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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Nahtschweißen,
insbesondere Widerstands-Rollennahtschweißen von Bandenden, bei denen jedes der
beiden Bandenden während des Besäumens und Schweißens in ein Spannbäckenpaar eingespannt
bleibt, zum Besäumen aus der Bandebene herausgebogen und anschließend in die Schweißebene
zurückgebogen wird, und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.
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Verfahren dieser Art finden Anwendung z. B. zum Aneinanderschweißen
von Stahlbändern in Kaltwalzstraßen. Wenn dabei ein Coil abgespult ist, wird das
Bandende dieses Coils mit dem Bandanfang eines nächsten Coils verschweißt, so daß
ein fortlaufendes Band entsteht.
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Bei einem solchen aus der USA.-Patentschrift 3 235 703 bekannten Verfahren
werden die Bandenden mittels eines Gleitschuhes, der zwischen den überlappten Bandenden
hindurchgeführt wird, zum Beschneiden aus der Bandebene herausgebogen und anschließend
in die Schweißebene zurückgebogen. Die Bandenden sind dabei in Spannbackenpaare
so eingespannt, daß die zu bearbeitenden Bandenden verhältnismäßig weit über die
Spannbackenstirnseiten vorstehen und dadurch ein Hindurchführen des Schuhes ermöglichen.
Trotz der Elastizität der weit vorstehenden Bandenden ist dort eine gewisse Verformung
der Bandenden nicht auszuschließen. Diese beeinflußt ungünstig die Qualität der
Schweißverbindung und ist hinderlich beim Aufrollen der Bänder.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art so zu verbessern, daß Verformungen der Bandenden vermieden werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß die Spannbackenpaare,
die um parallel zur Schweißnaht verlaufende Schwenkachsen drehbar sind, zum Beschneiden
der Bandenden aus der Bandebene herausgeschwenkt werden und nach dem Beschneiden
die Bandenden durch Zurückschwenken der Spannbackenpaare in die Bandebene zur überlappung
gebracht werden.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt der Schneidvorgang in
einer anderen Ebene, so daß genügend Platz für die Schneidvorrichtung vorhanden
ist, die auch nicht entfernt werden muß, um den Schweißvorgang durchzuführen.
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Dadurch ist es möglich, die Bandenden sehr nahe an den Schneidlinien
einzuspannen, so daß während des Schneidens keine Verformungen der Bandenden auftreten.
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Man kann das eine Bandende nach der einen Seite und das ändere Bandende
nach der anderen Seite zum Schneiden aus der Schweißebene herausbiegen. Vorteilhafter
ist es jedoch die beiden Bandenden nach der gleichen Seite aus der Schweißebene
herauszubiegen, weil dann der Schneidvorgang nur auf einer Seite der Schweißebene
stattfindet und auch nur ein einziges, z. B. als Doppelschere od. dgl. ausgebildetes,
Schneidmittel für beide Bandenden erforderlich ist.
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In der Schneidebene liegen die Schneidlinien, das sind die Linien,
entlang derer das Beschneiden vorgenommen wird, bezogen auf die Bandlängsrichtung
mit Abstand zueinander. Beim Schweißvorgang sind die Bandenden überlappt. Der nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Schwenkvorgang gestattet es, sehr einfach
die Bandenden zur überlappung zu bringen. Dies erfolgt beim Zurückbiegen der Bandenden
in die Schweißebene. Werden nun die beiden Bandenden zum Beschneiden nach der gleichen
Seite aufgebogen und dann gleichzeitig in die Schweißebene zurückgebogen, stoßen
die Stirnkanten kurz vor der Schweißebene aufeinander. Dies kann man jedoch leicht
vermeiden, indem das Zurückbiegen des einen Bandendes gegenüber dem des anderen
zeitlich versetzt erfolgt: Dieser zeitliche Versatz braucht nur so groß zu sein,
daß die bündig beschnittenen Stirnkanten der Bandenden, während sie sich für die
überlappung übereinanderlegen, nicht gegeneinanderstoßen.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist zweckmäßig dadurch
gekennzeichnet, daß die Schneidmittel für beide Bandenden oberhalb der Schweißebene
angeordnet sind und daß die Spannbackenpaare in eine Schneidstellung oberhalb der
Schweißebene schwenkbar sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann der Schneidvorgang
gut beobachtet werden. Die Schneidmittel behindern nicht die Sicht auf den Schweißvorgang.
