DE19545713A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stumpfschweißen zweier Bleche oder Bänder - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Stumpfschweißen zweier Bleche oder BänderInfo
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Description
Um zwei Bänder miteinander stumpf zu verschweißen, sind
Schweißvorrichtungen bekannt (EP 0 234 346 A1) die die
aus verschiedenen Ebenen einem Schweißort zugeführten
Bänder in eine Ebene überführen. Dazu dient ein
Führungslineal, das im Querschnitt Z-förmig ist und an
dessen höhenversetzten aber im wesentlichen in einer
vertikalen Ebene liegenden Kanten die Bänder mit ihren zu
verschweißenden Kanten anliegen, so daß sie nach
Verlassen dieses Lineal es praktisch ohne Spalt in einer
Horizontalebene aneinanderstoßen. Am Schweißort werden
die Bänder auf der Unterseite von einer im Bereich der
Schweißfuge genuteten Rolle abgestützt und auf der
Oberseite von zwei mit Abstand voneinander und geneigt
angeordneten Rollen angedrückt. Eine Schweißdüse für den
Schweißstrahl einer Strahlungsquelle ist zwischen diesen
oberen Rollen angeordnet.
Ferner sind zur Vermessung der Schweißnaht Verfahren und
Einrichtungen bekannt, die nach dem Lichtschnittverfahren
arbeiten (DE 43 12 241 A1; Zeitschrift "INDUSTRIE
ANZEIGER" 23/93, Seiten 56-58). Mit solchen Verfahren und
Einrichtungen lassen sich die geometrischen Verhältnisse
der Naht feststellen. Solche Verfahren und Einrichtungen
werden in Durchlaufrichtung der Bänder vor der
Schweißvorrichtung angeordnet. Mit solchen Vorrichtungen
ist es zwar möglich, in Abhängigkeit von dem Meßergebnis
die Schweißparameter, wie die Lage des Schweißstrahles
und die Führung der Bleche mittels geeigneter
Stellglieder zu beeinflussen, doch nur unbefriedigend, da
mit ihnen nicht gleichzeitig die Position einer jeden
Blechkante erfaßt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine möglichst
frühzeitige Erfassung der Kanten der Bleche und Bänder an
der Stoßfuge ermöglicht.
Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe mit einem Verfahren
zum Stumpfverschweißen zweier Bleche oder Bänder mit
einem Schweißstrahl einer ortsfesten Schweißeinrichtung,
der die Bleche oder Bänder stumpf aneinanderstoßend
mittels einer Positionier- und Führungseinrichtung
zugeführt werden und mit einer nach dem
Lichtschnittverfahren arbeitenden
Nahtvermessungseinrichtung dadurch gelöst, daß jede der
beiden Blechkanten unmittelbar vor dem Schweißort
vermessen und in Abhängigkeit von diesem Meßergebnis die
relative Position der Kanten der Bleche oder Bänder zu
dem Schweißstrahl eingestellt wird. Dabei kann die
Einstellung an verschiedenen Parametern vorgenommen
werden, wie beispielsweise der Lage des Schweißstrahles,
an die Bleche einklemmenden Andruckrollen, sei es durch
deren Druck, sei es an Führungsrollen (Anpreßdruck,
Anpreßzeit), aber auch durch die Intensität der Kühlung
der miteinander verschweißten Bleche. Das
erfindungsgemäße Verfahren erlaubt also eine sehr präzise
Regelung oder Steuerung der Schweißparameter wegen der
unmittelbaren Nähe des Meßortes zum Schweißort.
Die besonderen Schwierigkeiten der räumlichen
Unterbringung und der Belastung der
Nahtvermessungseinrichtung durch die unmittelbare Nähe am
Schweißort wird mit der erfindungsgemäßen
Schweißvorrichtung zum Stumpfschweißen zweier Bleche
beziehungsweise Bänder gelöst. Bei ihr werden die mit
ihren Kanten an einem Führungslineal anliegenden Bänder
dem Schweißort zugeführt und am Schweißort eingeklemmt
zwischen mindestens einer unteren und zwei, die beiden
oberen Bleche neben dem Schweißort erfassenden Rollen in
einer Ebene gehalten. Die Schweißvorrichtung weist eine
zwischen den oberen Rollen positionierte Schweißdüse für
den Schweißstrahl einer Strahlungsquelle und eine
einerseits zwischen der Schweißdüse und dem
Führungslineal und andererseits zwischen den oberen
Führungsrollen positionierte, nach dem
Lichtschnittverfahren arbeitenden
Nahtvermessungseinrichtung, bestehend aus einer
Lichtquelle und einer Kamera auf, die im
Stahlungsschatten eines vor der Schweißdüse angeordneten
Schirmes liegen und vor an dem Führungslineal
reflektierter Schweißspritzer durch ein an dem
Führungslineal angeordnetes Schutzschild geschützt sind.
