DE1690640B2 - Elektrische widerstands-rollennahtschweissmaschine mit drahtfoermiger elektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Widerstands-Rollennahtschweißmaschine zum Schweißen von Blechen mit annähernd punktförmig auf dem Schweißgut und flächenförmig auf Elektrodenträgerrollen aufliegender einteiliger, zusammenhängender, drahtförmiger Elektrode, die so mechanisch angetrieben ist. daß sie zuerst über die eine und anschließend über die zweite der beiden Elektrodenträgerrollen Iäuft.

Derartige elektrische Widerstands-Rollennahtschweißmaschinen sind bekannt (US-PS 28 38 651). Eine solche Anordnung kann aber zu Schwierigkeiten führen, denn die zwischen den beiden Elektrodenrollen vorhandene Schweißkraft in Verbindung mit der Erwärmung deformieren den Elektrodendraht und damit erfährt die Drahtschlaufe zwischen den beiden Elektrodenrollen eine Verlängerung. Weiterhin führt der Draht eine Relativbewegung aus, die beim Beginn des Schweißens auf den Zargenkörper ein Drehmoment ausüben kann.

Eine andere Ausführungsform einer elektrischen Widerstands-RollennahtschweiÜmaschine mit drahtförmiger Elektrode ist in der Firmendruckschrift der Soudronic AG (1961); P. O ρ ρ recht »Weißblechnahtschweißmaschine mit Drahtelektroden« beschrieben. Die in diesem Zusammenhang aufgezeigte Steuereinrichtung schaltet über Endschalter Getriebemotore ein oder aus, welche Aufwickeltrommeln antreiben und somit den verbrauchten Draht aufwickeln.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Ausbildung einer elektrischen Widerstands-Rollennahtschweißmaschine der eingangs genannten Art in der Weise, daß die Schwierigkeiten, die sich beim Schweißvorgang infolge der Streckung der drahtförmigen Elektrode beim ersten Durchgang durch die Schweißmaschine ergeben, nicht auftreten.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, daß die folgenden Anordnungen gemeinsam vorgesehen sind:

a) Ein Antrieb in Form zweier, in bezug auf die Laufrichtung der drahtförmigen Elektrode jeweils hinter den Elektrodenträgerrollen angeordneter Transportrollen, von denen die in Durchlaufrich-

tung erste Transportrolle unmittelbar angetrieben ist und die zweite über eine Freilaufkupplung mit der ersten wirkverbunden ist;

b) zwischen der ersten Transportrolle und der zweiten Elektrodenträgerrolle ein die veränderliche

IS Drahtschlaufe zwischen diesen beiden Rollen aufspannender Drahtspanner:

c) zwischen der zweiten Transportrolle und einer Drahtaufwickeltrommel ein die zwischen diesen Rollen entstehende Drahtschlaufe mit einer größcren Kraft spannender Drahtspanner als der erste Drah;spanner.

Dadurch wird erreicht, daß die sich zwangläufig ergebende Streckung des Drahtes, der dann eine Schlaufe bildet, nunmehr ausgeglichen wird. d. h. der Draht hat beim ers'en und zweiten Durchgang durch die Schweißstelle die erforderliche gleiche Geschwindigkeit, um eine einwandfreie Schweißnaht sicherzustellen. Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispie es näher erläutert.

Die Zeichnurg zeigt eine schematische Darstellung der vom Bedienenden aus gesehenen rechten Seite des Oberteils einer elektrischen Widerstands-Rollennahtsehweißmaschine. Sie weist einen festen Arm 1 und einen um die Achse 3 schwenkbaren Arm 5 auf. Der Arm 5 wird über einen Kolben 6 in einen Zylinder 8 pneumatisch oder hydraulisch betätigt. Er kann mechanisch, z. B. über eine Feder geschwenkt werden. An den Heiden Enden 7 und 9 der Arme 1 und 5 sind mittels Zapfen !1 und 13 Elektrodenträgerrollen 15 und 17 drehbar gelage-t. Die Rollen 15 und 17 sind profiliert. Eine drahtförmige Elektrode 19, welche von einer Spule 21 abgezogen wird, gelangt über eine Drahtbremse 22 und eine Führungsrolle 23 zur Elektrodenrolle 15, in deren Nute er eingelegt wird, um nach einem Umschlingungswinkel von über 180° einer Transportrolle 25 zugeführt zi werden, der sich eine Spannrolle 27 an einem durch eine Feder 29 belasteten Hebel 31 anschließt. Der Hebel 31 ist in seiner einen Bewegungsrichtung durch einen, gegebenenfalls verstellbaren.