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In vorteilhafter Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß Rollenscheren
als Schneidmittel vorgesehen sind. Dadurch ergibt sich eine günstige konstruktive
Gestaltung der Schneideinrichtung: Man könnte die Schwenklager für die Spannbackenpaare
mit ihrer Schwenkachse in die Schweißebene legen. Dies erfordert aber beträchtlichen
Aufwand wegen der umzulenkenden Kräfte; damit Platz für die Bandführung bleibt.
Aus diesem Grunde werden die Schwenklager für die Spannbäckenpaare mit ihren Schwenkachsen
zweckmäßig unterhalb oder oberhalb der Schweißebene angeordnet, und zwar gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auf der den Schneidmitteln abgekehrten Seite
der Schweißebene, also im Falle die Schneidmittel oberhalb der Schweißebene liegen,
unterhalb der Schweißebene.
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Eine Stauchung der Bandenden beim Zurückbiegen derselben in die Schweißebene
kann man bei- Bandschweißmaschinen nach er Erfindung sehr einfach vermeiden, indem
die Schwenklager für die Spannbackenpaare, bezogen auf die Bandlängsrichtung, mit
Abstand bei spiegelsymmetrischer Anordnung außerhalb der Schnedlinien liegen.
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Wenn die Bandenden, wie bereits erwähnt, währenddes Schneid- und Schweißvorganges
eingespannt bleiben, dann kann man die Überlappung durch die Anlage der Schneidlinien
bestimmen.
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Die Erfindung wird nun an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g: 1 eine Bandschweißmaschine
von oben gesehen in Ausgangsstellung, F i g. 2 eine Seitenansicht zu F i g. 1, jedoch
ohne die Spannbacken und nur mit dem dem Beschauer abgekehrten Bandende, F i g.
3 die Ansicht gemäß dem Pfeil HI aus F i g. 2, F i g. 4 die Teile aus F i g. 2 in
der gleichen Ansicht, jedoch in der anderen Endstellung des Schlittens nach Vollzug
des Schneidvorganges und vor Beginn des Schweißvorganges, F i g. 5 die Ansicht gemäß
dem Pfeil V aus F i g. 4, F i g. 6 ein Spannbackenpaar in der Ansicht, gemäß F i
g. 3 in Schneidstellung und geöffnet zum Einschieben eines Bandendes, F i g. 7 das
Spannbackenpaar aus F i g. 6 in Schneidstellung und geschlossen,
F
i g. 8 das Spannbackenpaar aus F i g. 6 in Schweißstellung und geschlossen zur Durchführung
des Schweißvorganges und F i g. 9 das Spannbackenpaar aus F i g. 6 in Schweißstellung,
jedoch geöffnet, so daß die aneinandergeschweißten Bandenden durchgezogen werden
können.
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In der Zeichnung ist mit 40 ein Grundgestell bezeichnet, auf dem in
einer Schlittenführung 8 ein Schlitten 3 verschieblich gelagert ist. Der Schlitten
3 hat, wie aus F i g. 2 ersichtlich; die Gestalt eines rechteckigen Rahmens. Die
oberen Teile des Schlittens 3 sind in F i g. 1 der Übersicht halber abgeschnitten
gezeichnet.
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An dem Grundgestell sind an je einem Träger 42, 43, wie insbesondere
aus F i g. 3 ersichtlich, zwei Spannbackenpaare 13, 14 und 15,16 angelenkt. Die
Schwenklager für die Spannbackenpaare 13, 14;15, 16 sind mit 28 und 29 bezeichnet.