Zum weiteren Schutz der Optiken von Lichtquelle und
Kamera kann in dem Raum vor der Lichtquelle und der
Kamera eine Luftspülung vorgesehen sein.
Bei dieser Schweißvorrichtung ist also die
Nahtvermessungseinrichtung in unmittelbarer Nähe des
Schweißortes, und zwar vor diesem, angeordnet. Vor
Belastungen, die von dem Schweißstrahl am Schweißort
ausgehen, ist die Nahtvermessungseinrichtung durch den
Schirm und den Schutzschild geschützt. Durch den Schirm
und den Schutzschild wird die Nahtvermessungseinrichtung
in ihrer Arbeitsweise nicht beeinträchtigt, da
Schutzschild und Schirm außerhalb der ausgesandten und
empfangenen Meßstrahlen liegen. Der beim Schweißvorgang
entstehende Dampf/Rauch wird durch die Luftspülung von
der Optik der Nahtvermessungseinrichtung ferngehalten.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein
Ausführungsbeispiel schematisch darstellenden Zeichnung
näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 die Schweißvorrichtung mit
Nahtvermessungseinrichtung beim
Verschweißen zweier Bänder in
Seitenansicht
und
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Schnitt
nach Linie I-I der Fig. 1.
Zwei zu verschweißende Bänder 1, 2 aus Blech werden
mittels eines Führungslineales 3b, 3b, das im Querschnitt
Z-förmige Anlageflächen für die Bandkanten hat und mit
dem Führungslineal zusammenwirkende, in der Zeichnung
nicht dargestellte Führungsrollen aus verschiedenen
Ebenen in eine Horizontalebene zusammengeführt, in der
sie stumpf aneinanderstoßen. In dem hinter dem
Führungslineal 3a, 3b liegenden Bereich der Bänder 1, 2 mit
der Stoßfuge 4 werden die Bänder 1, 2 von einer unteren
Rolle 5 mit einer im Bereich der Stoßfuge 4 liegenden Nut
6 und zwei oberen, schräg angestellten Rollen 7, 8
gehalten. Um den Bändern 1, 2 eine möglichst weite Führung
bis in die Nähe des Einspannbereiches durch die Rollen
5, 7, 8 zu geben, ist das Führungslineal 3a, 3b stirnseitig
konkav entsprechend der Kontur der Rollen 5, 7, 8 geformt.
Mitten zwischen den oberen Führungsrollen 7, 8 ist eine
Strahlungsquelle 9 mit einer Schweißdüse 10 für einen
Laserstrahl 11 angeordnet. Beim Schweißen mit diesem
Laserstrahl 11 gehen von diesem Laserstrahl 11 und dem
Schweißort 12 Wärmestrahlung 13 und Schweißspritzer 14
aus. Diese Schweißspritzer 14 werden an der konkaven
Stirnseite 15 des Führungslineales 3 nach oben reflektiert.
Zwischen den schrägstehenden oberen Rollen 7, 8 auf der
einen Seite und zwischen der Schweißdüse 10 und der
Stirnseite des Führungslineals 3a auf der anderen Seite
ist eine Nahtvermessungseinrichtung 16 angeordnet, die
nach dem Lichtschnittverfahren arbeitet. Sie umfaßt eine
Lichtquelle 17, insbesondere eine Laserstrahlquelle, und
einen Empfänger 18, insbesondere eine CCD-Kamera. Die
Lichtquelle 17 und die Kamera 18 sind hinter einem
Austrittsfenster 19 beziehungsweise einem Sichtfenster 20
angeordnet. Eine Luftdüse 21 erzeugt eine die beiden
Fenster 19, 20 überstreichende und den Raum vor den
Fenstern von Rauch und dergleichen befreiende
Luftspülung.
