DE19745930A1 - Magnetische Spannvorrichtung für miteinander zu verschweißende Zuschnitte aus ferromagnetischem Stahlblech - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Spannvorrichtung für miteinander zu verschweißende Zuschnitte aus ferromagnetischem Stahlblech mit einer Spannplatte und mindestens einem in der Spannplatte integrierten Permanentmagneten, der in seiner zuschnittnahen Spannposition mit seiner Magnetkraft die Blechzuschnitte gegen die Spannplatte zieht.

Magnetische Spannvorrichtungen dieser und ähnlicher Art sind bekannt. Sie dienen z. B. dazu, während eines Schweißvorganges die Blechzuschnitte zueinander fest zulegen, ohne daß dabei die Zugänglichkeit durch Spannelemente beeinträchtigt wird. Sie ermöglichen diese Festlegung der Zuschnitte nicht nur bei linear verlaufenden Schweißfugen, sondern auch bei gekrümmt verlaufenden Schweißfugen. Magnetische Spannvorrichtungen arbeiten entweder mit Elektromagneten oder mit Permanentmagneten oder mit einer Kombination von Elektromagneten und Permanentmagneten (DE 40 26 156 A1; DT 26 47 503 A1).

Bei Spannvorrichtungen, die nur mit Elektromagneten arbeiten, fließt während des Betriebes der Spannvorrichtung Strom. Sie wird dadurch aufgeheizt, so daß sie gekühlt werden muß. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es aufgrund einer durch die Erwärmung verursachten Dehnung der Spannvorrichtung zu unerwünschten Bewegungen der festzuspannenden Zuschnitte kommen kann.

Bei mit Permanent- und Elektromagneten kombinierten Spannvorrichtungen werden die Zuschnitte während des Schweißbetriebes nur durch die Permanentmagnete gehalten. Die Elektromagnete dienen dazu, ein Gegenfeld aufzubauen, um die Magnetkraft der Permanentmagnete stark zu reduzieren, insbesondere zu neutralisieren, wenn die Zuschnitte für den Schweißvorgang auf der Spannplatte positioniert werden und nach dem Schweißvorgang von der Spannplatte abgenommen werden sollen. Aber auch in diesen Fällen kann auf eine Kühlung der Magnete nicht verzichtet werden, weil sie in den Pausen des Schweißbetriebes aufgeheizt werden. Neben diesem Nachteil besteht der weitere Nachteil, daß solche Permanenent- und Elektromagnete aufweisende Spannvorrichtungen einen nicht unerheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand erforderlich machen und im Falle einer Störung am Elektromagenten in der Regel dessen komplette Auswechslung erforderlich machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Spannvorrichtung für längs einer linearen oder gekrümmten Schweißfuge miteinander zu verschweißende Zuschnitte aus ferromagnetischem Blech zu schaffen, die ohne großen vorrichtungstechnischen Aufwand realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Permanentmagnet mit einem Stellglied aus seiner zuschnittnahen Spannposition in eine zuschnittferne Neutralposition verstellbar ist, in der seine an den Zuschnitten wirksame Magnetkraft zu klein ist, um die Zuschnitte auf der Spannplatte festzuspannen.

Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung wird ausschließlich mit der Kraft eines oder mehrerer Permanentmagneten an den Zuschnitten operiert. Ob die Zuschnitte durch die Magnetkraft des Permanentmagneten auf der Spannplatte festgespannt werden oder nicht, hängt einzig und allein von der Position ab, in die das Stellglied den Permanentmagneten gebracht hat. Da die Magnetkraft mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, sind nur kleine Stellwege des Permanentmagneten erforderlich, um einerseits die Zuschnitte während des Schweißvorganges sicher festzuhalten und andererseits die Zuschnitte freizugeben, wenn der Schweißvorgang beendet ist oder neue Zuschnitte auf der Spannplatte plaziert werden sollen. Da nur mit Permanentmagneten gearbeitet wird, kommt es auch nicht zu der beim Einsatz von Elektromagneten nicht zu vermeidenden Aufheizung der Spannvorrichtung. Deshalb macht die erfindungsgemäße Spannvorrichtung auch keine Kühlung notwendig. Insgesamt ist also die erfindungsgemäße Spannvorrichtung im vorrichtungstechnischen Aufbau wenig aufwendig. Hinzu kommt, daß aufgrund des geringen vorrichtungstechnischen Aufwandes die Vorrichtung auch sehr wartungsfreundlich ist. Ursachen für Betriebsstörungen lassen sich wegen des rein mechanischen Aufbaus leicht erkennen und können mit einfachen Mitteln wesentlich leichter als bei Elektromagneten beseitigt werden, bei denen eine Störung am Magneten in der Regel einen kompletten Austausch des Elektromagneten mit Kern und Spule erforderlich macht.

Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist das Stellglied eine mit dem Permanentmagneten gekoppelte Zylinder-Kolben-Einheit, deren Kolben entweder doppelseitig mit Druck beaufschlagbar ist oder einseitig gegen die Kraft einer Feder mit Druck beaufschlagbar ist, die auf den Permanentmagneten in Richtung seiner Spannposition wirkt. Bei der ersten Alternative dieser Ausgestaltung ist es erforderlich, den Kolben sowohl für die Bewegung des Permanentmagneten in seine Spannposition als auch für seine Bewegung in die Neutralposition mit Druck zu beaufschlagen, während bei der zweiten Alternative die Bewegung des Permanentmagneten in seine Spannposition durch die Feder bewirkt wird und der Permanentmagnet nur aus seiner Spannposition in die Neutralposition durch Beaufschlagung des Kolbens bewegt wird.

Um die Oberflächen der Zuschnitte beim Spannen zu schonen, sollte der Permanentmagnet an seiner dem Zuschnitt zugewandten Seite mit einem oberflächenschonenden Belag versehen sein. Mit einem solchen oberflächenschonenden Belag oder auch einem anderen Belag ist ein weiterer Effekt verbunden, der darin besteht, daß der Belag als Distanzelement wirkt und deshalb das Ablösen des Permanentmagneten von dem Zuschnitt mit kleinerer Kraft möglich ist. Der oberflächenschonende Belag kann gleichzeitig auch den von ihm abgedeckten Permanentmagneten und die darunter angeordnete Stellvorrichtung einkapseln, wenn er sich über den Permanentmagneten hinaus bis in den Bereich der Spannplatte erstreckt.

Vorzugsweise sollten zu beiden Seiten der Schweißfuge der Zuschnitte voneinander unabhängig stellbare Permanentmagnete vorgesehen sein. Um die Magnete mit ihren Zylinder-Kolben-Einheiten vor Schweißspritzern zu schützen, kann beidseitig der Schweißfuge ein Spritzschutz vorgesehen sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine magnetische Spannvorrichtung ohne Zuschnitte in isometrischer Darstellung,

Fig. 2 die Spannvorrichtung der Fig. 1 mit Zuschnitten im Vertikalschnitt längs der Linie I-I der Fig. 1,

Fig. 3 die Spannvorrichtung gemäß Fig. 2 im Vertikalschnitt längs der Linie I-I der Fig. 1 in vergrößerter und komplettierter Darstellung im Ausschnitt,

Fig. 4 eine Spannvorrichtung ohne Zuschnitte in einer zur Fig. 1 anderen Ausführung in Aufsicht,

Fig. 5 die Spannvorrichtung gemäß Fig. 4 mit Zuschnitten im Vertikalschnitt nach der Linie II-II der Fig. 4 in vergrößerter Darstellung im Ausschnitt und

Fig. 6 eine Spannvorrichtung in einer zu der Spannvorrichtung der Fig. 4 abgewandelten Ausführung in Aufsicht.

Die magnetische Spannvorrichtung gemäß Fig. 1 bis 3 umfaßt eine zweiteilige Spannplatte 1, 2, die zwischen sich einen Spalt 3 bilden, wo eine linear verlaufende Schweißfuge 5 von in Fig. 1 nicht, wohl aber in Fig. 2 und 3 dargestellten, ebenen Zuschnitten 4, 5 zu plazieren ist. In jeder Spannplatte 1, 2 sind mehrere Permanentmagnete 6, 7, 8, 9, 10, 11 integriert. Zum Schutz vor Schweißspritzern sind längs des Spaltes 3 unterseitig an der Spannplatte 1, 2 Prallbleche 12, 13 vorgesehen. Zum Verschweißen der stumpf aneinander stoßenden Zuschnitte 4, 5 unterschiedlicher Dicke dient ein Laserstrahl 14.

