5 und 6, die außerhalb der Scherklingen 3 und 4 angebracht sind, gehalten zu werden. Die Linie der Betriebspunkte der Scherklingen im Verbindungsprozeß ist so festgelegt, daß sie in bezug auf die Dickenrichtung der Platinen einen Neigungswinkel bildet, derart, daß die Verbindungslinie in bezug auf die Dickenrichtung geneigt ist. Außerdem ist ein Vorsprung in Form einer dreieckigen Säule auf der Oberfläche jeder Scherklinge vorgesehen und mit der Platinenoberfläche in Kontakt, so daß eine die gescherten Oberflächen gegeneinander pressende Preßkraft durch eine Oberfläche des Dreiecks während des Bewegungsprozesses erzeugt wird.

Fig. 3 ist eine Darstellung zur Erläuterung der geometrischen Beziehung zwischen der Form der Scherklinge und der Platine nach Abschluß des Verbindens. Die Scherklingen 3 und 4, die mit den Vorsprüngen 30 bzw. 40 ausgerüstet sind, bewegen sich auf der Arbeitsspunkt-Ortskurve der Kante in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung. Hierbei ist θ_D als Vorsprungs­ winkel der Scherklingen 3 und 4 definiert, ist θ_J als Neigungswinkel des Verbindungsabschnitts definiert und ist θ_X als Öffnungswinkel der Kante definiert. Die obere Scherklinge 3, die eine obere Oberfläche 32 besitzt, ist mit der Platine 1 in Kontakt und wird in einer schrägen Richtung, die mit der Neigung der seitlichen Oberfläche 31, die durch den Öffnungswinkel θ_X der Kante bedingt ist, im wesentlichen konsistent ist, d. h. in Richtung eines Pfeils, bewegt. Gleiches gilt für die untere Scherklinge 4. In diesem Vorgang ist es nicht notwendig, θ_X mit der Pfeilrichtung vollständig konsistent zu halten, vielmehr bleibt normalerweise eine Differenz von einigen Grad zurück.

Wenn die Preßkraft F_D und die Klemmenhaltekraft F_T ausgeübt werden, werden die Kanten 33 und 43 der Scherklingen 3 und 4 gepreßt und werden die Platinen 1 und 2 längs des Öffnungswinkels θ_X der Kante geschert, woraufhin die gescherten Oberflächen der Platinen plastisch verformt und miteinander verbunden werden. Hierbei ist der Öffnungswinkel θ_X der Kante größer als 90° festgelegt, um die Kanten in einer schrägen Richtung in die Platinen zu pressen.

Da ferner die Scherklingen 3 und 4 in dieser Ausführungsform mit den Vorsprüngen 30 bzw. 40 versehen sind, wird in einer Richtung senkrecht zu den Vorsprungsoberflächen 34 und 44, die durch den Vorsprungswinkel θ_D definiert sind, eine Preßkraft F_P erzeugt, wobei die horizontale Komponente dieser Kraft durch F_H gegeben ist. Diese horizontale Kraft F_H wirkt als Kompressionskraft auf den komprimierten Abschnitt, ferner wird eine Klem­ menhaltekraft F_T als Kraft, die die horizontale Kraft F_H unterstützt, ausgeübt.

Im folgenden werden die Beziehungen zwischen der Klemmkraft F_T, der horizontalen Kraft F_H und dem Vorsprungswinkel θ_D erläutert. Der Reibkoef­ fizient zwischen der oberen Klemme 5 und dem oberen Abtrennende 11 ist mit µ_T1 bezeichnet, während der Reibkoeffizient zwischen dem oberen Abtren­ nende 11 und der verbundenen Platine 13 mit µ_T2 bezeichnet ist und der Reibkoeffizient zwischen der unteren Scherklinge 4 und der verbundenen Platine 13 mit µ_D bezeichnet ist. Wenn der kleinere der beiden Reibkoeffi­ zienten µ_T1 und µ_T2 mit µ_t bezeichnet wird, kann F_H wie in der folgenden Gleichung (1) als Funktion von F_T und θ_D ausgedrückt werden:

Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen einem Multiplikator F_H/F_T der horizon­ talen Kraft und dem Vorsprungswinkel θ_D. In dieser Beziehung steigt der Multiplikator der horizontalen Kraft F_H über F_T unter der Annahme, daß µ_T und µ_D den Wert 0,5 haben, stark an, wenn der Vorsprungswinkel θ_D den Wert von 30° übersteigt. Aus diesem Grund wird für eine Erhöhung der den Verbindungsabschnitt komprimierenden horizontalen Kraft der Vorsprungs­ winkel der Scherklingen 3 und 4 vorzugsweise auf wenigstens 30° gesetzt.

Fig. 5 zeigt eine obere Grenze des Scherwinkels θ_D des Vorsprungs an der Scherklinge. Die Figur zeigt die Beziehung zwischen der vorhergehenden Platine 2 und der unteren Scherklinge 4, wobei die unterbrochene Linie der Scherklinge 4 einen Zustand repräsentiert, in dem der Vorsprung mit der Platine 2 in Kontakt ist, während die durchgezogene Linie einen Zustand repräsentiert, in dem der Vorsprung in die Platine "gebissen" hat. Wenn sich die Kante 43 der Scherklinge 4 auf der Arbeitsspunkt-Ortskurve 100, die in bezug auf die Dickenrichtung der Platine 2 geneigt ist, bewegt, wird ein Spalt a erzeugt, falls der Vorsprungswinkel θ_D des Vorsprungs größer als der Winkel θ₁ einer Linie 100' ist, die zur Arbeitsspunkt-Ortskurve 100 der Kante parallel ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Da dieser Spalt a so wirkt, daß er die Kompressionskraft entlastet, die auf den Verbindungsabschnitt ausgeübt werden soll, nimmt die Verbindungsfestigkeit des Verbindungsabschnitts ab.

Aus diesem Grund bildet ein Winkel θ₁, der keinerlei Spalt a hervorruft, d. h. ein Winkel parallel zur Arbeitsspunkt-Ortskurve der Kante, die obere Grenze für den Vorsprungswinkel θ_D. Mit anderen Worten, der Vorsprungswinkel θ_D sollte vorzugsweise in einem Bereich von 30° bis zu einem Winkel parallel zur Arbeitsspunkt-Ortskurve der Kante (der in dieser Ausführungsform gleich dem Neigungswinkel θ_J des Verbindungsabschnitts ist) in bezug auf die obere Fläche 42 der Scherklinge, die mit der Platinenoberfläche in Kontakt gelangt und sie preßt, liegen.

