DE1627598A1 - Schweissvorrichtung - Google Patents

Description

SchweißVorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aneinanderschweißen von zwei Stücken großer Abmessungen, wie die Hinge von Behältern,und insbesondere auf solche Vorrichtungen, bei denen der Schweißbrenner während des Schweißens nicht nur in einer Richtung parallel zur Verbindungslinie der beiden Teile sondern auch in einer Richtung senkrecht zu dieser linie in einer regulären Hin- und Herbewegung verschoben wird, um eine verhältnismäßig große Schweißnaht zu bilden.

Die Erfindung hat vor allem zum Ziel, diese Vorrichtungen so zu verbessern, daß sie den verschiedenen Anforderungen der Praxis besser als bisher entsprechen, insbesondere darin, daß die Verschiebungen des Schweißbrenners automatisch erzeugt werden.

Die Erfindung geht aus von einer Schweißvorrichtung, die einen Schweißbrenner mit seinen Zuleitungsorganen (für die Energie, für das zuzuführende Metall usw.), einen Schlitten und Mittel zum Verschieben dieses Schlittens parallel zur zu bildenden Schweißraupe aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie auf dem Schlitten trägt: einen sich immer gleichsinnig drehenden

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Motor, ein Getriebe, das vorzugsweise nach Wunsch regelbar ist, ein erstes Kegelrad (oder sein Äquivalent), das fest auf der Ausgangswelle des Motors sitzt, zwei andere Kegelräder (oder deren Äquivalente), die koaxial angeordnet sind, beide mit dem ersten Kegelrad zusammenwirken und im umgekehrten Sinne dreh-en, eine die beiden anderen Räder durchsetzende Welle, zwei elektromagnetische Kupplungen, von denen jede einem der beiden anderen Kegelräder zugeordnet ist und das ihm zugeordnete Rad mit der Welle kuppeln kann, ein Stirnzahnrad auf dieser Welle, eine den Brenner tragende Kulisse, die einen mit dem Stirnzahnrad zusammenarbeitenden Zahnstangenabschnitt aufweist, und am Ende der Bahn der Kulisse angeordnete Mittel, um die beiden Kupplungen abwechselnd zu erregen.

Das Ende der Erregung jeder Kupplung ist vorzugsweise von dem Anfang der Erregung der anderen Kupplung durch eine Verzögerung regelbarer Größe getrennt, und die beiden so den Enden der Erregung der beiden Kupplungen zugeordneten Verzögerungen sind vorzugsweise unabhängig voneinander regelbar.

Die Vorrichtung umfaßt neben dieser erwähnten Anordnung gewisse andere Vorrichtungen, die vorzugsweise gleichzeitig angewendet und > die nachstehend genauer erläutert werden, insbesondere:

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dafür gesorgt, daß die Mittel zum Steuern der Kupplungen einen Hebel, der um eine senkrecht zur Verschiebungsrichtung der Kulisse stehende Achse schwenkbar ist, ferner Mittel, um ein Ende des Hebels mit der Kulisse zu vedinden, einen, einen Totpunkt durchlaufenden Wippenmechanismus, der von dem anderen Ende des Hebels betätigt wird, und elektrische Umschalter, die durch diesen Mechanismus gesteuert werden und die· abwechselnde Erregung der Kupplungen steuern, aufweisen.

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Sodann ist es zweckmäßig, daß der Abstand zwischen der Schwenkachse des Hebels und der Kulisse regelbar ist, wodurch die Amplitude der Hin- und Herbewegung des Brenners variiert , und daß das Ende des Hebels, das den Wippenmechanismus betätigt, durch •einen dreieckigen Rahmen in der Form einer Pfeilspitze gebildet wird«

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung isi; insbesondere für eine bestimmte Anwendungsart bestimmt, nämlich für Schweißvorrichtungen mit unter Schutzgas arbeitendem elektrischen Bogen und mit Metallzuführung durch kontinuierliches Abrollen eines dünnen Drahtes, kann aber auch für andere Arten von Schweißvorrichtungen verwirklicht werden.

Die Erfindung wird4achstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in keiner Richtung beschränkend sein soll, näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine räumliche Teilansicht zweier mit ihren

Kanten gemäß der Erfindung verschweißter Teile,

Pig. 2 scheaatisch eine Schweißvorrichtung, deren Ar-¹ beitsweg der Erfindung entspricht,

Pig. 3 die gleiche Vorrichtung in größerem Maßstab,

wobei die Abdeckung und andere Teile abgenommen sind,

Pig. 4- schematisch das System der Erregung der Kupp- und 5 lungen und

Fig. 6 sehr schematisch eines der Organe des Systems in und 7 zwei unterschiedlichen Regelsteilungen.