Endanschlag 33 begrenzt. Er ist doppelarmig und um einen Punkt 32 schwenkbar. Die Anordnung ist derart getroffen, daß das auf die Spannrolle 27 wirkende Spannmoment praktisch über deren ganzen Schwenkbereich konstant und gleich dem Produkt Federkraft mal Länge des Hebelarmes 30 mal cos κ ist.

Anschließend gelangt der Elektrodendraht über zwei Führungsrollen 35 und 37, um hierauf in die Nut der zweiten Elektrodenrolle 17 eingelegt zu werden. Der lilektrodendraht 19 wird dann um eine zweite Transportrolle 39 geschlungen. ,Der Draht 19 gelangt von der Rolle 39 über eine fcderbelastete Führungs- und Streckrolle 41 zur Aufwickeltrommel 44. Auf diese Weise kann der Elektrodendraht 19 in einem Durchgang beiden Elektrodenrollen 15 und 17 dienen. Die Führungs· und Streckrolle 41 ist ebenfalls an einem (ioppelarmigen Hebel 42 schwenkbar um den Befestii'ungspunkt 47 angeordnet. Dieser steht unter dem Zug einer Feder 49. Auch hier ist die Anordnung so, daß das

Spannmoment auf die Spann- oder Streckrolle 41 über ihren ganzen Schwenkbereich praktisch konstant und gleich dem Produkt Federkraft mal Länge des Hebelarmen 45 mal cos/i wird. Dabei v<_;hu!len sich z.B. bei gleicher Länge der Arme 30 und 45 die Federkonstanten der Federn 29 und 49 ungefähr wie 1:2. Dies heißt, daß der Drahtzug herrührend vom Hebel 42 ungefähr doppelt so groß ist, wie derjenige, den der Hebel 31 auf den Drain ausübt. Die Anschlagbereiche des Hebels 42 sind begrenzt, wobei am einen Bereichsende ein sich öffnender Endschalter 51 und am anderen ein analoger Schließ-Endschalter 53 angeordnet ist.

Die Wellen der beiden Transportrollen 25 und 39 sind starr miteinander verbunden. Während aber die Rolle 25 auf ihrer Welle festsitzt, ist die Rolle 39 mit Her ihren über eine Freilauf- oder Überbolkupplung 34 in der Vorwärtsdrehrichtung verbünde.!. Diese Verbindung bewirkt, daß bei Beginn der Schweißung sich beide Transportrollen 25 und 39 gleichzeitig in Bewegung setzen und gleich beschleunigt werden.

Wird die halbautomatische Schweißmaschine in Betrieb genommen und das zu verschweißende Blech zwischen die anschließend zusammengepreßten Elektrodenrollcn 15 und 17 zur Schweißung eingeführt, so erfolgt — bedingt durch den Druck auf den Elektrodendraht 19 im Schweißpunkt, d. h. im Berührungspunkt der beiden Drahtschlaufen um die Elektrodenrollen 15 und 17 — eine Streckung des Drahtes. Da die Dvahigeschwindigkeit π der beiden Drahtschlaufen im Schweißpunkt gleich groß sein muß, so verlängert sich der Draht 19 zwischen der Elektrodenrolle 15 und der Elektrodenrolle 17. Die Verlängerung der Drahtschlaufe zwischen diesen beiden Rollen wird während der Schweißung von der Spannrolle 27 aufgenommen, welche, wie erläutert, auf ihrem ganzen Bewegungsbereich einen konstanten Zug auf den Elektrodcndrahl 19 ausübt und damit auch die Schlaufe gespannt hält. Eine weitere Schlaufe bildet sich nach der Elektrodenrolle 17, welche Schlaufe während des Schweißprozesses von der Spannrolle 41 aufgenommen wird.

Während die Umfangsgeschwindigkeit der beiden Rollen 15 und 17 gleich der Drahtzuliefergeschwindigkeit vi ab Spule 21 ist, entspricht die Umfangs- oder Transportgeschwindigkeit der beiden Transportrollen 25 und 39 der Geschwindigkeit ιί + ν: des ausgewalzten Drahtes, wobei vi > v? ist.