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel θ_J des Verbin­ dungsabschnitts und der Bruchfestigkeit der Verbindung. In Fig. 6 repräsen­ tiert jeder Kreis einen Fall, in dem kein Bruch im Walzprozeß nach dem Verbinden hervorgerufen wird, während jedes Kreuz den Fall repräsentiert, in dem ein Bruch verursacht wird. Das Ergebnis zeigt, daß der Verbindungsab­ schnitt zu einem Bruch neigt, wenn der Neigungswinkel θ_J des Verbindungs­ abschnitts größer ist. Obwohl sich der optimale Winkel θ_J unter verschiedenen Verbindungsbedingungen einschließlich des Überlappungsbetrags der Scher­ klingen und des Preßhubs, ändert, ist die Festigkeit des Verbindungsabschnitts höher, wenn der Neigungswinkel θ_J zunimmt, d. h. wenn die verbundene Oberfläche stärker geneigt wird. Wenn die Bruchfestigkeit des Verbindungs­ abschnitts ungefähr 3,0 kg/mm² betragen soll, beträgt der Neigungswinkel θ_J des Verbindungsabschnitts, bei dem kein Bruch verursacht wird, höchstens 75°.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Öffnungswinkel θ_X der Kante und dem Neigungswinkel θ_J des Verbindungsabschnitts. Wie hier gezeigt ist, kann der Neigungswinkel θ_X des Verbindungsabschnitts dann, wenn der Öffnungs­ winkel θ_J der Kante vergrößert wird, kleiner werden, wobei die Bruchfestig­ keit des Verbindungsabschnitts dennoch zunimmt. Falls der Öffnungswinkel θ_J der Kante mindestens 90° beträgt, kann der Neigungswinkel θ_J des Verbin­ dungsabschnitts ohne weiteres 75° oder weniger sein.

Falls indessen zwischen den Scherklingen 3 und 4 in Fig. 3 keine Überlappung erzeugt wird, fällt die Arbeitsspunkt-Ortskurve der Kante der Scherklinge 3 mit der Arbeitsspunkt-Ortskurve der Kante der Scherklinge 4 zusammen. Wenn hingegen der Überlappungsbetrag ansteigt, wird der Neigungswinkel θ_J des Verbindungsabschnitts kleiner. In Fig. 7 repräsentiert jedes Dreieck einen Fall, in dem der Überlappungsbetrag 0,1 mm beträgt, während jeder Kreis den Überlappungsbetrag von 3 mm repräsentiert und jedes Quadrat den Überlap­ pungsbetrag von 10 mm repräsentiert. Somit werden die Scherklinge 3 und die Scherklinge 4 relativ zueinander und geradlinig in Kantenrichtung bewegt, gleichzeitig werden sie gegenseitig zur Überlappung gebracht, so daß die Arbeitsspunkt-Ortskurve einer Kante mit der Arbeitsspunkt-Ortskurve der gegenüberliegenden Kante zusammenfällt. Mit anderen Worten, die Scher­ klingen sind so angeordnet, daß nach einem vollständigen Pressen die obere Scherklinge 3 mit der unteren Scherklinge 4 teilweise überlappt, wenn die obere Scherklinge 3 von oben betrachtet wird.

Fig. 8 ist eine Darstellung einer typischen Verbindungsvorrichtung, die mit einem gewissen Überlappungsbetrag versehen ist, wobei die Konstruktion jener von Fig. 1 ähnlich ist. Fig. 8(a) zeigt einen Zustand direkt nach dem Beginn des Verbindens, wobei die Vorsprünge der Scherklingen 3 und 4 in die Platinen gepreßt werden und die oberen Oberflächen 32 und 42 in Kontakt mit den Platinenoberflächen sind. Fig. 8(b) zeigt einen Zustand nach Abschluß des Verbindens, wobei die Scherklingen sich um den Preßhub L3 bewegt haben. Die Bewegungsrichtung der oberen Scherklinge 3 stimmt mit jener der unteren Scherklinge 4 überein, die Scherklingen sind jedoch so angeordnet, daß die Linien der Betriebspunkte der Kanten um ε₁ überlappen. Der schraffierte Abschnitt mit Rhombusform wird im Zustand von Fig. 8(a) im Verbindungs­ prozeß bis zum Zustand von Fig. 8(b) komprimiert. Die elastische Kraft des komprimierten Abschnitts wirkt als Kompressionskraft auf den Verbindungs­ abschnitt. Hierbei wirkt die durch die Vorsprünge 30 und 40 der Scherklingen 3 und 4 erzeugte Preßkraft in der Weise, daß sie die auf den Verbindungsab­ schnitt ausgeübte Kompressionskraft unterstützt.

Wie oben erläutert worden ist, nimmt die Verbindungsfestigkeit als Folge der Ausübung der Kompressionskraft auf den Verbindungsabschnitt zu. Zum Verbinden eines Stahlwerkstoffs ist es für die Erzielung einer im allgemeinen erforderlichen Verbindungsfestigkeit wünschenswert, den Überlappungsbetrag in Längsrichtung der zu verbindenden Metallplatten auf wenigstens 0,1 mm festzulegen. Beim Verbinden eines weichen Werkstoffs wie etwa Aluminium kann ein bestimmter Grad an Verbindungsfestigkeit selbst dann erhalten werden, wenn der Überlappungsbetrag null ist (falls der Überlappungsbetrag kleiner als null ist, wird eine Verbindung gemäß der Erfindung nicht erhalten).

Andererseits wird die Obergrenze des Überlappungsbetrags folgendermaßen bestimmt.

Die Fläche des schraffierten Abschnitts in Fig. 8(a), d. h. die zu komprimie­ rende Fläche, beträgt 450 mm², sofern der Überlappungsbetrag 15 mm beträgt und die Platinendicke 30 mm beträgt. Andererseits beträgt die Fläche S (S = S₁ + S₂), die von den Vorsprüngen umgeben ist, ungefähr 30 × 30 × 2 = 1800 mm². Daher hat die obige Schätzung die Bedeutung, daß eine kompressive Verformung um 450/1800 = 25% in der Umgebung des Verbindungsabschnitts während des Verbindungsprozesses erzeugt worden ist.

In Übereinstimmung mit der Spannungs-Dehnungskurve (Fig. 7.5) in dem Artikel "Theory and Practice of Plate Rolling" liegt die kompressive Spannung unter der Bedingung, daß die Verbindungstemperatur wenigstens 800 bis 1200°C beträgt und die Dehnung 25% beträgt, nahe bei der oberen Grenze. Bei einem zu großen Überlappungsbetrag wird die auf die Verbindungsvor­ richtung ausgeübte Last übermäßig hoch, so daß der Abriebwiderstand der Scherklingen-Kanten und der Vorsprünge verschlechtert wird. Aus diesem Grund sollte die obere Grenze für den Überlappungsbetrag vorzugsweise auf 15 mm gesetzt werden.