Zum Schutz der Nahtvermessungseinrichtung 16 vor vom
Laserstrahl 11 und dem Schweißort 12 ausgehender
Wärmestrahlung 13 ist zwischen der Schweißdüse 10 und der
Nahtvermessungseinrichtung 16 ein trapezförmiger, dem
freien Raum zwischen den Rollen 7, 8 angepaßter Schirm 22
vorgesehen, der soweit nach unten reicht, daß die Fenster
19, 20 im Strahlungsschatten liegen. Zum Schutz der
Fenster 19, 20 gegen reflektierte Schweißspritzer 14 sorgt
ein an der Stirnseite 15 des Führungslineales 3
angeordneter Schutzschild 23. Eventuelle direkte
Schweißspritzer werden von den Fenstern 19, 20 auch durch
den Schirm 22 ferngehalten.
Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, behindern der Schirm 22
und der Schutzschild 23 nicht einen von der Lichtquelle
17 ausgehenden Lichtstrahl 24 und einen an den Bändern
1, 2 reflektierten Strahl 25.
Bei der an einem Ausführungsbeispiel beschriebenen
erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung erfolgt die
Erfassung der beiden Blechkanten in unmittelbarer Nähe am
und vor dem Schweißort 12. Deshalb ist eine sehr exakte
Vermessung der Stoßfuge 4 und damit eine sehr genaue
Steuerung und/oder Regelung der Schweißparameter
(Strahlposition, Bandführungsparameter, Anpreßdruck der
Rollen und nicht dargestellte Führungsrollen im Bereich
des Führungslineals sowie Kühlleistung der Bänder)
möglich. Auch ist es mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung möglich, eine Grundeinstellung der
Führungsparameter im Durchlauf vorzunehmen, ohne daß eine
Schweißung erfolgt.
Claims (4)
1. Verfahren zum Stumpfschweißen zweier Bleche oder
Bänder (1, 2) mit einem Schweißstrahl (11) einer
ortsfesten Schweißeinrichtung (9), der die Bleche
oder Bänder (1, 2) stumpf aneinanderstoßend mittels
einer Positionier- und Führungseinrichtung
(3, 4, 5, 7, 8) zugeführt werden, und mit einer nach dem
Lichtschnittverfahren arbeitenden
Nahtvermessungseinrichtung (16),
dadurch gekennzeichnet, daß
jede der beiden Blechkanten unmittelbar vor dem
Schweißort (12) vermessen und in Abhängigkeit von
diesem Meßergebnis die relative Position der Kanten
der Bleche beziehungsweise Bänder (1, 2) zu dem
Schweißstrahl (11) eingestellt wird.
2. Schweißvorrichtung zum Stumpfschweißen zweier Bleche
oder Bänder (1, 2), die mit ihren Kanten an einem
Führungslineal (3a, 3b) anliegend einem Schweißort
(12) zugeführt und am Schweißort (12) eingeklemmt
zwischen mindestens einer unteren Rolle (5) und zwei
die beiden Bleche oder Bänder (1, 2) neben dem
Schweißort (12) erfassenden Rollen in einer Ebene
gehalten werden, mit einer zwischen den oberen Rollen
(7, 8) positionierten Schweißdüse (10) für den
Schweißstrahl (11) einer Strahlungsquelle (9) und
einer einerseits zwischen der Schweißdüse (10) und
dem Führungslineal (3a, 3b) und andererseits zwischen
den oberen Führungsrollen (7, 8) positionierten, nach
dem Lichtschnittverfahren arbeitenden
Nahtvermessungseinrichtung (16) aus einer Lichtquelle
(17) und einer Kamera (18), die im Strahlungsschatten
eines vor der Schweißdüse (10) angeordneten Schirmes
(22) liegen und vor an dem Führungslineal (3a, 3b)
reflektierter Schweißspritzer (14) durch ein an dem
Führungslineal (3a, 3b) angeordnetes Schutzschild (23)
geschützt sind.
3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Raum vor der Lichtquelle (17) und der Kamera
(18) eine Luftspülung vorgesehen ist.
4. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3
für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.
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