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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pressschweißvorrichtung
zum Bilden eines Rohres aus einem rohrförmig gebogenen
Band gemäß Anspruch 1.
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Eine
Verschweißung dünnwandiger Aluminium-Rohrprofile
kann beispielsweise erfolgen. Der nachfolgend näher beschriebene
Ansatz betrifft die Entwicklung einer Schweißeinheit, die
für eine solche Aufgabe geeignet ist.
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In
den Schweißeinheiten nach dem Stand der Technik werden
die Stauchrollen durch die beim Zusammendrücken des Rohrprofils
entstehende Reibung mitgenommen. Die
DE 1218086A offenbart beispielsweise eine
Rohrschweißmaschine zum kontinuierlichen Verschweißen
der in einem V-förmigen Schlitz aufeinander zulaufenden
Kanten eines zu einem Schlitzrohr gebogenen Metallbandes unter Verwendung
von hochfrequenter Energie, welche von einem Röhrengenerator
erzeugt wird. Hier wird beim Widerstandsschweißen ein Stauchdruck
zum Zusammenpressen der auf Schweißwärme erhitzten Bandkanten
eines Schlitz- oder Wendelrohres aufgebracht, indem das Rohr durch
ein entsprechendes Stauchkaliber läuft.
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Bei
Pressschweißvorrichtungen gemäß dem Stand
der Technik zeigt sich der Nachteil, dass bei dünnwandigen
Rohrprofilen die Abgleitneigung der angeschmolzenen Bandkanten im
Bereich der Stauchrollen stark zunimmt. Vor allem bei der Prozesseinstellung
oder bei Bandkanten-/Bandbreitenänderungen während
des Schweißprozesses kann sich die Abgleitneigung verändern.
Bei über lappenden oder abgeglittenen Bandkanten kann sich kein
Stauchdruck und somit keine Reibung zwischen dem Rohrprofil und
den Stauchrollen aufbauen. Deshalb können die Rollen nicht
zuverlässig mitgenommen werden.
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Es
sollte daher eine Maschineneinstellung gefunden werden, bei der
die Stauchrollen sowohl bei unverschweißten, also kalten,
Bandkanten als auch mit erwärmten Bandkanten sicher mitgenommen
werden, ohne dass ein zu großer Versatz der verschweißten
Bandkanten auftritt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Pressschweißvorrichtung zum
Bilden eines Rohres zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Pressschweißvorrichtung gemäß Anspruch
1 sowie ein Pressschweißverfahren gemäß Anspruch
10 gelöst. Günstige Ausführungsformen
der Erfindung werden durch die Unteransprüche definiert.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Stauchrollen
mit einem geeigneten Antrieb versehen werden können, der
es ermöglicht, die Schweißrollen entsprechend
der Rohrlaufrichtung (beispielsweise mit konstanter Drehzahl) anzutreiben,
und zwar unabhängig von dem Stauchdruck, der von der Abgleitneigung,
der Position und der Erwärmung der Bandkanten abhängig
ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Ansatz treten die im Vorhergehenden
beschriebenen Nachteile beim Stand der Technik nicht oder nur in
abgeschwächter Form auf, da die Rotation der Stauchrollen
unabhängig von den oben beschriebenen Einflüssen
ist. Stauchrollen mit dem erfindungsgemäßen Antrieb
zeigen längere Standzeiten, vor allem, wenn sie mit Umfanggeschwindigkeiten
betrieben werden, die deutlich über der Rohrschweißgeschwindigkeit liegen.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Pressschweißvorrichtung
zum Bilden eines Rohres aus einem rohrförmig gebogenen
Band, wobei die Vorrichtung mindestens zwei Stauchrollen aufweist, die
zum Fördern des Bandes und zum Zusammenpressen und Verschweißen
von zwei Kanten des Bandes ausgebildet sind, wobei ferner eine Antriebseinheit
vorgesehen ist, die ausgebildet ist, um mindestens eine der zwei
Stauchrollen anzutreiben.