Die Schwenkachsen 26, 27 der Schwenklager 28, 29 erstrecken sich in horizontaler
Richtung parallel zueinander und senkrecht zur Zeichenebene der F i g. 3. Die Spannbackenpaare
13, 14 und 15; 16 dienen zur Aufnahme und zum Festhalten der beiden in überlappung
aneinanderzuschweißenden Enden der Bänder 18; 19. Bei diesen Enden der Bänder 18,19
handelt es sich z. B. um die Enden von Stahlbändern. Das eine Bandende 19 ist das
Ende eines abgelaufenen Coils, während das andere Bandende 18 der Anfang eines neuen
Coils ist. Die beiden Bandenden werden im Zuge einer Walzenstraßenbehandlung miteinander
verbunden, damit die beiden Bänder kontinuierlich durch die Walzenstraße gezogen
werden können.
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Die Bandschweißmaschine steht, wie F i g. 1 zeigt, im kleinen spitzen
Winkel a schräg gegen die Laufrichtung des Stahlbandes, da es wünschenswert ist,
daß die Schweißnaht sich nicht rechtwinklig zur Längsrichtung des Stahlbandes erstreckt,
sondern um einen gewissen Winkel a dazu geneigt ist, damit die Naht nicht mit voller
Breite gleichzeitig in die nachfolgenden Walzenpaare und Verarbeitungsvorrichtungen
eintritt.
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Die Wirkungsbreite der Spannbackenpaare 13;14; 1516 ist aus Toleranzgründen
etwas größer als der sich aus dieser Schräglage ergebende Abstand der beiden Bandränder.
Die Spannbackenpaare 13, 14; 15,16 sind entsprechend der aus F i g. 1 ersichtlichen
Schrägführung der Bandenden 18, 19 versetzt zueinander angeordnet, so daß die Bandenden
im wesentlichen mittig in den Spannbackenpaaren 13,14;15, 16 gespannt werden können.
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Die Spannbackenpaare 13, 14; 15, 16 sind aus einer durch Anschläge
begrenzten, in F i g. 5 gezeichneten Schweißstellung in eine ebenfalls durch Anschläge
begrenzt, aus F i g. 3 ersichtliche Schneidstellung schwenkbar.
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In Schweißstellung erstrecken sich die Spannebenen der Spannbacken
in der Schweißebene 22 bzw. der Bandebene, das ist die Ebene, in der das Stahlband
normalerweise geführt wird und in der die Schweißung vollzogen wird. In Schneidstellung
schließen die Spannebenen einen nach unten geöffneten Winkel ein.
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In F i g. 1 sind, ebenso wie in F i g. 3, die Spannbackenpaare 13,
14; 15, 16 in Schneidstellung gezeichnet. Die Bandenden 18,19 sind in F i g. 3 eingespannt
gezeichnet und demzufolge aus der Schweißebene 22, in der sie sich normalerweise
erstrecken, nach oben herausgebogen. Sie sind so in die Spannbackenpaare eingespannt,
daß sie mit ihren freien Enden auf der jeweils innen gelegenen Seite ein Stück aus
den Spannbackenpaaren herausragen. Diese sogenannten Bearbeitungsstreifen sind mit
44 und 45 bezeichnet. An diesen Bearbeitungsstreifen erfolgt die Bearbeitung, das
Bündigschneiden, das Schweißen und das Planrollen der Naht. Die Bearbeitungsstreifen
44, 45 erstrecken sich in Schneidstellung der Spannbackenpaare 13, 14; 15, 16 schräg
nach oben auf der Höhe einer Schneidebene 23.
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Mit 20, 21 sind zwei Rollenscherenpaare bezeichnet, die an je einem
Tragrahmen 24, 25 gelagert sind. Jedes Rollenscherenpaar besteht aus zwei Scherenrollen,
von denen die eine als Messer und die andere als Gegenmesser wirkt. Die Scherenrollen
sind drehbar gelagert. Ein besonderer Antrieb für die Scherenrollen ist nicht vorgesehen.
