DE19548618C1 - Spannvorrichtung zum Ausrichten von zu verschweißenden bzw. zu bearbeitenden plattenfömigen Werkstücken - Google Patents
Spannvorrichtung zum Ausrichten von zu verschweißenden bzw. zu bearbeitenden plattenfömigen WerkstückenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Ausrichten von
zu verschweißenden bzw. zu bearbeitenden plattenförmigen Werk
stücken.
Im Schiffbau werden zur Herstellung von Plattenplänen mehrere
einzelne Bleche durch Stumpfnahtschweißung miteinander zu Plat
tenplänen (Paneelen) verbunden. Zum Positionieren der einzelnen
Bleche für das anschließende Verschweißen sind verschiedene
Systeme bekannt, die ein Ausrichten der Blechplattenkanten zu
einander gewährleisten. Ein Ausrichten der Blechplattenkanten
ist z. B. auch erforderlich, wenn plattenförmige Werkstücke (z. B.
Stahlbleche mit größeren Abmessungen) zur Schweißnahtvorberei
tung bearbeitet werden müssen und dabei eine genaue Fixierung
zum Bearbeitungswerkzeug (mechanisches Werkzeug bzw. Schneid
strahl wie Brennstrahl, Plasmastrahl oder Laserstrahl) erforder
lich ist.
Zum Positionieren der einzelnen Bleche für die anschließende
Bearbeitung sind verschiedene Spannvorrichtungen auch in Ver
bindung mit Transporteinrichtungen bekannt. So werden mechani
sche von oben und unten auf die zu positionierenden Blechplat
tenkanten wirkende Druckbalken bzw. Druckstempel eingesetzt.
Bekannt sind auch Magnet- und Vakuumspannsysteme, die vollflä
chig bzw. partiell das zu bearbeitende Werkstück erfassen.
So ist aus der DD-PS 2 68 418 A1 eine elektromagnetische Spann
vorrichtung für das Stumpfnahtschweißen ebener Bleche bekannt,
bei der die zu verschweißenden Bleche mittels einer doppelreihi
gen Elektromagnetbaugruppe auf einer sicheren festen Auflage
positioniert werden.
In der Pat. Abstr. of Japan 63-123598 (A1) ist eine weitere
Variante beschrieben, in der das in einer sphärischen Lagerung
gehalterte zu verschweißende Werkstück mittels Dauer- oder Elek
tromagnet in Schweißposition gehalten wird.
Bei vollflächig ausgeführten Spannsystemen besteht die Schwie
rigkeit darin, das plattenförmige Werkstück vollständig zu er
fassen, da die vorhandenen Form- und Lageabweichungen der immer
größeren Bleche das nicht mehr sicher ermöglichen.
Deshalb wurde auch in ausgeführten Spannvorrichtungen, wie z. B.
in der DE 42 42 102 beschrieben, das Spannbett in mehrere von
einander vertikal unabhängig bewegbare Spannelemente aufgeteilt,
die einzeln über gesonderte Hubelemente wie mechanische, hydrau
lische oder pneumatische Arbeitszylinder bewegt werden. Die
Positionierung der zu fixierenden Blechkante erfolgt dadurch,
daß die einzelnen Spannelemente über die einzelnen getrennt
betriebenen Hubelemente in Arbeitsstellung gebracht werden. Dazu
ist es erforderlich, zuvor die Spannelemente am Werkstück zu
positionieren. Das ermöglichen die getrennt betriebenen Hubele
mente, die für jedes Spannelement erforderlich sind. Für das
Erreichen der Arbeitsstellung ist anschließend eine genau fi
xierte einheitliche Lage der einzelnen Spannelemente erforder
lich. Die vorhandenen Form- und Lageabweichungen des Werkstückes
müssen dabei durch Einbringung von Verformungsenergie in das
Werkstück kompensiert werden. Das wird z. B. über hydraulische
Arbeitszylinder, die in eine definierte Arbeitsstellung fahren,
realisiert. Das Werkstück wird bei diesem Vorgang weiterhin
durch das Spannelement, z. B. über Vakuumkräfte oder Magnetkräf
te, erfaßt.
Als nachteilig bei den vorher beschriebenen Spannvorrichtungen
hat sich der hohe technische Aufwand für die Hubeinrichtungen
herausgestellt.