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Bei der bevorzugten Ausführungsart gemäß der Erfindung und insbesondere gemäß der Anwendung urdden Ausbildungen der einzelnen Teile verwendet man einenSchweißbrenner 1, der mit seinen Zuführungsorganen (für Energie, für den Metalldraht, für das Schutzgas) versehen ist, und führt ihn automatisch in der nachstehend beschriebenen oder einer analogen Art so, daß zwei !Peile durch eine große und regelmäßige Schweißraupe miteinander verbunden werden.

Die herzustellende Schweißung ist beispielsweise dazu bestimmt, die Kanten zweier relativ dicker, nebeneinander liegender Metallteile 2 und 3 (Fig.i) zu· verbinden, wobei die beiden parallelen Kanten bei 4 abgeschrägt sind.

Es ist bekannt, daß eine solche Schweißung im allgemeinen durch eine «Reihe überlagerter Durchläufe verwirklicht werden kann, wobei die Achse des Brenners 1 sich bei jedem Durchgang längs einer regulären Zick-Zack-Dinie 5 verschiebt, welche die ganze äußere Oberfläche der zu bildenden Naht 6 beschreibt und sich abwechselnd von der einen Kante zur anderen erstreckt.

Es ist ermüdend und schwierig, eine solche Verschiebung mit der Hand sicherzustellen und zwar im Hinblick auf dais Gewicht des Brenners und die große Hänge der zu erzeugenden Naht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet die automatische Erzeugung dieser Verschiebungen.

Sie umfaßt einen Schlitten 7 (Pig.2), der den Braner 1 an einem Ende einer Kulisse 8 trägt. Der Schlitten verschiebt sich mit konstanter ffeschw-indigkeit in Richtung des Pfeiles 9 parallel zur herzustellenden Schweißnaht 6, beispielsweise durch das Zusammenwirken eines nicht dargestellten, sich kontinuierlich

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drehenden Stirnzahnrades-mit einer Zahnstange 10 auf einem der Teile 2 und 3. Die Kulisse 8 erhält eine Hin- und Herbewegung entsprechend dem Pfeil 11 senkrecht zur Naht 6,

Es ist insbesondere die Steuerung der Hin- und Herbewegung, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, wobei vorzugsweise die Möglichkeit besteht, die Amplitude, die Geschwindigkeit und die Dauer der Bewegungsumkehr zu regeln

Die Steueranordnung für die Hin- und Herbewegung wird vom Schlitten 7 getragen und umfaßt:

Einen Motor 12 (beispielsweise einen Druckluftmotor, da man -schon eine Druckluftquelle zur Speisung des Brenners 1 benötigt} dessen Ausgangswelle 13 immer im gleichen Sinn dreht, und zwar mit einer vorzugweise leicht regelbaren Geschwindigkeit,

ein auf der Welle 13 befestigtes Kegelrad 14,

zwei andere koaxiale Kegelräder 15 und 16, die mit dem Kegelrad 14 in Eingriff stehen und von ihm in entgegengesetzter Richtung angetrieben werden,

eine senkrecht zur Welle 13 stehende Welle 17, die die beiden Kegelräder 15 und 16 durchsetzt,

zwei elektromagnetische Kupplungen 18 und 19, die jedes der beiden Kegelräder 15 und 16 mit der Welle kuppeln können,

ein auf der Welle 17 befestigtes Stirnzahnrad 20,

ein Zahnstangenabschnitt 21 an der Kulisse 8, deymit dem Stirnzahnrad 20 zusammenwirkt,

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und ein Steuersystem am Bewegungsende der Kulisse 8, welches abwechselnd die beiden Kupplungen 18 und 19 erregt.

Die Funktion dieser Anordnung ist leicht zu verstehen: Durch die abwechselnde Erregung der Kupplungen 18 und 19 wird die Drehung der Welle 13 abwechselnd in dem einen Sinne (über die Räder 14, 15 und die Kupplung 18) und in dem anderen Sinne (über die Räder 14» 16 und die Kupplung 19) auf die Welle 17 derart . übertragen, daß die Kulisse sich abwechselnd in den beiden Richtungen des Pfeiles 11 bewegt, wobei die Verschiebungsrichtung automatisch an jedem Bahnende umgekehrt wird,

Es kann vorteilhaft sein, die aufeinanderfolgenden Verschiebungen 8 der Kulisse durch Meine Zeitintervalle zu trennen, um die Erregung jeder Kupplung gegenüber der Entregung der anderen leicht zu verzögern. Die Verzögerungen, welche den Erregungen der beiden Kupplungen entsprechen, können regelbar sein, und zwar identisch oder nicht.

Die Verschiebungsgeschwindigkeit der Kulisse kann leicht dadurch geregelt werden, daß die Drehgeschwindigkeit des Motors 12 geändert wird. .

die Man kann es schließlich auch wünschen, über-die/Amplitude der Hin- und Herbewegung der Kulisse 8 leicht regelbar zu machen, wie es bei der bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems für die Kupplungen der Fall ist, die nachstehend beschrieben wird. Dieses System umfaßt!