Wenn die Vorsprünge 30 und 40 in die Platinen 1 bzw. 2 beißen, komprimie­ ren die Vorsprünge jeden ergriffenen Abschnitt, wobei diese Kompression als Preßkraft auf den Verbindungsabschnitt 50 wirkt. Im Ergebnis kann die Verbindungsfestigkeit anhand dieser Kraft zusammen mit einer durch die Überlappung verursachten Preßkraft weiter erhöht werden.

Fig. 9 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Preßhubs einer Scherklinge, wobei Fig. 9(a) den minimalen Hub und Fig. 9(b) den maximalen Hub zeigt. Im allgemeinen ist die Festigkeit des Verbindungsabschnitts nahezu gleich demjenigen des Grundmetalls. Während es andererseits wesentlich ist, daß der Verbindungsabschnitt nach dem Verbinden nicht bricht, bis die verbundene Platine gewalzt und aufgewickelt ist, ist die Hälfte der Festigkeit des Grund­ metalls für diesen Zweck ausreichend. Damit der Verbindungsabschnitt ungefähr die Hälfte der Festigkeit des Grundmetalls erreicht, beträgt der minimale Preßhub 1/2 der Grundmetall-Dicke "t" oder 0,5 t, während der maximale Hub gleich der 1,5fachen Grundmetall-Dicke "t", d. h. 1,5 t, ist.

Fig. 10 ist eine Darstellung einer typischen Verbindungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, die in den Zuständen von Fig. 8(a) und Fig. 8(b) gezeigt ist. Diese Figur unterscheidet sich von Fig. 8 dadurch, daß die obere Scherklinge 3 sich in einer senkrechten Richtung bewegt und die untere Scherklinge 4 sich in einer schrägen Richtung in bezug auf die Platinenober­ fläche bewegt und daß die beiden Scherklingen so angeordnet sind, daß sich die Arbeitsspunkt-Ortskurve einander schneiden.

Da der schraffierte Abschnitt mit Rhombusform im Zustand von Fig. 10(a) im Verbindungsprozeß bis zum Zustand von Fig. 10(b) komprimiert wird, wird die Verbindungsfestigkeit als Folge einer Kompressionskraft, die auf den Verbindungsabschnitt wirkt, höher, außerdem wird die Preßkraft auf die verbundene Oberfläche in der gleichen Weise wie in dem Fall, in dem eine Überlappung vorliegt, erhöht.

In einer Abwandlung der Verbindungsvorrichtung nach Fig. 10 ist es zulässig, daß sich die obere Scherklinge in einer schrägen Richtung bewegt und die untere Scherklinge sich in einer senkrechten Richtung bewegt. Andernfalls ist es auch zulässig, daß sich beide Scherklingen in einer schrägen Richtung bewegen, der Neigungswinkel ist jedoch verschieden. Kurz, jede Abwandlung ist annehmbar, sofern die oberen und unteren Scherklingen so angeordnet sind, daß sich die Arbeitsspunkt-Ortskurven einander schneiden.

Als Folge der oben erläuterten Verbindung werden die Abtrennenden 11 und 12 erzeugt, die von der verbundenen Platine 13 übrigbleiben, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Obwohl der größte Teil jedes Abtrennendes bereits bei Abschluß des Verbindens abgeschnitten worden ist, könnte in Abhängigkeit vom Hub eine gewisse Verbindung zwischen dem Abtrennende und dem Verbindungs­ abschnitt zurückbleiben, da in dem obenerläuterten Verbindungsverfahren der Verbindungsabschnitt einen bestimmten Winkel in bezug auf die Dickenrich­ tung der Metallplatten hat. Um das Abtrennende bei Abschluß des Verbindens einfach abschneiden zu können, ist es wünschenswert, daß eine Restverbin­ dung in Dickenrichtung der Metallplatten höchstens 5 mm beträgt und der Preßhub wenigstens gleich der Plattendicke, vorzugsweise der 1,2fachen Plattendicke, gemacht wird. Wenn der Hub wenigstens gleich der 1,2fachen Plattendicke ist, nimmt die verbleibende Verbindungsdicke ab, gleichzeitig steigt der Verformungsfaktor durch plastisches Fließen an, was eine höhere Verbindungsfestigkeit zur Folge hat.

Im folgenden wird ein Beispiel eines Scherklingen-Antriebsmechanismus erläutert, der die oberen und unteren Scherklingen längs der obenerwähnten Betriebspunkt-Linien bewegt. Fig. 11 zeigt die Konstruktion des Scherklingen- Antriebsmechanismus. Die obere Scherklinge 3 und die untere Scherklinge 4 beginnen ihre Bewegung bei der Verbindungs-Startposition und kehren über die Verbindungs-Abschlußposition wieder in die Verbindungs-Startposition zurück. Da in diesem Vorgang die zu verbindenden Platinen mit der Ge­ schwindigkeit der Fertigungsstraße stromabwärts laufen, werden die oberen und unteren Scherklingen längs der Arbeitsspunkt-Ortskurve der jeweiligen Scherklingen, wovon jede durch eine Strichlinie gezeigt ist, synchron mit der Bewegung der Platinen bewegt. Um unbewegliche Metallplatten zu verbinden, kann hierzu ein Scherklingen-Antriebsmechanismus dienen, der einfach einen Preßhub in Aufwärts- und Abwärtsrichtung ausführen kann.

Eine Hauptkurbelwelle besitzt zwei exzentrische Wellen in bezug auf das Zentrum A (derselbe Punkt A wie in Fig. 1). Die obere exzentrische Welle ist über ein Verbindungsglied mit der oberen Scherklinge verbunden, während die untere exzentrische Welle über ein Verbindungsglied mit der unteren Scher­ klinge verbunden ist, wobei die beiden Wellen die oberen bzw. unteren Scherklingen entsprechend dem Drehwinkel der Hauptkurbelwelle aufwärts und abwärts bewegen (pressen oder zurückstellen). Weiterhin bewegt eine Synchronisationswelle, die synchron mit der Hauptkurbelwelle verbunden ist und über einen oszillierenden Hebel mit dem Verbindungsglied der oberen exzentrischen Welle und mit dem Verbindungsglied der unteren exzentrischen Welle verbunden ist, die oberen und unteren Scherklingen in Bewegungsrich­ tung der Platinen nahezu mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Platinen, wobei die Scherklingen mit den Platinen in Kontakt sind, und stellt die oberen und unteren Scherklingen in die Ausgangsposition zurück, wenn die Scher­ klingen nicht mehr mit den Platinen in Kontakt sind.