Ausgehend von den bekannten Spannvorrichtungen liegt der Erfin
dung die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung zum Ausrichten
von zu bearbeitenden plattenförmigen Werkstücken vorzuschlagen,
bei der der erforderliche technische Aufwand zum Positionieren
der einzelnen Spannelemente am Werkstück und das anschließende
Erreichen der definierten Arbeitsstellung wesentlich reduziert
wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Spannvorrichtung zum
Ausrichten von zu verschweißenden bzw. zu bearbeitenden platten
förmigen Werkstücken mittels mehrerer eine Spannreihe bildende
Vakuum- oder Magnetspannelemente, die autonom vertikal bewegbar
sind, gelöst, wobei die Spannreihe mittels eines gemeinsamen
Druckschlauches, der unter den einzelnen Spannelementen angeord
net ist, vertikal bewegt wird.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß der Druckschlauch so
druckbeaufschlagt wird, daß eine Positionierung der Spannelemen
te am Werkstück erreicht und danach eine Kompensation der Form- und
Lageabweichung des Werkstückes durch Erreichen der notwendi
gen Deformationskräfte bei maximalem Druck und in Wirkungsver
bindung mit den Spannelementen und den Fixierelementen bei Er
reichen der Arbeitsstellung realisiert wird.
Es ist vorteilhaft, daß die Spannreihe bzw. die Spannreihen auf
einem gemeinsamen Grundrahmen befestigt ist.
Ein erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß zur Fixierung
der Spannelemente in Arbeitsstellung im Spannelement ein oder
mehrere Fixierelemente befestigt sind, die mit dem oberen Gurt
eines Trägers des Grundrahmens in Wirkungsverbindung stehen.
Zweckmäßigerweise ist das Spannelement in einer vertikalen Füh
rung gelagert.
Es ist weiterhin erfindungsgemäß, daß im unteren Bereich zwi
schen den einzelnen Spannelementen, in Längsrichtung gesehen,
Verbindungselemente angeordnet sind, die den Freiraum zwischen
den Spannelementen nach oben abdecken.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen in einer
wesentlichen Verringerung des technischen Aufwandes für die
Betätigungseinrichtungen der Spannelemente sowie in einer ver
stärkten Einflußnahme auf die Kompensation der Form- und Lageab
weichung des Werkstückes in Arbeitsstellung.
Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Vorderansicht, Vorrichtung in Ausgangsstellung,
Fig. 2 eine Vorderansicht, Vorrichtung in einer Zwischenstel
lung,
Fig. 3 eine Vorderansicht, Vorrichtung in Arbeitsstellung,
Fig. 4 eine Seitenansicht nach Fig. 1,
Fig. 5 eine Seitenansicht nach Fig. 2,
Fig. 6 eine Seitenansicht nach Fig. 3.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Spannvorrichtung zum Ausrich
ten von zwei miteinander zu verschweißenden plattenförmigen
Werkstücken 1 innerhalb einer Schweißstation. Die Spannvorrich
tung besteht im wesentlichen aus zwei sich gegenüberliegenden
Spannreihen, die auf einem Grundrahmen 8, der aus zwei parallel
laufenden Grundrahmenträgern 10 mit Verbindungen gebildet wird,
befestigt sind. Die Spannreihen selbst werden aus einzelnen,
nebeneinander angeordneten, autonom vertikal bewegbaren Spann
elementen 2 gebildet, deren Vertikalbewegung in einer Spannreihe
durch einen gemeinsamen Druckschlauch 3 erzeugt wird. Als Spann
elemente 2 sind sowohl vakuumbeaufschlagte Spannelemente als
auch Magnetspannelemente denkbar. Das einzelne Spannelement 2
ist in einer Führung 7 gelagert und liegt, wie in Fig. 1 darge
stellt, in Ausgangsstellung auf einer Auflage 9 auf. Im Spann
element 2 sind ein oder mehrere Fixierelemente 6 befestigt.
Diese Fixierelemente 6, in Form von Stiftschrauben mit am freien
Ende angeordneten Kontermuttern, dienen im Zusammenwirken mit
dem oberen Gurt des Grundrahmenträgers 10 als Fixierpunkt für
die Einstellung des Spannelementes 2 in der unteren Endlage
(siehe Fig. 1 - Ruhestellung) bzw. in der oberen Endlage (siehe
Fig. 3 - Arbeitsstellung).
Unter den einzelnen Spannelementen 2 ist ein Einbauraum für den
Druckschlauch 3 vorgesehen, der dort auf einer Auflage 5 auf
liegt. Die Auflage 5 ist mit dem Gurt des Grundrahmenträgers 10
verbunden und verbindet gleichzeitig die beiden seitlichen Füh
rungen 7 für ein Spannelement 2.
In Längsrichtung gesehen, sind zwischen den einzelnen Spannele
menten 2 Verbindungselemente 4 vorgesehen. Diese Verbindungs
elemente 4 verhindern bei Inbetriebnahme des Druckschlauches 3
ein Ausbeulen desselben im Freiraum zwischen den einzelnen Span
nelementen 2.