Einen Hebel 22, der drehbar um eine Welle 23 gelagert ist, deren Achse senkrecht zur Richtung der Verschiebung der Kulisse 8 steht,

einen mit der Kulisse 8 verbundenen Zapfen 24, über den eine Öse 25 mit parallelen Wänden greift, die an einem Arm des Hebels. 22 vorgesehen ist,

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einen einen Totpunkt durchlaufenden Wippenmechanismus mit einer Wippe 26 (Fig.4 und 5)_r die drehbar um eine feste, zur Welle 23 parallele Welle 27 gelagert ist, eine Zugfeder 28 und einen mit der Wippe fest verbundenen Zapfen 29 aufweist, wobei der Zapfen .seitlich von dem Arm des Hebels 22 mitgenommen wird, der der
öse 25 ggenüberliegt,

und zwei elektrische Umschalter 30 und 31, die abwechselnd von der Wippe 26 betätigt werden.

Die beiden Umschalter 30 und 31 sind identisch und in den Erregerkreis der Kupplungen 18 und 19 derart eingeschaltet, daß die beiden Kupplungen nicht gleichzeitig" erregt werden können.

Nicht dargestellte Verzögerungssysteme, die vorzugsweise durch die Knöpfe 32 und 33 (Fig.3) regelbar sind, sind vorgesehen,
damit die Steuerung jedes Umschalters durch die Wippe 26 (durch Eindrücken der Stössel 34 oder 35 der Umschalter in dem Schemabild) nach einer gegebenen Verzögerung die umgekehrte Steuerung des anderen Umschalters (durch das Austreten des entsprechenden Stössels) sicherstellt.

Verzögerungssysteme können beliebige Farm haben, beispielsweise mit einer thermischen Steuerung (insbesondere mit Bimet-al oder temperaturabhängigem Widerstand - Thermistence), elektrischer
oder elektronischer Steuerung ( mit Kondensator) oder selbst
mechanisch, wie es in der Technik der Zeitrelais wohlbekannt ist.

Vorzugsweise sind die Verzögerungsglieder für die Steuerungen der beiden Umschalter 30 und 31 unabhängig voneinander regelbar, so daß man die Abschnitte der Bahn 5 des Brenners längs der einen Kante der Schweißnaht 6 kürzer oder langer als diejenigen längs der anderen Kante machen kann.

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Der Abstand zwischen der Welle 23 und der Kulisse 8 kann durch Verschieben einer die Welle tragenden Mutter 36 auf der Länge der beiden Stangen 37 senkrecht zur Welle und zur Kulisse eingestellt werden, wobei die Verschiebung selbst durch die Drehung einer Gewindestange 38 mit Regelknopf 40 bewirkt wird, die axial festgehalten ist und mit der Mutter 36 zusammenwirkt.

Das Ende des Hebels *22, das mit dem Zapfen 29 zusammenwirkt, ist als dreieckiger Rahmen 39 in der Form einer Pfeilspitze ausgebildet, deren Rolle weiter unten erläutert wird.

Die Punktionsweise dieses Systems ist die folgende:

Es sei angenommen, daß zunächst (Fig.4-) die Kupplung 18 erregt ist (über die oberen Kontakte des Umschalters 30 und die unteren Kontakte des Umschalters 31 in Fig. 4), so daß sich das Rad 20 in dem in Fig. 4 angezeigten Sinn dreht und die Kulisse 8 sowie den Brenner 1 nach links verschiebt.

Der Rahmen 39 zieht hierbei langsam den Z^fen 29 nach rechts.

Im Verlauf dieser Bewegung hat die Wirkungslinie der Feder 28 die Achse 27 der Wippe 26 (entsprechend der in Fig. 4 gezeigten lage) geschnitten, wobei die Wippe plötzlich durch die Spannung der Feder 28 in die in Fig. 5 gezeigte Stellung springt. Hierbei wird der Stössel 35 plötzlich nach innen gedrückt, der untere Kontakt des Umschalters 31 geöffnet und der obere Kontakt geschlossen.

Die Kupplung 18 ist demnach entregt und der Brenner 1 bleibt mit Bezug auf den Schlitten unbeweglich stehen.

Nach einer gegebenen Verzögerung, deren Wert mit Hilfe des Knopfes 32 eingestellt werden kann, schließt der Stössel 34 des Umschal-

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ters 50 seinen unteren Kontakt, wodurch die Kupplung 19 erregt wird und den Brenner 1 nach rechts verschiebt usw.

Um die Amplitude der Hin- und Herbewegung des Brenners 1 zu regeln, genügt es, die Winkelstellung der Gewindestange 38 zu verändern, indem der Steuerknopf 40 gedreht wird, wodurch sieh die Schwenkachse 23 des Hebels 22 verschiebt.