Bei Schweißbeginn liegt der Hebel 31 am Anschlag 33. Der Hebel 42 befindet sich in irgendeiner Lage zwischen dem Schließ-Endschalter 53 und dom Öffnungs-Endschalter 51, im Extremfall in der in der Figur dargestellten Lage. Die Länge der Schlaufe um die Spannrolle 27 ist minimal. Der Motor /Wdrehe sich. Die Aufwikkelgeschwindigkeit der Trommel 44 ist größer als die Anfallgeschwindigkcit des Drahtes 19, d. h. als vi f \n. Dabei bedeuten n die Abzugsgeschwindigkeit des Drahtes 19 von der Rolle 21, welche gleich der Drahtgeschwindigkeit im Schweißpunkt sein muß, und vi die durch die Quetschung bedingte Geschwindigkeit. Während die untere Schlaufe um die Spannrolle 27 nur die Längendifferenz zwischen dem ausgewalzten und dem ungewalzten Draht aufzunehmen hat und sich daher während des Schweißvorganges der Hebel 31 nur langsam verschwenkt, wächst die Schlaufe um die Rolle 41 bei stillstehendem Motor M gemäß der Abzugsgeschwindigkeit v\ + V2 der Transportrolle 39, so daß ⁶S sich der Hebel 42 mit wesentlich größerer Umfangsgeschwindigkeit im Gegenuhrzeigersinn bewegt als etwa der Hebel 31 im Uhrzeigersinn.

Die Aufspulgeschwindigkeit der Trommel 44 ist in jedem Falle größer als die Geschwindigkeit vi + vi des von der Transportrolle 39 anfallenden Drahtes, so daß bei iaufendem Motor M der Hebet 42 unter Verkleinerung der Schlaufe um die Rolle 41 sich im Uhrzeigersinn schwenkt, bis er den Öffnungs-Endschalter 51 betätigt und damit den Stromkreis des Motors Λ/bzw. des Motorschütz unterbricht. Hierauf dreht sich der Hefaei 42 unter Vergrößerung der Schlaufe wieder im Gegenuhrzeigersinn, bis der Hebel 42 den Schließ-Endschalter 53 schließt und der Motor M anläuft. Der Hebel 42 wird sich wieder im Uhrzeigersinn schwenken. Da der Schalter 53 mit einem Halterclais, wie in der Figur ersichtlich, ausgerüstet ist, wird der Stromkreis aber nicht wieder geöffnet und der Motor M wickelt den Draht auf die Trommel 44, bis der Hebel 42 wiederum in die gezeichnete Extremlage gelangt und den Öffnung-Endschalter 51 öffnet.

Am Ende einer Schweißung, d. h. wenn sich die obere Elektrodenrolle 17 von der unteren 15 abgehoben hat. wird die von der Spannrolle 27 während des Schweißvorganges gespannt gehaltene Schlaufe durch die Schwenkbewegung des Hebels 42, welcher einen beträchtlich größeren, z. B. doppelt so großen Zug auf den Draht 19 ausübt wie der Spannhebel 31. nachgezogen, bis der Hebel 31 am Anschlag 33 ansteht. Dabei stehen die Transportrolle 25 und die Welle der Rolle 39 still, während die Transportrolle 39 infolge der Freilaufkupplung 34 beim Nachziehen des Drahtes 19 auf ihrer Welle frei mitdreht.

Dieser Vorgang ist durch die Möglichkeit des Nachziehens des Drahtes mittels des Hebels 42 gegeben, sowie durch den Einbau der vorerwähnten Freilaufkupplung 34. Die Freilaufkupplung 34 bewirkt, daß beide Rollen 25 und 39 von einem einzigen Antrieb angetrieben werden und sich trotzdem die Rolle 39 beim Nachziehen frei drehen kann.

Das Nachziehen der Schlaufen des Elektrodendrahtes findet in de: ^.eit statt, die gebraucht wird, um das geschweißte Stück zu entfernen und ein neues Schweißstück in die Haltevorrichtung der Schweißmaschine einzuführen.