Die Bearbeitungslage der Werkstücke 1 wird ausgehend von der
Ausgangslage der Blechkante und der Spannelemente 2 wie folgt
erreicht. Beim Beschicken der Schweißstation mit zu verschwei
ßenden Blechen befinden sich beide Spannreihen im abgesenktem
Zustand unterhalb einer Transportebene 11. Das erste Blech wird
auf einem an sich bekannten Rollengang zur Schweißstation trans
portiert und im Bereich der Spannvorrichtung ausgerichtet. Jetzt
wird die im Wirkbereich der Blechkante liegende Spannreihe akti
viert, indem durch das Aufbringen eines geringen Druckes in den
Druckschlauch 3 eine Hubbewegung der einzelnen Spannelemente 2
bis zum Anliegen derselben an das Blech erreicht wird. Dieses
Blech kann dabei eine Form, wie in Fig. 4 dargestellt, besitzen.
Danach erfolgt die Fixierung der Spannelemente 2 am Blech. Bei
der Verwendung von Magnetspannelementen kann die Aktivierung
derselben bereits beim Einleiten der Vertikalbewegung erfolgen.
Da die Spannelemente 2 einzeln an dem Blech anliegen, können
noch Unebenheiten in der Blechoberfläche vorhanden sein, siehe
Fig. 5. Durch volle Druckbeaufschlagung des Druckschlauches 3
wird nun das Blech in die Arbeitsstellung, die in einem geringen
Abstand über der Transportebene 11 liegt, gebracht. Dabei er
folgt durch eine ausreichend große Druckbeaufschlagung des
Druckschlauches 3 in Wirkverbindung mit den Spannelementen 2 und
den Fixierelementen 6 eine Kompensation der Form- und Lageab
weichungen des Bleches und damit eine definierte vorzugsweise
ebene Arbeitsstellung der Blechkanten. Die Druckkräfte zur Kom
pensation müssen mindestens den Deformationskräften zur Kompen
sation der Form- und Lageabweichung entsprechen. Das Aufbringen
der Druckkräfte kann sowohl durch gasförmige als auch durch
flüssige Medien erfolgen.
Die Arbeitsstellung der Spannelemente 2 wird, wie aus Fig. 3 zu
ersehen, durch die Fixierelemente 6 in Wirkverbindung mit dem
oberen Gurt des Grundrahmenträgers 10 realisiert.
Ist die erste Blechplatte fixiert, wird die zweite Blechplatte
analog in die Schweißstation eingeführt, an der anderen Spann
reihe ausgerichtet und dort wie beschrieben in Arbeitsstellung
gebracht. Nach erfolgter Verschweißung der beiden Bleche werden
die beiden Spannreihen entaktiviert und die einzelnen Spannele
mente 2 in Ruhestellung abgesenkt. Die miteinander verschweißten
Bleche können in der Transportebene 11 zur nächsten Arbeitssta
tion transportiert werden.
Das beschriebene Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn nur
eine Spannreihe zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke 1, wie
z. B. beim Bearbeiten der Blechkanten, erforderlich ist.
Claims (6)
1. Spannvorrichtung zum Ausrichten von zu verschweißenden bzw.
zu bearbeitenden plattenförmigen Werkstücken mittels mehre
rer eine Spannreihe bildende Vakuum- oder Magnetspannele
mente, die autonom vertikal bewegbar sind, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spannreihe mittels eines gemeinsamen
Druckschlauches (3), der unter den einzelnen Spannelementen
(2) angeordnet ist, vertikal bewegbar ist.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckschlauch (3) so druckbeaufschlagbar ist, daß
eine Positionierung der Spannelemente (2) am Werkstück (1)
zu erreichen und danach eine Kompensation der Form- und
Lageabweichung des Werkstückes (1) durch Erreichen der
notwendigen Deformationskräfte bei maximalem Druck und in
Wirkverbindung mit den Spannelementen (2) und Fixier
elementen (6) bei Erreichen der Arbeitsstellung zu reali
sieren ist.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spannreihe bzw. die Spannreihen auf einem
Grundrahmen (8) befestigt ist.
4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Fixierung der Spannelemente (2) in Arbeitsstellung
im Spannelement (2) ein oder mehrere mit dem oberen Gurt
eines Grundrahmenträgers (10) in Wirkverbindung stehende
Fixierelemente (6) befestigt sind.
5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Spannelement (2) in einer vertikalen
Führung (7) gelagert ist.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß im unteren Bereich zwischen den einzelnen
Spannelementen (2), in Längsrichtung gesehen, den Freiraum
zwischen den Spannelementen nach oben abdeckende Verbin
dungselemente (4) angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19548618A DE19548618C1 (de) | 1995-12-23 | 1995-12-23 | Spannvorrichtung zum Ausrichten von zu verschweißenden bzw. zu bearbeitenden plattenfömigen Werkstücken |
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Publications (1)
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DE19548618A Expired - Fee Related DE19548618C1 (de) | 1995-12-23 | 1995-12-23 | Spannvorrichtung zum Ausrichten von zu verschweißenden bzw. zu bearbeitenden plattenfömigen Werkstücken |
Country Status (1)
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DE (1) | DE19548618C1 (de) |
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- 1995-12-23 DE DE19548618A patent/DE19548618C1/de not_active Expired - Fee Related
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