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Eine
Pressschweißvorrichtung wird im Allgemeinen zur Fertigung
von Rohren aus Metall eingesetzt. Dabei werden zwei sich gegenüberliegende
erwärmte Kanten eines rohrförmig gebogenen Metallbandes
mittels einer Staucheinrichtung zusammengepresst und zur Bildung
eines Rohres dauerhaft verbunden. Die Erwärmung des Metallbandes
kann durch Induktion erfolgen, beispielsweise über eine Hochfrequenzspule,
die das zum Rohr gebogene Metallband umgibt und in dem Metall einen
Strom induziert, der das Metall auf eine zum Verschweißen des
Metalls ausreichende Temperatur erwärmt. Zum Bilden des
Rohres wird ein längsseitiger Schlitz des gebogenen Metallbandes
mit Hilfe der Schweißvorrichtung unlösbar geschlossen.
Eine Biegung des Metallbandes in eine Rohrform kann in einer der Pressschweißvorrichtung
vorgelagerten Biegeeinrichtung erfolgen. Unter den Stauchrollen
sind im Wesentlichen zylinderförmige und mit Konturen versehene,
drehbar gelagerte Gebilde zu verstehen, zwischen denen das rohrförmig
gebogenen Metallband hindurch läuft oder hindurchgeführt
wird. Häufig werden zwei Stauchrollen verwendet, deren
Abstand voneinander so eingestellt ist, dass beim Hindurchlaufen
des Bandes zwischen diesen Rollen die Kanten des Bandes so zusammengedrückt
werden, dass sie unter dem Einfluss der vorher induzierten Wärme zur
Bildung eines geschlossenes Rohres verschweißt werden können.
Da die beim hier vorgestellten Ansatz verwendeten Stauchrolle(n)
nicht nur zum Zusammenpressen sondern auch zum Fördern des
Bandes ausgebildet ist/sind, ist zumindest eine der Stauchrollen
durch eine geeignete Antriebseinheit antreibbar. Es kann sich dabei
beispielsweise um einen elektrischen oder pneumatischen Motor handeln,
der entweder direkt oder indirekt über mechanische Zwischenelemente
mit der oder den Stauchrolle(n) verbunden sein kann und die Stauchrollen)
mit einer für einen reibungslosen Ablauf des Schweißvorgangs
geeigneten Drehzahl antreiben kann.
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Vorteilhafterweise
können die mindestens zwei Stauchrollen derart angeordnet
sein, dass sie sich auf einer im Wesentlichen senkrecht zu einer Förderrichtung
des Bandes verlaufenden Linie gegenüberliegen. Eine derartige
Anordnung der Stauchrollen gewährleistet, dass die beiden
Kanten des rohrförmig gebogenen Bandes gleichmäßig
zusammengepresst werden können, so dass eine kontinuierlich
und gerade verlaufende Schweißnaht zwischen den Kanten
gebildet werden kann.
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Auch
können die mindestens zwei Stauchrollen ortsfest drehbar
gelagert sein. Da bei dem erfindungsgemäßen Ansatz
das zu verschweißende Material mit Hilfe der Stauchrollen
bewegt und daraufhin verarbeitet wird, ist es nicht notwendig, dass
die Stauchrollen über eine Möglichkeit der Bewegung entlang
des zu verschweißenden Materials verfügen brauchen.
Lediglich die ortsfeste Drehbarkeit der Stauchrollen sollte gegeben
sein. Eine derartige Implementierung ist wesentlich weniger störanfällig
und verschleißfester als eine Umsetzung, die eine örtliche
Bewegbarkeit der Stauchrollen gegenüber einer ruhenden
Schweißnaht einschließt.
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Gemäß einer
Ausführungsform kann die Antriebseinheit ausgebildet sein,
um die mindestens eine Stauchrolle mit einer Umfangsgeschwindigkeit anzutreiben,
die bezüglich einer Fördergeschwindigkeit des
Bandes angepasst werden kann. Dabei bezeichnet die Umfangsgeschwindigkeit
die Geschwindigkeit, die an einer Oberfläche der Stauchrollen messbar
ist und sich auf die Fördergeschwindigkeit des Schweißgutes
auswirkt. Vorteilhafterweise kann so gewährleistet werden,
dass der Schweißvorgang stets gleichmäßig
ablaufen kann und nicht beeinträchtigt wird, wenn sich
die Fördergeschwindigkeit des Bandes erhöht oder
verringert.