Durch die redteckige Form (Pfeilspitzenform) des Rahmens 39 (3?ig.6 und 7) kann man durch Annäherung des Rahmens an die Kulisse 8, d.h. durch Verschiebung der Achse 27 der Wippe, de» Endwinkel der Bahn des Hebels 22 entsprechend dem Durchlauf des Totpunkts der Wippe variieren» Dieser Winkel hat einen relativ großen Wert a (was zu einer relativ großen rechtwinkligen Verschiebung 2 A des Brenners führt), wenn die Achse 23 verhältnis-· mäßig dicht an der Achse 27 (Fig. 6) angeordnet ist, weil die nutzbare Zone des dreieckigen Rahmens 39 nahe seiner Grundlinie und demnach verhältnismäßig groß ist. Im Gegensatz dazu hat der Winkel einen verhältnismäßig lüeinen Wert b (was zu einer verhältnismäßig kleinen rechtwinkeligen Verschiebung 2 B des Brenners führt), wenn die Achse 23 verhältnismäßig weit von der Achse 27 entfernt ist (Fig. 7)» weil dann die nutzbare Zone des Rahmens näher seiner Spitze liegt und daher verhältnismäßig sehmal ist.

So ergibt sich eine Vomchtung, die die automatische Führung des Schweißbrenners über die Üänge der herzustellenden Naht mit Genauigkeit, Regelmäßigkeit und Anpassungsfähigkeit ermöglicht, wobei die Geschwindigkeiten, Amplituden und Umkehrzeiten bei den Querverschiebungen des Brenners mit großer Einfachheit geregelt werden können*

Die Erfindung ist keinesfalls auf die beschriebenen und dargestellten Anwendungsarten oder auf die Ausführungsformen der verschiedenen Teile beschränkt^ sie umfaßt vielmehr auch sämtliche Varianten.

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   Vorrichtung zum Aneinanderschweißen zweier Teile mit großen Abmessungen, mit einem Schweißbrenner mit Zuführungsorgan-en, einem Schlitten und Mitteln zur Verschiebung des Schlittens parallel zur zu bildenden Schweißnaht, dadurch, gekennzeichnet, daß der Wagen (?) trägti einen sich, immer gleichsinnig drehenden Motor (12), ein G-etriebe, das vorzugweise nach Wunsch regelbar ist, ein erstes Kegelrad (14) (oder sein Äquivalent), das fest auf der Ausgangswelle des Motors sitzt, zwei andere Kegelräder (15»16) (oder deren Äquivalente), die koaxial angeordnet sind, beide mit dem ersten Kegelrad zusammenwirken und im umgekehrten Sinne drehen, eine die beiden anderen Räder durchsetzende Welle (17), zwei elektromagnetische Kupplungen (18,19), von denen jedeeinem der beiden anderen Kegelräder zugeordnet ist und das ihm zugeordnete Rad mit der Welle kuppeln kann, ein Stirnzahnrad (20) auf dieser Welle, eine den Brenner (1) tragende Kulisse (8), die einen mit dem Stirnzahnrad zusammenarbeitenden Zahnstangenabschnitt (21) aufweist, und am Ende der Bahn der Kulisse angeordneten Mittel, um die beiden Kupplungen abwechselnd zu erregen.

   Schweißvorriehtung nach Anspruch 1_r dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel zur Erregung der Kupplungen Verzögerungssysteme aufweisen, welche die Erregung jeder Kupplung nach der Entregung der anderen verzögern.

   SchweißTFOrrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungen mittels der Verzögerungssysteme regelbar sind (32 und 33).

   4. Schweiß vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungen der Verzögerungssysterne, die/Beiden Enden der Kulissenbahn zugeordnet sind, voneinander unabhängig sind.

   5. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel der Kupplungen einen Hebel (22), der um eine senkrecht zur Verschiebungsrichtung der Kulisse stehende Achse (23) schwenkbar ist, ferner Mittel (24,25), um ein Ende des Hebels mit der Kulisse zu veMnden, einen, einen Totpunkt durchlaufenden Wippenmechanismus (26-29)» der von dem anderen Ende des Hebels betätigt wird, und elekrisohe Umschalter (30,31)» die durch diesen Mechanismus gesteuert werden und die abwechselnde Erregung der Kupplungen steuern .,aufweisen.

   6. Schweißvorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Schwenkachse (23) des Hebels und der Kulisse (B) regelbar ist, wodurch die Amplitude der Hin- und Herbewegung des Brenners variiert , und daß das Ende des Hebels, das den Wippenmechnismus betätigt, durch einen dreieckigen Rahmen (39) in der Form einer Pfeilspitze gebildet wird.' .'■■-

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