Fig. 11(a) zeigt einen Zustand vor dem Beginn des Verbindens. Fig. 11(b) zeigt einen Zustand bei Abschluß des Verbindens, in dem die obere exzentri­ sche Welle und die untere exzentrische Welle bei Betrachtung von der Seite auf der gleichen Linie liegen. Da die obere und die untere Scherklinge entspre­ chend der Bewegungsgeschwindigkeit der Platinen während des Verbindens betätigt werden, wie oben erläutert worden ist, wird auf die Platine kein übermäßiger Zug oder keine übermäßige Kompression ausgeübt, so daß ein gleichmäßiges Verbinden möglich ist.

Dieser Scherklingen-Antriebsmechanismus ist unter Verwendung nahezu des gleichen Antriebsmechanismus konstruiert, wie er beispielsweise aus dem Artikel mit dem Titel "Hitachi Pendulum Type Frying Shear" in "Hitachi Review", Bd. 61, Nr. 9 (1979 - 9), bekannt ist. Abwandlungen am Synchronisa­ tionsmechanismus für die Synchronisation der Scherklingen mit der Bewe­ gung der Platinen sind möglich. Beispielsweise ist es möglich, den Mechanis­ mus in der Weise zu konstruieren, daß die Scherklingen, nachdem sie in die Platinen "gebissen" haben, bis die Scherklingen nach Abschluß des Verbin­ dens voneinander getrennt werden, der Platinenbewegung in natürlicher Weise folgen können und, wenn die Scherklingen in eine spezifische Position voneinander getrennt worden sind, beispielsweise mittels einer Feder in die Ausgangsposition zurückgestellt werden. Das heißt, daß es nicht immer notwendig ist, daß die Scherklingen mit der Hauptkurbelwelle synchronisiert sind.

Außerdem ist es möglich, eine Verbindungsvorrichtung zum Scheren und Verbinden von Metallplatten durch Bewegen der Scherklingen in Überein­ stimmung mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Platinen unter Verwendung eines trommelartigen Antriebsmechanismus zu konstruieren, wie er beispiels­ weise in Fig. 5 von JP Hei 10-34203-A (1998) gezeigt ist, oder unter Verwen­ dung eines pendelartigen Antriebsmechanismus, der in den Fig. 15 und 16 derselben Veröffentlichung offenbart ist.

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Scherklingen einer Verbin­ dungsvorrichtung. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, sind an der oberen Scherklinge 3 und an der unteren Scherklinge 4 jeweils mehrere Vorsprünge vorgesehen. Es ist außerdem möglich, daß nur entweder die obere oder die untere Scherklinge mit mehreren Vorsprüngen versehen ist. Wie oben erläutert wurde, erzeugt ein Vorsprung eine Preßkraft in einer Richtung senkrecht zur Scherrichtung der Scherklinge und wirkt dahingehend, daß der Verbindungsabschnitt kompri­ miert wird. Da die Verwendung mehrerer Vorsprünge die Verringerung der Last auf jeden Vorsprung im Vergleich zu dem Fall, in dem nur ein Vorsprung vorgesehen ist, ermöglicht, kann der Abriebwiderstand des Vorsprungs verbessert werden. Da ferner jeder Vorsprung niedriger ausgebildet sein kann und der "Beiß"-Betrag in die Platine entsprechend verringert werden kann, wird die Qualität der Verbindung nach dem Verbinden verbessert.

Bei Verwendung mehrerer Vorsprünge muß die Form und die Position jedes Vorsprungs nicht stets gleich sein, sondern kann derart sein, daß beispiels­ weise Vorsprünge intermittierend am hinteren Ende vorhanden sind oder daß die gesamte Breite der Scherklingen-Oberfläche durch die vorderen und hinteren Vorsprünge vollständig bedeckt ist. Das heißt, daß jede Konstruktion annehmbar ist, sofern die Kompressionskraft, die auf den Verbindungsab­ schnitt ausgeübt werden soll, wirksam unterstützt wird.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der Scherklinge einer Verbin­ dungsvorrichtung. Eine obere Scherklinge 3 und eine untere Scherklinge 4 sind ebenso wie in Fig. 1 angeordnet, es ist jedoch kein Vorsprung vorgesehen. Da in dieser Ausführungsform die verbundene Oberfläche gemäß dem Verbin­ dungsverfahren der Erfindung eine Form mit einem bestimmten Winkel (θ_J) in bezug auf die Dickenrichtung der Metallplatten erhält, kann eine am Verbin­ dungsabschnitt zu erzeugende Kompressionskraft auch durch eine horizontale Kraft F_H unterstützt werden, die, wie aus der Beziehung (θ_D = 0) in Gleichung (1) hervorgeht, durch den Kontaktwiderstand oder dergleichen zwischen der Platine und der Scherklinge erzeugt wird. Obwohl wegen des oben Gesagten die am Verbindungsabschnitt zu erzeugende Kompressionskraft kleiner als im Fall mit Vorsprüngen ist, ist diese Ausführungsform in Abhängigkeit von der Spezifikation oder der geforderten Bruchfestigkeit des zu verbindenden Werkstoffs anwendbar.

Im folgenden wird eine Ausführungsform erläutert, in der das Verfahren zum Verbinden von Metallplatten gemäß der Erfindung auf ein Warmbandwalz­ werk angewendet wird. Ein Warmbandwalzwerk gemäß dieser Ausführungs­ form ist insbesondere mit einem Überlappungsmechanismus ausgerüstet, der eine vorhergehende Platine und eine nachfolgende Platine im Verlauf der Fer­ tigungsstraße zur Überlappung bringt, und ferner mit einer Verbindungsma­ schine ausgerüstet, die im Verlauf der Fertigungsstraße den überlappenden Abschnitt ebenfalls verbindet.

Fig. 14 zeigt eine Konstruktion einer Fertigungsstraße eines Warmbandwalz­ werks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Zwischen einem Grob­ walzwerk 21 und einer Verbindungsmaschine 26 sind eine Zwischenaufwick­ lungseinrichtung 22, die eine Metallplatte aufnimmt und die Geschwindigkeit einstellt, eine Abtrennende-Schereinrichtung 23, die einen Abfallabschnitt von einer Grobplatine abschneidet, eine Entzundereinrichtung 24 sowie eine Hebevorrichtung 25, die einen Mechanismus zum Überlappen einer nachfol­ genden Platine 1 und einer vorhergehenden Platine 2 bildet, vorgesehen; außerdem ist zwischen der Verbindungsmaschine 26 und einem Fertigwalz­ werk 28 eine Abtrennende-Beseitugungsvorrichtung 27 vorgesehen.