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Beispielsweise
kann die Umfangsgeschwindigkeit bis zu dem drei-fachen der Fördergeschwindigkeit
des Bandes entsprechen. So kann gewährleistet werden, dass
zusätzliche Zugkräfte bei der Förderung
auf das Band wirken. Vorteilhafterweise können auf diese
Weise leichte Prozessfehler vermieden oder gemildert und in das
Band induzierte Stromwege konstanter gehalten werden. Ebenso ergibt
sich der Vorteil, dass die Stauchrollen bei einer gegenüber
der Bandgeschwindigkeit deutlich erhöhten Umfangsgeschwindigkeit
eine längere Standzeit aufweisen können.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung kann die Antriebseinheit
ausgebildet sein, um die mindestens eine Stauchrolle mit einer Drehzahl anzutreiben,
die von einem Stauchdruck durch Reibung zwischen den mindestens
zwei Stauchrollen und dem Band unabhängig ist. Unter Stauchdruck
ist ein Druck zu verstehen, der beim herkömmlichen Pressschweißverfahren
auf ein unverschweißtes längsgeschlitztes Rohrprofil
ausgeübt wird, wenn dieses zwischen die Stauchrollen vorgeschoben wird.
Durch die zwischen Rohrprofil und Stauchrollen entstehende Reibung
werden die Stauchrollen im Stand der Technik mitgenommen und drücken
die Kanten des längsgeschlitzten Rohrprofils aneinander,
da der Abstand zwischen den Drehachsen der Stauchrollen geringer
als der Durchmesser des unverschweißten Rohrprofils ist.
Eine Ausführungsform, bei der die Antriebseinheit ausgebildet
ist, um die mindestens eine Stauchrolle mit einer Drehzahl anzutreiben,
die von einem Stauchdruck durch Reibung zwischen den mindestens
zwei Stauchrollen und dem Band unabhängig ist, bietet den
Vorteil, dass eine konstante Verarbeitungsgeschwindigkeit des zu
schweißenden Materials auch dann aufrecht erhalten werden
kann, wenn der Stauchdruck plötzlich absinkt oder steigt,
was bei der Verarbeitung dünnwandiger Rohrprofile ein manchmal
auftretendes häufiges Ereignis darstellt.
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Ebenso
kann die Antriebseinheit einen Motor aufweisen, der ausgebildet
ist, um die mindestens eine Stauchrolle über mindestens
ein mechanisches Zwischenglied an einer Achse und/oder Oberfläche der
Stauchrolle anzutreiben. Unter einem mechanischen Zwischenglied
ist beispielsweise ein Zwischengetriebe, ein Riemen, Zahnräder
oder eine Andrückrolle zu verstehen. Der Vorteil liegt
in der guten Verfügbarkeit und leichten Auswechselbarkeit
derartiger Zwischenglieder. Da ohne weiteres sowohl für eine
Verbindung mit der Achse als auch der Oberfläche der mindestens
einen Stauchrolle entsprechende Zwischenglieder verfügbar
sind, kann flexibel auf unterschiedlichste Konstruktionscharakteristika
verschiedener Typen von Pressschweißvorrichtungen eingegangen
werden. Zugleich kann eventuell die Umfangsgeschwindigkeit der Stauchrolle
durch das Zwischenglied (als Getriebe) gesteuert werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann der Motor ein elektrischer
oder ein pneumatischer Motor sein. Vorteilhafterweise sind sowohl elektrisch
als auch pneumatisch angetriebene Motoren in großer Vielfalt
bezüglich Größe und Funktionsweise verfügbar
und können so bei allen Typen von Pressschweißvorrichtungen
problemlos nachgerüstet und ausgetauscht werden.