Die Tragrahmen 24, 25 sind entlang dem jeweils zugehörigen Spannbackenpaar 13, 14;
15, 16, bezogen auf die Schneidstellung dieses Spannbackenpaares, verschiebbar.
Die Rollenscheren 20, 21 sind so angeordnet und justierbar, daß durch die Bewegung
der-Rollenscheren die Bearbeitungsstreifen beschnitten werden, unter Erhalt je eines
restlichen aus den Spannbackenpaaren herausragenden Bearbeitungsstreifens. Die Größe
dieser restlichen Bearbeitungsstreifen kann eingestellt werden durch entsprechende
Justierung der Tragrahmen 24, 25 bzw. Rollenscherenpaare 20, 21.
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Die beiden Rollenscherenpaare 20, 21 sind, wie aus F i g. 1 ersichtlich,
aus den gleichen Gründen wie die Spannbackenpaare 13, 14;15, 16 versetzt zueinander
angeordnet, um unter Berücksichtigung des schrägen Bandverlaufes gleichzeitig an
den Bandenden ausschneiden zu können. Unterhalb jedes Rollenscherenpaares
20, 21 ist am Schlitten 3 ein Auffangbehälter 30, 31 für den Schneidabfall
vorgesehen.
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Am Schlitten sind an den freien Enden von Schwenkarmen 47 bis 50 drehbar
zwei Schweißrollen 1 und 2 und zwei Quetschrollen 4 und 5 gelagert, und zwar so,
daß die Mittelebenen dieser Rollen 1, 2, 4; 5 in der Spiegelsymmetrieebene 46 liegen.
Die Achsen der Schweißrollen 1, 2 liegen senkrecht übereinander und ebenso die der
Quetschrollen 4 und 5.
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Die Schweißrollen 1, 2 und die Quetschrollen 4, 5 können eine Ruhestellung
einnehmen, in der sie gemäß F i g. 2 und 3 einander nicht berühren und von da in
eine Arbeitsstellung geschwenkt werden, in der sie gemäß F i g. 4 und 5 in der Schweißebene
einander berühren.
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Die Schweißrollen und die Quetschrollen bilden zusammen die Schweißvorrichtung.
Die Schweißrollen erzeugen die Verbindung der überlappten Bandenden, und die Quetschrollen
egalisieren die überlappung etwa auf Banddicke.
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Zur Betätigung der Spannbackenpaare dienen hydraulische Antriebsmittel.
Die hydraulischen Antriebsmittel zum Schließen und Öffnen der Spannbackenpaare sind
der Übersicht halber nicht mit eingezeichnet. Die hydraulischen Antriebsmittel zum
Schwenken des in F i g. 6 bis 9 dargestellten Spannbackenpaares sind in diesen Figuren
eingezeichnet und mit 51 bezeichnet. In den F i g. 1 bis 5 sind sie ebenfalls der
Übersicht halber nicht mit eingezeichnet.
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Die Schweißrollen 1, 2 und die Quetschrollen 4, 5 befinden sich normalerweise
in der in F i g. 2 sichtbaren Ruhestellung und nur bei Durchführung der
Schweißung
in der in F i g. 4 gezeichneten Arbeitsstellung. Sie werden durch hydraulische Antriebsmittel
von der einen Stellung in die andere verstellt. Diese hydraulischen Antriebsmittel
sind in F i g. 2 und 4 für die oberen Rollen angedeutet und dort mit 52,53
bezeichnet. Die für die unteren Rollen sind genauso ausgebildet, jedoch der Übersicht
halber nicht mit eingezeichnet.