Falls die Verbindungsmaschine 26 mit einem Mechanismus zum Bewegen auf Schienen ausgerüstet ist, kann die Maschine in ein prozeßgekoppeltes Ferti­ gungssystem eingebaut werden. Da jedoch das Warmbandwalzwerk die obenerwähnte Verbindungsvorrichtung der Erfindung verwendet und daher die Verbindungszeit durch die Vorrichtung kürzer ist, kann beispielsweise ein in Fig. 11 gezeigter Scherklingen-Antriebsmechanismus verwendet werden, um damit eine Verbindungsmaschine zu konstruieren, die Metallplatten schert und verbindet und sich dabei entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit der Platinen bewegt.

Folglich kann die Verbindungsmaschine 26 zum Verbinden gewalzter Bänder, die zwischen dem Grobbandwalzwerk 21 und dem Fertigbandwalzwerk 28 installiert ist, so konstruiert sein, daß das Verbinden während der Bewegung in Übereinstimmung mit der Vorschubgeschwindigkeit der warmgewalzten Bänder abgeschlossen wird, wodurch eine Schleifeneinrichtung, die die Vorschubgeschwindigkeit durch Biegen der warmgewalzten Bänder einstellen soll, nicht mehr erforderlich ist.

Die Abtrennende-Abschereinrichtung 23 schneidet den unregelmäßig geform­ ten Abschnitt (Abfallabschnitt) am vorderen Ende einer Platine ab. Selbst wenn die Platinen kontinuierlich verbunden werden, wird ein Abfallabschnitt mit besonders unregelmäßiger Form abgeschnitten, so daß im Betrieb der Ver­ bindungsmaschine 25 oder der Abtrennende-Entfernungsvorrichtung kein Problem entsteht.

Die Entzundereinrichtung 24 dieser Ausführungsform ist zusammen mit der Hebevorrichtung 25 zu einer Einheit zusammengefaßt, wie später beschrieben wird, so daß wenigstens ein Teil der zu überlappenden Platinen vor dem Überlappen entzundert worden ist. Als Entzunderverfahren stehen verschie­ dene Entzunderverfahren zur Verfügung, einschließlich eines mechanischen Abschneidens oder Schleifens durch eine rotierende Schneidemaschine oder eine mechanische Räumvorrichtung, eines von einem Acetylen-Gasbrenner ausgestoßenen Verbrennungsgases und dergleichen, diese Ausführungsform verwendet jedoch als wirksames und zeitsparendes Mittel das Ausstoßen von mit hohem Druck beaufschlagtem Wasser.

Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen der Zunderdicke und der Bruchfestigkeit des Verbindungsabschnitts. Da die Bruchfestigkeit des Verbindungsabschnitts mit abnehmender Dicke des Zunders ansteigt, werden vorzugsweise die gewalzten Bänder überlappt, nachdem die Oberflächen auf ein mögliches Ausmaß entzundert worden sind. Das Entzundern muß nicht auf der gesamten Oberfläche des überlappten Abschnitts ausgeführt werden, vielmehr wird das Entzundern vorzugsweise in einem begrenzten Gebiet ausgeführt, das zu einer verbundenen Oberfläche verformt werden soll.

Fig. 24 zeigt die Beziehung zwischen der Zunderdicke und der verstrichenen Zeit nach dem Entzundern.

Fig. 25 zeigt die Beziehung zwischen der verstrichenen Zeit nach dem Ent­ zundern, der Zunderdicke und der Bruchfestigkeit des Verbindungsabschnitts, wobei Fig. 15 und Fig. 24 zu einer einzigen Figur kombiniert sind. Die Bruchfestigkeit des Verbindungsabschnitts hängt vom Neigungswinkel θ_J des Verbindungsabschnitts wie oben erläutert ab, wenn jedoch θ_J 60° oder weniger beträgt, kann eine höhere Bruchfestigkeit als diejenige, die einen Bruch während des Walzprozesses bewirkt, erzielt werden, indem die Freigabezeit auf höchstens 20 Sekunden gehalten wird.

Nun wird die Hebevorrichtung 25 erläutert, die die zu verbindenden Ab­ schnitte der vorhergehenden Platine und der nachfolgenden Platine zur Überlappung bringt. Vor der Erläuterung des Mechanismus der Hebevorrich­ tung wird die Beziehung zwischen dem überlappten Abschnitt der beiden Platinen, den Abtrennenden und der Verbindungsposition erläutert.

Fig. 16 ist eine Darstellung zur Erläuterung des überlappten Abschnitts der Platinen und der Verbindungsposition. Fig. 16(a) zeigt einen Abfallabschnitt der Platine 1 des folgenden Bandes, während Fig. 16(b) einen Abfallabschnitt der Platine 2, d. h. des vorhergehenden Bandes, zeigt. Diese Abfallabschnitte müssen durch die Abtrennende-Schereinrichtung 23 nicht geformt werden. Ein Abschnitt der Längen an der oberen Platine 1 und ein Abschnitt der Länge m an der unteren Platine 2 bilden die Abschnitte, die als Abfallabschnitte weggeworfen werden müssen, weil die Breite unzureichend ist.

Fig. 16(c) zeigt einen Zustand, in dem die Platinen 1 und 2 überlappen, während Fig. 16(d) die Verbindungsposition nach dem Verbinden zeigt, wobei die schraffierten Abschnitte außerhalb der Verbindungsposition die Abtren­ nenden bilden. Die Überlappung in Fig. 16(c) ist so festgelegt, daß die Verbin­ dungsposition in einem Abschnitt liegt, der in den Bereich der Längen der oberen Platine 1 und in den Bereich der Länge m der unteren Platine 2 fällt, und in der zugleich die Breite der beiden Platinen angenähert gleich ist. Da durch den Versuch, den überlappten Abschnitt in begrenztem Maß in den Abfallabschnitt beider Platinen zu setzen, der größte Anteil der Abtrennenden nach dem Verbinden von den Abfallabschnitten stammt, kann der Ausstoß der Platinen verbessert werden.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 17 bis 20 die Konstruktion und die Funkti­ onsweise der Hebevorrichtung, die die zu verbindenden Abschnitte der vorhergehenden Platine und der nachfolgenden Platine zur Überlappung bringen soll, erläutert. Fig. 17 zeigt die Konstruktion einer Hebevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine Hebevorrichtung 25, die nahe vor der Verbindungsmaschine 26 in einer Fertigungsstraße installiert ist, umfaßt eine obere Rollengruppe 111, eine Heberollengruppe 112, eine Tischrollengruppe 113, eine Grundplatte 114 und ein Verbindungsglied 115.