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Schließlich
können die Stauchrollen ausgebildet sein, um das Band aus
Metall, insbesondere aus Aluminium, zu verschweißen. Aluminium
oder Aluminiumlegierungen werden aufgrund der leichten Verarbeitbarkeit
dieses Materials häufig zur Herstellung insbesondere dünnwandiger
Rohre verwendet. Hier zeigt sich der Vorteil des vorstehend vorgestellten
Ansatzes besonders deutlich, da dieses Metall aufgrund seiner geringen
Biege- und Wärmefestigkeit sehr stark zum Überlappen
oder Abgleiten neigt. Die Bandkanten der vom Halbzeughersteller üblicher Weise
geschnittenen Bänder zeigen besonders bei dünnwandigen
Bändern einen ungünstigen Kantenverlauf, wie insbesondere
einen ungünstige kurze Schnittzone. Dies fördert
ebenfalls ungünstiger Weise das Abgleiten der beiden sich
gegenüberliegenden Bandkanten beim Schweißen.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ferner ein Pressschweißverfahren
zum Bilden eines Rohres aus einem rohrförmig gebogenen
Band, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Antreiben mindestens
einer von zwei Stauchrollen zum Fördern des Bandes zwischen
den mindestens zwei Stauchrollen und Zusammenpressen und Verschweißen von
zwei Kanten des Bandes zum Bilden des Rohres.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Pressschweißvorrichtung
sowie eines zu schweißenden rohrförmig gebogenen
Bandes;
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2 vier
Schnittdarstellungen von Stauchrollen und rohrförmig gebogenen
Bändern zur Darstellung verschiedener Zustände
bei einem Schweißprozessgemäß dem Stand
der Technik;
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3 eine
Darstellung einer Draufsicht auf eine Pressschweißvorrichtung
sowie ein zu schweißendes rohrförmig gebogenes
Band, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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4 ein
Flussdiagramm eines Pressschweißverfahrens zum Bilden eines
Rohres aus einem rohrförmig gebogenen Band, gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In
der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen
Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente
gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine
wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
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1 zeigt
eine einfache Pressschweißvorrichtung 100 sowie
ein zu schweißendes rohrförmig gebogenes Band
bzw. unverschweißtes Rohr 110.
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Gemäß diesem
Beispiel weist die Pressschweißvorrichtung 100 eine
erste Stauchrolle 120 und eine zweite Stauchrolle 130 auf.
Gemäß weiteren oder alternativen Beispielen kann
die Anzahl der verwendeten Stauchrollen variieren. Desweiteren umfasst
die Pressschweißvorrichtung 100 eine HF-Spule 140,
die der ersten und zweiten Stauchrolle 130, 140 in
der Föderrichtung des Bandes 110 vorgelagert ist
und das rohrförmig gebogene Band 110 umfasst.
Bei der HF-Spule 140 handelt es um eine herkömmliche
Metallspule, die mit hochfrequentem Strom beschickt wird. Ein resultierendes
Magnetfeld induziert einen Stromweg in das rohrförmig gebogene
Metallband 110 entlang den offenen Kanten desselben. Dadurch
kann das Metall des Bandes 110 an diesen Stellen so weit
erwärmt werden, dass es nachfolgend durch Pressen dauerhaft
verbunden werden kann. Bei der Darstellung in 1 zeigt
ein Pfeil 150 eine Geschwindigkeit vR an,
mit der das unverschweißte Rohr 110 zuerst durch
die HF-Spule 140 und anschließend zwischen die
erste 120 und zweite 130 Stauchrolle der Pressschweißvorrichtung 100 geführt
werden kann. Die Stauchrollen 120, 130 können
in einem festen Abstand voneinander drehbar gelagert sein. In 1 ist
dieser feste Abstand durch einen Abstand x zwischen den Achsen der Stauchrollen 120, 130 gekennzeichnet.
Dabei ist x vorteilhaft so gewählt, dass das unverschweißte Rohr 110 beim
Vorschub durch die erste 120 und zweite 130 Stauchrolle
zusammengedrückt wird. Gemäß dem Stand
der Technik kann durch eine dabei entstehende Reibung zwischen Oberflächen
der Stauchrollen 120, 130 und einer Oberfläche
des Rohres 110 die erste 120 und zweite 130 Stauchrolle
mitgenommen und in eine gegenläufige Drehung versetzt werden.