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Zur Steuerung der diversen Antriebsmittel ist ein nicht dargestelltes
zentrales Steuergerät vorgesehen, das von Hand für einen vollständigen Zyklus ausgelöst
wird.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei Betrieb der Walzenstraße,
in die die dargestellte Bandschweißmaschine eingesetzt ist, läuft ein Stahlband
in der Schräglage; in der die Bandenden 18,19 in F i g. 1 gezeichnet sind, zwischen
den Spannbacken der geöffneten, in Schweißstellung befindlichen Spannbackenpaare
hindurch. Dieses Stahlband läuft also entlang der in F i g. 3 strichpunktiert eingezeichneten
Schweißebene 22. Die Schweißrollen 1, 2 und die Quetschrollen 4; 5 befinden sich
dabei in ihrer in F i g. 2 gezeichneten Ruhestellung und der Schlitten 3, wie in
F i g. 2 gezeichnet, zur Seite der Schweißrollen hin in seine Endstellung verschoben.
Das Bandschweißgesät bleibt so lange unwirksam in dieser Stellung, bis das vom Coil
ablaufende Band zu Ende geht. Befindet sieh das Bandende 19 des abgelaufenen Coils
im Bereich der Bandschweißmaschine, dann wird das Bandende durch die Spannbacken
15, 16 festgehalten. Die Bearbeitung des Bandes in der Walzenstraße wird nicht unterbrochen,
da das abgelaufene Band hinter dem Schweißgerät eine Angleichslänge aufweist. Es
wird nun das Bandende 18, oder genauer gesagt, der Bandanfang eines neuen Coils
an die Bandschweißmaschine herangezogen, so daß sich dieses Bandende in der in F
i g. 1 gezeichneten Schräglage in Verlängerung des abgelaufenen Bandendes 19 erstreckt.
Die beiden Spannbackenpaare werden geöffnet in ihre Schneidstellung gemäß F i g.
6 geschwenkt. Dann werden von Hand die beiden Bandenden 18; 19 in die Spannbackenpaare
13,14; 15;16 eingefügt, und die Spannbackenpaare werden geschlossen (F i g. 7).
Die Bandenden befinden sich nun in der in F i g. 1 ausgezogen gezeichneten und der
in F i g. 3 dargestellten Stellung. In F i g. 2 sind die Spannbackenpäare nicht
mit eingezeichnet, es ist jedoch das dem Beschauer abgekehrte Bandende 18 in dieser
Stellung eingezeichnet. In dieser Stellung ragen die Bearbeitungsstreifen 44, 45
vorn aus den Spannbacken heraus in den Wirkungsbereich der Rollenscheren 20, 21
bzw. in die Schneidebene 23. Nachdem die Spannbackenpaare in Schneidstellung die
Bandenden so eingespannt haben, setzt sich der Schlitten 3 in Bewegung und fährt
aus seiner Endstellung gemäß F i g. 2 in seine Endstellung gemäß F i g. 4, wobei
die Schweißrollen 1, 2 und die Quetschrollen 4, 5 unwirksam bleiben und die Schneidrollen
20, 21 die beiden Bearbeitungsstreifen entlang den Spannbackenpaaren beschneiden,
so daß nur noch vergleichweise kurze Bearbeitungsstreifen aus den Spannbacken herausragen:
Infolge der versetzten Anordnung der Rollenscheren 20, 21 entsprechend der Schräglage
der beiden Bandenden gemäß dem Winkel a aus F i g.1 setzen die beiden Rollenscheren
20, 21 mit dem Schnitt gleichzeitig an und haben den Schnitt auch gleichzeitig vollendet.
Die dabei abgeschnittenen Streifen fallen in die Auffangbehälter 30; 31. Am Ende
dieses Schlittenhinlaufes sind die Bandenden beschnitten, und die Schweißrollen
1, 2 befinden sich jenseits der anderen Kante der Bandenden und immer noch in ihrer
in F i g. 2 gezeichneten Ruhestellung.