Sowohl an der oberen Rollengruppe 111 als auch an der Tischrollengruppe 113 ist jeweils eine Entzundereinrichtung 24 des Strahltyps installiert, so daß nur die zu überlappende Oberfläche direkt vor dem Überlappen entzundert wird und daß von den anderen Abschnitten der Platine keine Wärme abgeführt wird.

Fig. 18 zeigt einen Zustand, in dem das hintere Ende der vorhergehenden Platine 2 gerade die Tischrollengruppe 113 verläßt. Wenn dieser Zustand erfaßt wird, beschleunigt die Tischrollengruppe 113 die nachfolgende Platine 1 auf eine schnellere Vorschubgeschwindigkeit. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, ist die Heberollengruppe 112 bereits in einem abgesenkten Zustand positioniert worden. Die beschleunigte Platine 1 wird über die Platine 2 bewegt, wobei die zu verbindenden Abschnitte miteinander überlappt werden, wie in Fig. 20 gezeigt ist. Wenn die Überlappung der Platinen um eine spezifizierte Länge abgeschlossen ist, wird die beschleunigte nachfolgende Platine 2 wieder auf ihre ursprüngliche Geschwindigkeit verlangsamt, ferner werden die Platinen 1 und 2 durch die obere Rollengruppe 111 und die Heberollengruppe 112, die erneut angehoben worden ist, unterstützt. Die nachfolgende Platine 1 und die vorhergehende Platine 2, die bereits wie oben überlappt sind, bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit zur Verbindungsmaschine 26.

Wenn der Überlappungsabschnitt der Platinen 1 und 2 erhalten worden ist, beginnt die Verbindungsmaschine 26 mit dem Verbindungsvorgang, d. h., daß jede der Scherklingen 3 und 4 in die Platine in schräger Richtung mit einem Hub gepreßt wird, der größer als die Dicke der Platine ist, so daß eine Verfor­ mung durch plastisches Fließen bewirkt und ein Verbinden ausgeführt wird. Der Hub L3, der Neigungswinkel θ_J des Verbindungsabschnitts, der Überlap­ pungsbetrag ε₁ usw. der oberen Scherklinge 3 und der unteren Scherklinge 4 sind in der Weise spezifiziert worden, daß eine ausreichende Verformung durch plastisches Fließen an einem Teil des Überlappungsabschnitts erfolgt. Von den verbundenen Platinen werden die Abtrennenden durch die Abtren­ nende-Beseitigungsvorrichtung 27 entfernt, woraufhin die Platinen zum Fertigwalzwerk 28 transportiert werden.

Fig. 21 zeigt die Konstruktion der Abtrennende-Entfernungsvorrichtung, wobei Fig. 21(a) eine Draufsicht ist und Fig. 21(b) eine Vorderansicht ist. Die Abtrennenden 11 und 12, die als Ergebnis des Verbindens der Platinen 1 und 2 übriggeblieben sind, bleiben an der Oberseite und an der Unterseite in der Nähe des Verbindungsabschnitts wegen der verbleibenden minimalen Verbin­ dung zurück. Während der Verbindungsabschnitt durch die Tischrollen 125 bis 128 vorwärtsbewegt wird, werden sowohl eine obere Abbrecheinrichtung 123, die durch Abbrecheinrichtungs-Rotorhalterungen 130 und 131 gehalten wird, als auch eine untere Abbrecheinrichtung 124, die in ähnlicher Weise gehalten wird, gedreht. Wenn die Abbrecheinrichtungen auf das obere Abtrennende 11 bzw. auf das untere Abtrennende 12 treffen, wird jedes Abtrennende von der Platine getrennt. Danach gleitet das untere Abtrennende 12 längs einer unteren Führung 122 und fällt in einen Kasten 133 für untere Abtrennenden. Das obere Abtrennende 111 bewegt sich längs eines geneigten oberen Anschlags 129 und fällt in einen Kasten 132 für obere Abtrennenden. Obwohl die Abtrennende- Entfernungsvorrichtung 27 in Fig. 21 als alleinstehende Einheit dargestellt ist, um die Erläuterung zu vereinfachen, sollte diese Vorrichtung vorzugsweise in der Nähe der Verbindungsmaschine 26 installiert sein, um Abtrennenden di­ rekt nach Abschluß des Verbindens zu entfernen.

Beim Verbinden von Metallplatten unterschiedlicher Dicke oder von Platinen unterschiedlicher Breite muß dem gleichmäßigen Abschneiden der Abtrennen­ den eine besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Beim Verbinden von Metallplatten unterschiedlicher Dicke wird empfohlen, den Preßhub entspre­ chend der dickeren Platte festzulegen. Dadurch hätte ein an der dickeren Platte zurückbleibendes Abtrennende die geringstmögliche verbleibende Verbindung zur Folge, als ob es beim Verbinden nahezu vollständig abgeschnitten worden wäre.

Hierzu ist ein Hubeinstellmechanismus vorgesehen, durch den die Dicke einer zu verbindenden Platte erfaßt oder festgelegt werden kann und der Preßhub der Verbindungsmaschine 26 automatisch oder manuell eingestellt werden kann. Beim Verbinden von Metallplatten unterschiedlicher Breite stehen mehrere Verfahren zur Verfügung: beispielsweise das Schneiden der Platten auf die gleiche Breite unter Verwendung einer Schereinrichtung im Verlauf des Überlappens bis zum Verbinden oder Verwenden einer Platinenführung für die Scherklinge, die auf die schmalere Platte anzuwenden ist (siehe JP Hei 10-034203-A (1998)).

Fig. 22 ist eine Darstellung eines typischen Verbindungsabschnitts, wobei Fig. 22(a) die Verbindungslinie nach Abschluß des Verbindens zeigt und Fig. 22(b) die Verbindungslinie nach Abschluß des Walzens nach dem Verbinden zeigt. Durch das Walzen wird die Verbindungslinie "a1" auf "b1" entsprechend dem Walzgrat verlängert. Da die Neigung zunimmt und folglich die Verbindungsfläche auf diese Weise als Folge des Walzens ansteigt, nimmt der Bruchwiderstand gegen eine zwischen den Walzgerüsten erzeugte Span­ nung zu. Da die Spannung pro Einheitsfläche zwischen den Walzgerüsten insbesondere in nachfolgenden Stufen höher wird, wird im Hinblick auf die Festigkeit bevorzugt, die Verbindungsfläche im Verlauf des Walzprozesses zu erhöhen.