Diese gegenläufige Drehung ist durch zwei Pfeile 160 gekennzeichnet,
die eine Umfangsgeschwindigkeit vU der ersten
Stauchrolle 120 und zweiten Stauchrolle 130 bezeichnen.
Somit gilt:
vU ≈ vR
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2 zeigt
vier Schnittdarstellungen 210, 220, 230 und 240 von
Stauchrollen und rohrförmig gebogenen Bändern.
Die vier Darstellungen zeigen verschiedene Zustände bei
einem Schweißprozess ohne Stauchrollenantrieb.
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Die
erste Darstellung 210 zeigt die bereits im Zusammenhang
mit 1 beschriebene erste Stauchrolle 120 und
zweite Stauchrolle 130 in einer Schnittansicht. Ebenfalls
in einer Schnittansicht ist das sich zwischen der ersten Stauchrolle 120 und
der zweiten Stauchrolle 130 befindliche Rohr 110 dargestellt.
Wiederum ist mit x der feste Abstand zwischen den Drehachsen der
ersten Stauchrolle 120 und der zweiten Stauchrolle 130 gekennzeichnet.
In der Darstellung 210 markieren drei von einem Kreis umgebene
Kreuze verschiedene Geschwindigkeiten der einzelnen Elemente. Eine
obere Innenkante der ersten Stauchrolle 120 sowie eine
untere Innenkante der zweiten Stauchrolle 130 weisen jeweils
eine identische, jedoch gegensinnige Umfangsgeschwindigkeit vU1 auf. Das von einem Kreis umgebene Kreuz
im Inneren des Rohres 110 kennzeichnet die Rohrgeschwindkeit
vR (d. h. in die Zeichenebene hinein). Um die
jeweiligen Drehachsen der ersten 120 und zweiten 130 Stauchrolle
gebogene Pfeile kennzeichnen eine Drehrichtung der Achsen mit Drehzahl
n1. Die Darstellung 210 zeigt kalte
Bandkanten des Rohres 110, die sich überlappen.
Aus der Darstellung 210 ist ersichtlich, dass infolge der Überlappung
der Bandkanten ein Teil der Oberfläche des unverschweißten Rohres 110 nicht
an der Oberfläche der Stauchrolle 130 anliegt.
Somit besteht an dieser Stelle keine oder eine zu geringe Reibung
zwischen den Oberflächen des Bandes und der rechten Stauchrolle 130.
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Die
zweite Darstellung 220 in 2 zeigt eine
zur der Darstellung 210 in großen Teilen analoge Schnittansicht
der ersten Stauchrolle 120, der zweiten Stauchrolle 130 sowie
des unverschweißten Rohres 110. Im Unterschied
zu der Darstellung 210 befindet sich das Rohr 110 in
der Darstellung 220 in einem Zustand mit erwärmten
abgeglittenen Bandkanten. Da dieser Zustand eine veränderte
Reibung zwischen der Oberfläche des unverschweißten
Rohres 110 und der Oberfläche der ersten Stauchrolle 120 und
der zweiten Stauchrolle 130 gegenüber der Darstellung 210 repräsentiert,
liegen auch eine veränderte Umfangsgeschwindigkeit vU2 und Drehachsengeschwindigkeit n2 der ersten 120 und zweiten 130 Stauchrolle
vor.
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Die
dritte Darstellung 230 zeigt ein Rohr mit kalten Bandkanten
ohne Versatz. Durch die fehlende Erwärmung haben sich die
Bandkanten nicht aufgestaucht. Dadurch entsteht ein maximaler Stauchdruck,
der sich abbaut, wenn die Bandkanten erwärmt werden. Nimmt
der Stauchdruck wegen der starken Erwärmung zu stark ab,
bleiben die Rollen wegen zu schwacher Reibung zwischen Rohr und Stauchrolle
stehen.