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Nach dem Schneidvorgang werden- die Spannbackenpaare aus ihrer in
F i g. 3 gezeichneten Schneidstellung in die in F i g. 5 und 8 gezeichnete Schweißstellung
geschwenkt. Die Spannbackenpaare 13,14;15,16 und ihre Schwenklager 28, 29
sind so bemessen und angeordnet, daß die beschnittenen Kanten die in F i g. 3 eingezeichneten
Kreisbögen beschreiben, die sich etwas oberhalb der Schweißebene kreuzen. Die Schweißrollen
1, 2 sind so weit über den Bandbereich hinausgefahren, daß die beschnittenen Kanten
der Bandenden bei diesem Schwenkvorgang die Schweißrollen nicht berühren können.
Die Schwenkbewegung des Spannbackenpaares 13,14 in Schweißstellung erfolgt etwas
später als die des Spännbackenpaares 15, 16, so daß die beiden beschnittenen
Kanten der Bandenden nicht gegeneinanderstoßen können, sondern in der Scbneidebene
22 in Überlappung geraten, wie dies aus F i g. 5 ersichtlich ist.
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Die Spännbackenpaare 13, 14; 15, 16 sind so ausgebildet und gelagert,
daß bei der Schwenkbewegung aus der Schneidstellung in die Schweißstellung ein Zug
auf die Bandenden 18,19 ausgeübt wird. Es werden dabei also die beiden Bandenden
geringfügig nachgezogen. Man kann die Spannbackenpaare auch so ausgestalten und
lagern, daß kein Nachziehen erfolgt. Man könnte sie auch so lagern, daß die Bandenden
bei diesem Schwenkvorgang zurückgestaucht werden. Dies empfiehlt sich aber nicht.
Die Größe der überlappung kann, abgesehen von der konstruktiven Ausgestaltung der
Spannbackenpaare 13, 14; 15, 16, auch, wie bereits oben erwähnt, durch die Stellung
der Rollenscheren 20, 21 bestimmt werden. Sie-kann auf einen bestimmten Wert eingestellt
werden, in dem die Tragrahmen 24, 25 der Rollenscheren gegen die betreffenden Bandenden,
also in der Zeichenebene der F i g. 3, entsprechend eingestellt werden.
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Die einander überlappenden Bandenden erstrecken sieh in Schweißstellung
in der Schweißebene 22, und die Schweißrollen 1, 2 befinden sich, wie aus F i g.
4 ersichtlich, dicht neben diesen Bandenden, aber noch nicht mit diesen im Eingriff.
Die Schweißrollen 1, 2 werden nun gemäß F i g. 4 in ihre Arbeitsstellung gebracht,
ebenso die Quetschrollen 4, 5, die mit einem geeigneten Druck äufeinandergepreßt
werden. Die genannten Rollen berühren sich in der Schweißebene. In dieser Stellung
der Rollen wird der Schlitten 3 aus der Stellung gemäß F i g. 4 zurück in seine
Ausgangsstellung gemäß F i g. 2 gefahren und vollführt den sogenannten Schlittenrücklauf.
Dabei rollen die Schweißrollen 1, 2; die mit elektrischer Spannung beaufschlagt
werden, über die einander überlappenden Bandenden, so daß sich eine Schweißnaht
17 gemäß F i g. 1 ausbildet. Anschließend rollen die Quetschrollen 4, 5 über die
noch warme Schweißnaht und quetschen diese zusammen, etwa auf die einfache Blechstärke:
Am Ende des Schlittenrücklaufes werden die Schweißrollen 1, 2 mit den Quetschrollen
4, 5 wieder in ihre aus F i g. 2 ersichtliche Ruhestellung gebracht.
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Die Nahtschweißung ist nun vollzogen. Die Spannbackenpaare
13,
14; 15, 16 werden jetzt unter Beibehalt ihrer Schweißstellung geöffnet (F i g. 9),
und die Schweißstelle kann von der Walzenstraße weitertransportiert werden. Dabei
zieht das Bandende 19 über das Bandende 18 das Band des nächsten Coils durch die
Walzenstraße. Die Bandschweißmaschine befindet sich wieder in ihrer Ausgangsstellung.