Bei dem Warmwalzwerk gemäß dieser Ausführungsform ist eine kontinuierli­ che Verbindung der Platinen möglich, wobei für das Verbinden dennoch keine zusätzliche Wärmeenergie erforderlich ist, weil das vordere Ende und das hintere Ende der Platinen während des Walzvorgangs selbst verbunden werden können. Dieses Verbindungsverfahren ermöglicht im Verlauf des Verbin­ dungsprozesses, in dem die Scherklingen in schräger Richtung in bezug auf die Dickenrichtung gepreßt werden, die Ausübung einer ausreichenden Preßkraft auf den Verbindungsabschnitt mit Hilfe der Vorsprünge an den Scherklingen und die Verwirklichung einer Festkörperphasen-Diffusionsver­ bindung, die mit einer hohen Bruchfestigkeit einhergeht. Somit sollte es nicht vorkommen, daß der Verbindungsabschnitt während des Walzens bricht oder die Walzenoberfläche der Walzgerüste verkratzt.

Obwohl ferner eine starre Verbindung erhalten werden kann, wenn die Preßtiefe auf wenigstens 50% der Platinendicke gesetzt wird, wird empfohlen, die Preßtiefe wenigstens gleich der Platinendicke zu setzen, um eine Trennung der verbleibenden Abtrennenden gleichzeitig mit dem Verbinden auszuführen. Wenn dies geschieht, kann es vorkommen, daß ein Abtrennende-Trennprozeß weggelassen werden kann.

Die Verbindungszeit hängt grundsätzlich von der Preßgeschwindigkeit ab. Da beispielsweise eine Preßgeschwindigkeit von ungefähr 100 mm/s verwirklicht werden kann, kann ein Verbinden in kurzer Zeit entsprechend der Plattengeschwindigkeit eines Warmbandwalzwerks ausgeführt werden. Somit ist eine lange Fertigungsstraße zum Verbinden nicht mehr erforderlich. Da ferner eine Schleifeneinrichtung weggelassen werden kann, kann der Abstand zwischen einer Zwischenwickeleinrichtung und einem Fertigwalzwerk stark verringert werden.

Da gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung zum Verbinden von Metall­ platten der Erfindung die Scherklingen überlappt werden und in Dickenrich­ tung von beiden Seiten der Metallplatten gepreßt werden und/oder die Scher­ klingen mit Vorsprüngen versehen sind, wird eine die gescherten Oberflächen gegeneinander pressende Preßkraft im Scherprozeß erzeugt und wird der zu verbindende Abschnitt komprimiert, so daß es möglich ist, die Verbindungsfe­ stigkeit zu verbessern und die Verbindungsdauer zu verkürzen. Da die Scher­ klingen auf beiden Seiten relativ zueinander bewegt werden, ist es nicht nur möglich, die Verbindungsdauer zu verkürzen, sondern auch eine Verformung der Metallplatten nach dem Verbinden zu verhindern.

Da erfindungsgemäß die obenerwähnte Verbindungsvorrichtung, die die vorhergehende Platine mit der nachfolgenden Platine synchron mit der Bewegung der Platinen verbindet, zwischen ein Grobwalzwerk und ein Fertigwalzwerk eingebaut ist, kann ein Warmbandwalzwerk geschaffen werden, in dem gewalzte Bänder prozeßgekoppelt kontinuierlich verarbeitet werden. Ferner kann die Länge der Fertigungsstraße wegen einer kompakten Konstruktion, die der Platinenbewegung folgen kann, und wegen der Möglich­ keit, eine Schleifeneinrichtung wegzulassen, verkürzt werden. Wegen eines speziellen Mechanismus, der die Abfallabschnitte der Platinen überlappt, kann die Menge des nach dem Verbinden wegzuwerfenden Abfallmaterials verrin­ gert werden.

Claims (23)

1. Verfahren zum Verbinden von Metallplatten, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Anlegen einer Scherklinge (3, 4) mit spezifischer Form an beide Seiten überlappender Metallplatten (1, 2), und
anschließend während des Scherens der Metallplatten (1, 2) durch Bewegen der Scherklingen (3, 4) in der Weise, daß der Überlappungsabschnitt der Metallplatten (1, 2) dazwischen angeordnet ist, Bilden eines Verbindungs­ abschnitts unter Ausnutzung der Verformung jeder während des Scherprozes­ ses erzeugten gescherten Oberfläche,
wobei der Verbindungsabschnitt oder die Verbindungsoberfläche in einer Richtung ausgebildet wird, die in bezug auf die Dickenrichtung der Metallplatten (1, 2) geneigt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel des Verbindungsabschnitts oder der Verbindungsoberfläche höchstens 75° beträgt.

3. Verfahren zum Verbinden von Metallplatten, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Anlegen einer Scherklinge (3, 4) mit spezifischer Form an gegenüberliegende Positionen auf beiden Seiten überlappender Metallplatten (1, 2) und
anschließend während des Scherens der Metallplatten (1, 2) durch Bewegen der Scherklingen (3, 4) in der Weise, daß der Überlappungsabschnitt dazwischen angeordnet ist, Bilden eines Verbindungsabschnitts unter Ausnut­ zung der Verformung jeder während des Scherprozesses erzeugten gescherten Oberfläche,
wobei die Arbeitsspunkt-Ortskurve jeder der Scherklingen-Kanten so festgelegt ist, daß eine Preßkraft erzeugt wird, die die gescherten Oberflä­ chen gegeneinander preßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspunkt-Ortskurve so festgelegt ist, daß sie mit der Innenseite der gegenüberliegenden Scherklinge (4; 3) überlappt oder die Arbeitsspunkt- Ortskurve der gegenüberliegenden Scherklinge (4; 3) schneidet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspunkt-Ortskurve wenigstens einer Scherklinge (3, 4) in bezug auf die Dickenrichtung der Metallplatten (1, 2) geneigt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Arbeitsspunkt-Ortskurve die Scherklinge (3, 4) überlappt, die Überlappung im Bereich von 0,1 mm bis 15 mm liegt, falls die Metallplatten aus einem Stahlwerkstoff hergestellt sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hub der Scherklingen (3, 4) 50% bis 150% der Dicke der Metallplatte (1, 2) beträgt.