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Von
den vier Darstellungen 210, 220, 230 und 240 in 2 zeigt
die Darstellung 240 als einzige einen optimalen Zustand
beim Schweißprozess ohne Stauchrollenantrieb. Auch diese
vierte Darstellung 240 zeigt eine zur der Darstellung 210 in
großen Teilen analoge Schnittansicht der ersten Stauchrolle 120,
der zweiten Stauchrolle 130 sowie des unverschweißten
Rohres 110. Allerdings befindet sich hier das Rohr 110 in
einem optimalen Schweißzustand bei erwärmten Bandkanten.
Infolge der wiederum veränderten Reibung zwischen der Oberfläche
des unverschweißten Rohres 110 und der Oberfläche
der ersten Stauchrolle 120 und der zweiten Stauchrolle 130 gegenüber
der Darstellung 210, liegen wiederum eine veränderte
Umfangsgeschwindigkeit vU4 und Drehachsengeschwindigkeit
n4 der ersten 120 und zweiten 130 Stauchrolle
vor.
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Gemäß den
unterschiedlichen Reibungssituationen und somit Mitnahmesituationen
der ersten Stauchrolle 120 und zweiten Stauchrolle 130 durch das
unverschweißte Rohr 110 in den vier Darstellungen 210, 220, 230 und 240 gilt
also in 2:
vU1 ≠ vU2 ≠ vU3 ≠ vU4
n1 ≠ n2 ≠ n3 ≠ n4
x = konstant
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2 zeigt
gemäß den vier Darstellungen 210, 220, 230 und 240,
dass bei dünnwandigen Rohrprofilen die Abgleitneigung der
angeschmolzenen Bandkanten im Bereich der Stauchrollen 120, 130 stark
zunimmt. Vor allem bei der Prozesseinstellung, beispielsweise Einstellung
des Schweißstroms oder Stauchrollenpositionierung, oder
bei Bandkanten-/Bandbreitenänderungen während
des Schweißprozesses kann sich die Abgleitneigung verändern. Bei überlappenden
oder abgeglittenen Bandkanten, siehe Darstellungen 210 und 220,
kann sich kein Stauchdruck und somit keine Reibung zwischen dem Rohrprofil 110 und
den Stauchrollen 120, 130 aufbauen. Deshalb können
die Rollen 120, 130 nicht zuverlässig
mitgenommen werden. Auch eine Änderung der Bandkantenerwärmung
durch sich ändernde elektrische Randbedingungen und/oder
Schweißeinstellungen können eine Stauchdruckveränderung und
somit Rollenstillstände oder Drehzahlschwankungen verursachen.
Bereits kurzzeitige Rollenstillstände bewirken unerwünschte
Bandbewegungen, Abrieb an den Schweißrollen, sowie Veränderungen des
Stromwegs des HF-Schweißstroms sowie des Abstands zwischen
Schweißpunkt und Spule. Durch eine Veränderung
der Stromwege verändert sich wiederum die Bandkantenerwärmung.
Bei Prozessstart, d. h. beim Anlauf der Maschine, sind die Bandkanten noch
nicht erwärmt, dadurch ergibt sich eine andere Bandkantenposition
bzw. Stauchdrucksituation und somit in der Folge auch eine veränderte
Stauchrollenmitnahmesituation, siehe Darstellung 230.
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3 zeigt
eine Draufsicht-Darstellung auf eine Pressschweißvorrichtung
sowie ein zu schweißendes rohrförmig gebogenes
Band, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Dargestellt sind eine Pressschweißvorrichtung 300, die
eine erste Stauchrolle 320, eine zweite Stauchrolle 330,
sowie eine HF-Spule 340 umfasst, sowie ein zu verschweißendes
Rohr 310. Die Anordnung der Elemente 310, 320, 330 und 340 zueinander
entspricht der Anordnung der Elemente 110, 120, 130 und 140 aus
den 1 und 2. Ebenfalls analog zu 1 bzw. 2 zeigen
zwei mit vU gekennzeichnete Pfeile Richtung
und Geschwindigkeit der gegenläufigen Bewegung der Stauchrollen 320, 330 an, und
zwei mit n gekennzeichnete Pfeile zeigen Drehrichtung und Drehzahl
der Drehachsen der Stauchrollen 320, 330 an. Wie
auch in 1 und 2 bezeichnet
x den konstanten Abstand zwischen den Drehachsen. Wiederum bezeichnet
vR die Rohrgeschwindigkeit des Rohres 310.
