DE19545713C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Stumpfschweißen zweier Bleche oder Bänder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum Stumpfschweißen zweier Bänder oder Bleche, mit einem Führungslineal, an dem die Bänder oder Bleche mit ihren Kanten anliegend einem Schweißort zugeführt werden, mit mindestens einer unteren und zwei oberen Rollen, die am und neben dem Schweißort die Bänder oder Bleche zwischen sich eingeklemmt in einer Ebene halten und mit einer am Schweißort zwischen den oberen Rollen positionierten Schweißdüse für den Schweißstrahl einer Strahlungsquelle und mit einer die Schweißfuge am Schweißort oberseitig erfassenden Nahtvermessungseinrichtung.

Bei einer bekannten Schweißvorrichtung dieser Art (EP 0 234 346 A1) endet das die Bänder sehr präzise führende Führungslineal in einem verhältnismäßig großen Abstand vor dem Schweißort. In diesem Abschnitt zwischen dem Führungslineal und dem Schweißort werden in Transportrichtung der Bänder die Bänder zunächst zwischen im Durchmesser großen Klemmrollen und dann und am Schweißort zwischen im Durchmesser kleinen Klemmrollen gehalten. Die im Durchmesser kleinen oberseitigen Klemmrollen bringen zwar keine Raumprobleme für die Unterbringung der Nahtvermessungseinrichtung mit sich, doch sind keine Maßnahmen vorgesehen, mit denen eine nah an dem Schweißort angeordnete Nahtvermessungseinrichtung vor sie negativ beeinflussenden Schweißspritzern geschützt würde.

Ferner sind zur Vermessung der Schweißnaht Einrichtungen bekannt, die nach dem Lichtschnittverfahren arbeiten (DE 43 12 241 A1; Zeitschrift "INDUSTRIE ANZEIGER" 23/93, Seiten 56-58). Mit solchen Einrichtungen lassen sich die geometrischen Verhältnisse der Naht feststellen. Solche Einrichtungen werden in Durchlaufrichtung der Bänder vor der Schweißvorrichtung angeordnet. Mit solchen Einrichtungen 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, eine Schweißvorrichtung zum Stumpfschweißen zweier Bänder oder Bleche der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, die Bänder im Führungslineal bis in die Nähe des Schweißortes zu führen und möglichst frühzeitig die Kanten der Bänder und Bleche an der Stoßfuge mit der Nahtvermessungseinrichtung möglichst nahe am Schweißort zu erfassen, ohne daß die Nahtvermessungseinrichtung von eventuellen Schweißspritzern nachteilig beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird bei der Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das sich bis zu den Rollen erstreckende Führungslineal stirnseitig an die Kontur zumindest der oberen Rolle angepaßt ist und daß einerseits zwischen der Schweißdüse und dem Führungslineal und andererseits zwischen den beiden oberen Rollen die Nahtvermessungseinrichtung positioniert ist, die nach dem Lichtschnittverfahren arbeitet und aus einer Lichtquelle und einer Kamera besteht, die im Strahlungsschatten eines vor der Schweißdüse angeordneten Schirms liegen und vor an dem Führungslineal reflektierten Schweißspritzern durch ein an dem Führungslineal angeordnetes Schutzschild geschützt sind.

Mit dieser Schweißvorrichtung werden die besonderen Schwierigkeiten der räumlichen Unterbringung und der Belastung der Nahtvermessungseinrichtung durch die unmittelbare Nähe am Schweißort vermieden. 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.

Zum weiteren Schutz der Optiken von Lichtquelle und Kamera kann in dem Raum unmittelbar vor der Lichtquelle und der Kamera eine Luftspülung vorgesehen sein.

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 (2)

1. Schweißvorrichtung zum Stumpfschweißen zweier Bänder oder Bleche (1, 2) mit einem Führungslineal (3a, 3b), an dem die Bänder oder Bleche (1, 2) mit ihren Kanten anliegend einem Schweißort (12) zugeführt werden, mit mindestens einer unteren und zwei oberen Rollen (5, 6, 7, 8), die am und neben dem Schweißort (12) die Bänder oder Bleche (1, 2) zwischen sich eingeklemmt in einer Ebene halten, mit einer am Schweißort zwischen den oberen Rollen positionierten Schweißdüse für den Schweißstrahl einer Strahlungsquelle und mit einer die Schweißfuge am Schweißort (12) oberseitig erfassenden Nahtvermessungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das sich bis zu den Rollen (5, 7, 8) erstreckende Führungslineal (3a, 3b) stirnseitig an die Kontur zumindest der oberen Rollen (7, 8) angepaßt ist, und daß einerseits zwischen der Schweißdüse (10) und dem Führungslineal (3a, 3b) und andererseits zwischen den beiden oberen Rollen (7, 8) die Nahtvermessungseinrichtung (16) positioniert ist, die nach dem Lichtschnittverfahren arbeitet und aus einer Lichtquelle (17) und einer Kamera (18) besteht, die im Strahlungsschatten eines vor der Schweißdüse (10) angeordneten Schirms (22) liegen und vor an dem Führungslineal (3a, 3b) reflektierten Schweißspritzern (14) durch ein an dem Führungslineal (3a, 3b) angeordnetes Schutzschild (23) gestützt sind.

2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum unmittelbar vor der Lichtquelle (17) und der Kamera (18) eine Luftspülung vorgesehen ist.