8. Verfahren zum Verbinden von Metallplatten, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Anlegen einer Scherklinge (3, 4) mit spezifischer Form an wenig­ stens eine der beiden Seiten überlappender Metallplatten (1, 2) und
anschließend während des Scherens der Metallplatten (1, 2) durch Bewegen der Scherklingen (3, 4) in der Weise, daß der Überlappungsabschnitt dazwischen angeordnet ist, Bilden eines Verbindungsabschnitts unter Ausnut­ zung der Verformung jeder während des Scherprozesses erzeugten gescherten Oberfläche,
wobei ein an der Scherklinge (3, 4) vorgesehener Vorsprung (30, 40) in die Metallplatten (1, 2) beißt, so daß eine die gescherten Oberflächen gegeneinander pressende Preßkraft erzeugt wird, wenn sich die Scherklingen (3, 4) bewegen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Vorsprung (30, 40) versehene Scherklinge (3, 4) auf gegenüberliegende Positionen auf beiden Seiten der Metallplatten (1, 2) angewendet wird und ein Verfahren zum Verbinden von Metallplatten nach einem der Ansprüche 3 bis 7 verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemmkraft entsprechend der erzeugten Preßkraft ausgeübt wird, um den Überlappungsabschnitt sandwichartig anzuordnen.

11. Vorrichtung zum Verbinden von Metallplatten (1, 2), die einen Verbindungsabschnitt unter Ausnutzung der Verformung jeder während eines Scherprozesses zu erzeugenden gescherten Oberfläche bildet, gekennzeichnet durch
Scherklingen (3, 4), die einander gegenüber auf beiden Seiten der Metallplatten (1, 2) angeordnet sind, so daß der Überlappungsabschnitt der Metallplatten (1, 2) dazwischen angeordnet ist, und
einen Bewegungsmechanismus, der die Scherklingen (3, 4) relativ zueinander so bewegt, daß der Überlappungsabschnitt dazwischen angeordnet ist und der Verbindungsabschnitt in bezug auf die Dickenrichtung der Metall­ platten schräg ausgebildet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus so konstruiert ist, daß er die Scherklingen (3, 4) relativ zueinander in einer Richtung bewegt, derart, daß jede Scherklinge (3, 4) mit der Innenseite der gegenüberliegenden Scherklinge (4, 3) überlappt, oder so, daß sich die Verlängerungen der Bewegungsrichtungen schneiden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch einen Vorsprung (30, 40) an wenigstens einer der Scherklingen (3, 4) in einem mit den Metallplatten (1, 2) in Kontakt gelangenden Abschnitt, wobei der Vorsprung (30, 40) während des Scherprozesses in die Metallplatte (1, 2) beißt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (30, 40) die Form einer dreieckigen Säule besitzt, die in Dicken­ richtung einen Scheitel besitzt und deren Grundfläche in Breitenrichtung der Metallplatten (1, 2) verläuft.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Vorsprungs (30, 40), die sich gegenüber der gescherten Oberfläche befindet, so geformt ist, daß der Vorsprungswinkel (θ) in bezug auf die horizontale Oberfläche der Metallplatte (1, 2) wenigstens 30° beträgt und zugleich kleiner als der Winkel zwischen einer Linie parallel zur Bewegungs­ richtung der Scherklinge (3, 4) und der genannten horizontalen Oberfläche ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch eine Klemme (5, 6), die einen Druck ausübt, um den Überlappungsab­ schnitt sandwichartig anzuordnen.

17. Warmbandwalzwerk, mit
einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden einer vorhergehen­ den Platine (1) und einer nachfolgenden Platine (2), die in Bewegung sind, zwischen einem Grobwalzwerk und einem Fertigwalzwerk zum Walzen warmgewalzter Bänder,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungsvorrichtung einen Überlappungsmechanismus, der die zu verbindenden Abschnitte der vorhergehenden Platine (1) und der nachfolgenden Platine (2) gegenseitig überlappt, einen Verbindungsmecha­ nismus, der mit oberen und unteren Scherklingen (3, 4) versehen ist, die die beiden überlappten Platinen (1, 2) miteinander verbinden, indem sie die Platinen von oben und von unten pressen und scheren, und einen Scherklin­ gen-Antriebsmechanismus, der auf die Scherklingen (3, 4) eine Preßkraft ausübt, umfaßt.

18. Warmbandwalzwerk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherklingen (3, 4) einen Kantenwinkel (θ_X) besitzen, derart, daß die Arbeitsspunkt-Ortskurve in bezug auf die Dickenrichtung der Platine (1, 2) geneigt ist, und an der oberen Oberfläche der Scherklinge (3, 4) ein Vorsprung (30, 40) vorgesehen ist, der in die Platine (1, 2) beißt, wenn die Scherklinge (3, 4) gegen die Platine (1, 2) gepreßt wird.

19. Warmband-Walzwerk nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Scherklingen-Antriebsmechanismus so konstruiert ist, daß er einen zyklischen Betrieb ausführt, indem er die oberen und unteren Scherklin­ gen (3, 4) in einer spezifischen Bereitschaftsposition hält, mit dem Pressen der Scherklingen (3, 4) beginnt, wenn der Überlappungsabschnitt der beiden Platinen (1, 2) den Verbindungsmechanismus erreicht hat, und dann die Scherklingen (3, 4) wieder in die Bereitschaftsposition zurückstellt, wenn die Scherklingen (3, 4) einen Preßhub bis zum Abschluß des Verbindens abge­ schlossen haben, und daß er einen synchronen Betrieb ausführt, indem er die Scherklingen (3, 4) in der Weise bewegt, daß sie der Bewegung der Platinen (1, 2) folgen, während sie mit den Platinen (1, 2) in Kontakt sind.

20. Warmbandwalzwerk nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungsmechanismus so konstruiert ist, daß er die Geschwindigkeit der nachfolgenden Platine (2) erhöht und die beiden Platinen (1, 2) zur Überlappung bringt, wenn das hintere Ende der vorherge­ henden Platine (1) eine bestimmte Position erreicht hat, und die Platinenge­ schwindigkeit wieder auf die ursprüngliche Geschwindigkeit absenkt, wenn der Überlappungsabschnitt eine spezifische Länge erreicht hat.

21. Warmbandwalzwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungsabschnitt einen Abfallabschnitt an der vorhergehenden Platine (1) und/oder an der nachfolgenden Platine (2) umfaßt.

22. Warmbandwalzwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der vorhergehenden Platine (1) und ein Abschnitt der nachfolgenden Platine (2), die überlappt werden sollen, in einem Prozeß vor dem Überlappungsprozeß entzundert werden.

23. Warmbandwalzwerk nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung innerhalb von 20 Sekunden nach der Entzunderung abgeschlossen ist.