Zusätzlich gezeigt sind ein Schweißpunkt S an
einer Stelle, an der die Kanten des unverschweißten Rohres 310 sich
zwischen den Stauchrollen 320 und 330 berühren,
sowie zwei Punkte R und T an sich innerhalb der HF-Spule 340 gegenüberliegenden
Kanten des unverschweißten Rohres 310. Eine Strecke
L bezeichnet einen Abstand zwischen den Punkten R und T und dem
Punkt S. Ein Pfeil in der Mitte des Rohres 310 zeigt eine
auf das Rohr 310 wirkende Zugkraft FR an.
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Im
Unterschied zu der in 1 gezeigten Pressschweißvorrichtung 100 ist
bei der in 3 gezeigten Pressschweißvorrichtung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine oder beide der Stauchrollen 320, 330 mit
einem geeigneten Antrieb versehen, der es ermöglicht, dass
die Schweißrollen 320, 330 entsprechend
der Rohrlaufrichtung unabhängig von dem Stauchdruck mit
möglichst konstanter Drehzahl n angetrieben werden können.
Die Drehbewegung kann z. B. mit einem geeigneten Motor über
Zwischengetriebe, Riemen, Zahnräder oder eine Andruckrolle
an die Stauchrollenachse oder direkt an die Stauchrolle 320 und/oder
die Stauchrolle 330 eingebracht werden. Dabei kann der
Motor elektrisch oder pneumatisch oder auf andere Weise betrieben
werden. Die Umfangsgeschwindigkeit vU der Stauchrollen 320, 330 kann
dabei der aktuellen Rohrgeschwindigkeit vR angepasst
werden. Es ist dabei die Möglichkeit gegeben, die Stauchrollen 320, 330 mit
einer Umfangsgeschwindigkeit vU deutlich über der
Rohrgeschwindigkeit vR, insbesondere mit
bis zu 3-facher Rohrgeschwindigkeit vR,
zu betreiben.
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Gemäß dem
in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel können
die angetriebenen Stauchrollen 320, 330 im Vergleich
zu geschleppten Stauchrollen eine zusätzliche Zugkraft
FR in das unverschweißte offene
Rohrprofil 310 übertragen. Hierdurch können
leichte Prozessfehler wie z. B. Bandunruhen und Geschwindigkeitsschwankungen
abgeschwächt oder eliminiert werden. Die Stromwege des
im Rohr induzierten Stroms können konstanter gehalten werden,
wodurch eine prozesssichere Schweißung ermöglicht
werden kann. Somit können die Stromwege also von dem Stauchrollenantrieb
beeinflusst werden. Beispielsweise kann die Stauchrollenantriebsdrehzahl
n so gewählt werden, dass gilt:
vU > vR
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Durch
vU > vR kann FR an das
Rohr 310 übertragen werden. Dadurch können
ein für die Bandkantenerwärmung relevanter Stromweg
R-S-T sowie der Schweißpunktabstand L konstant gehalten
werden.
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Der
Stauchrollenantrieb beeinträchtigt die standardmäßig
vorgesehenen Verstellmöglichkeiten an den Schweißrollen
während des Schweißbetriebs nicht.
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Abschließend
zeigt 4 ein Flussdiagramm eines Pressschweißverfahrens 400 zum
Bilden eines Rohres aus einem rohrförmig gebogenen Band,
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung das Pressschweißverfahren 400 umfasst
einen ersten Schritt 410 und einen zweiten Schritt 420.
In dem ersten Schritt 410 kann mindestens eine der zwei
Stauchrollen zum Fördern des Bandes zwischen den mindestens
zwei Stauchrollen angetrieben werden. In dem zweiten Schritt 420 kann durch
Zusammenpressen und Verschweißen der zwei Kanten des Bandes
das Rohr gebildet werden. Hierbei ist zu beachten, dass die beiden
Schritte auch parallel ausgeführt werden können,
da durch das Zusammenpressen auch die Förderung des Bandes
mitbewirkt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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