Es hat sich gezeigt, daß, sobald die Elektrodenrollen 15 und 17 sich schließen und der Schweißdruck ansteigt, der Draht 19 wie in einem Walzprozeß verformt wird, d. h. verbreitert und verlängert wird. Sofern nun beim zweiten Durchgang ein derartig verformtcs Übergangsstück die Schweißstelle während des Schweißprozesses durchläuft, tritt in der Schweißnaht, bedingt durch die kurze kleine Einschnürung des Schweißdrahtes eine Unregelmäßigkeit auf. Dies beeinträchtigt natürlich die Gleichförmigkeit und Zuverlässigkeit der Schweißung, so daß diese Stellen des Schweißdrahtes 19 vor ihrem Durchgang an der Schweißstelle ausgeglättet werden müssen.

Eine Möglichkeit, die plötzlich auftretende kurze Einschnürung des Schweißdrahtes 19 auf Grund der Abhebe- und Aufselzformänderung der Schwcißrolle 17 auf die Schweißrolle 15 aus dem ersten Drahtdurchlauf zu verhindern, besteht darin, durch Anbringen entsprechender Dämpfungsmittel am schwenkbaren Arm ein entsprechend sanftes Aufsetzen der Elektrodenrolle 17 auf das Schweißgut zu bewirken. Damit wird ein plötzlicher Dickenabfall in der Verformung des Schweißdrahtes 19 vermieden.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß beim Verschweißen stark gekrümmter Blechzargen der zu verschweißenden Rundkörper, insbesondere Dosenkörper, die

Auflagefläche des inneren und äußeren Elektrodendrahtes 19 verschieden groß ist, da im einen Fall einer konkaven Zargenfläche ein konvexes Drahtprofil gegenüberliegt, während im andern Fall sowohl die Zarge wie der Draht konvex gekrümmt sind und mithin eine kleinere Berührungsfläche bilden als im ersterwähnten Falle. Diese Tatsache verhindert ebenfalls das Herstellen optimaler Schweißnähte.

Aus diesen Gründen wird vor die Führungsrolle 37, welche sich unmittelbar vor der oberen Elektrodenrollc 17 befindet, ein Rollcnwalzenpaar 36 geschaltet, welches dem Draht 19 im Sinne der Zargenfläche beispielsweise eine konkave Form aufdrückt, um die Auflagefläche mit der zugehörigen Zarge im Schweißpunkl

optimal zu gestalten. Speziell beim Schweißen verzinkter Bleche, welche meist größere Blcchstärkcn aufweisen und insbesondere höhere Stromstärken verlangen, bringt diese Maßnahme große Vorteile mit sich.

Auf diese Weise wird es möglich, eine halbautomatische Schweißmaschine mit einer einzigen Drahtelcktrodc zu schaffen, welche den gestellten Anforderungen genügt und eine optimale Ausnutzung des Elektrodendrahlcs gestattet, und welche, mit Ausnahme der

ίο zusätzlichen Strecklänge nach dem ersten Durchgang durch den Schweißpunkt, eine doppelte Ausnutzung des Elektrodendrahtcs gegenüber den bisher bekannten derartigen Schweißmaschinen gestattet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrische Widerstands-Rollennahtschweilimaschine zum Schweißen von Blechen mit annähernd punktförmig auf dem Schweißgut und flächenförmig auf Elektrodenträgerrollen aufliegender einteiliger, zusammenhängender, drahtförmiger Elektrode, die so mechanisch angetrieben ist, daß sie zuerst über die eine und anschließend über die zweite der beiden Eiektrodenirägerrollen iäuft. dadurch geken η zeichne t, daß die folgenden Anordnungen gemeinsam vorgesehen sind:

   a) Ein Antrieb in Form zweier, in bezug auf die Laufrichtung der drahtförmigen Elektrode (19) jeweils hinter den Elektrodenträgerrollen (15, 17) angeordneter Transportrollen (25, 39), von denen die in Durchlauf richtung erste Transportrolle (25) unmittelbar angetrieben ist und die zweite (39) über eine Freilaufkupplung (34) mit der ersten wirkverbunden ist;

   b) zwischen der ersten Transportrolle (25) und der zweiten Elektrodenträgerrolle (17) ein die veränderliche Drahtschlaufe zwischen diesen beiden Rollen aufspannender Drahtspanner (29.31.27);

   c) zwischen der zweiten Transportrolle (39) und einer Drahtaufwickeltrommel (44) ein die zwischen diesen Rollen entstehende Drahtschlaufe mit einer größeren Kraft spannender Drahtspanner (49, 45. 41) als der erste Drahtspanner (29,31,27).