Wie Fig. 3 zeigt, trägt die dem Zuschnitt 4 zugewandte Seite des Permanentmagneten 6 einen Belag 15, der beim direkten Kontakt mit dem Zuschnitt 4 diesen vor Verkratzen schützt. Der Belag 15 kann sich bis in den Bereich der Spannplatte 1 erstrecken, um den gesamten darunter liegenden Raum abzudecken, wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet ist. Wie weiter in der Fig. 3 dargestellt ist, sollte die Außenseite des Belages 15 in der oberen Position des Permanentmagneten 6 und die Oberseite der Spannplatte 1 in einer Ebene liegen.

Jeder Permanentmagnet 6 wird von einer Kolbenstange 16 eines Kolbens 17 einer Zylinder-Kolben-Einheit 18 getragen. Der Zylinderkolben 17 ist von einer Feder 19 in Richtung des Zuschnittes 5 belastet, so daß der Permanentmagnet 6 in seiner in der Zeichnung dargestellten Spannposition an einem Anschlag 20 gehalten wird. Anstelle oder zusätzlich zu der Belastung des Kolbens 17 mit der Feder 19 kann der Kolben 17 auch über eine Zuleitung 21 mit einem Druckmedium in Richtung des Zuschnittes 5 belastet werden. Um den Permanentmagneten 6 aus seiner in der Zeichnung dargestellten Spannposition in die Neutralposition, an der er weiter entfernt von dem Zuschnitt 5 liegt, zu bewegen, kann der Kolben 17 oberseitig mit einem über eine Leitung 22 zugeführten Druckmedium beaufschlagt werden. Sofern der Permanentmagnet 6 in der Spannposition auf einen Zuschnitt 5 einwirkt, wird der Zuschnitt 5 gehalten, ohne daß es einer zusätzliche Druckbeaufschlagung des Kolbens 17 oder der Kraft der Feder 19 bedarf. Die gesamte Zylinder-Kolben-Einheit 18 ist in einen Gehäusetopf 23 eingekapselt, der an der Unterseite der Spannplatte 1 befestigt ist.

Die magnetische Spannvorrichtung umfaßt in der Regel für jeden Zuschnitt 4, 5 einen oder mehrere Permanentmagnete der beschriebenen Art, damit die Zuschnitte unabhängig voneinander positioniert und festgespannt werden können, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Während das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 für längs einer linearen Schweißfuge S miteinander zu verschweißende Zuschnitte 4, 5 bestimmt ist, sind die Ausführungsbeispiele der Fig. 4 bis 6 für das Verschweißen von Zuschnitten mit kreisförmiger Schweißfuge S^* bestimmt. In entsprechender Weise wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist eine zweiteilige Spannplatte 24, 25 vorgesehen, deren beide Teile 24, 25 zwischen sich einen kreisförmigen Spalt 26 bilden, wo die Schweißfuge S^* eines Zuschnittes 27 mit einer kreisförmigen Ausnehmung und einer darin eingesetzten Ronde 28 zu liegen kommt. Entlang dieses Spaltes 26 sind in dem Teil 24 der Spannplatte mehrere Permanentmagnete 29 der in Fig. 3 dargestellten Art integriert. In dem mittigen Teil 25 der Spannplatte ist ein großer Permanentmagnet 30 integriert, der aber den gleichen Aufbau wie der der Fig. 3 hat.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 unterscheidet sich von dem der Fig. 4 und 5 nur darin, daß anstelle eines großen Permanentmagneten 30 mehrere kleine Permanentmagnete 31 vorgesehen sind.

Claims (6)

1. Magnetische Spannvorrichtung für miteinander zu verschweißende Zuschnitte (4, 5, 27, 28) aus ferromagnetischem Stahlblech mit einer Spannplatte (1, 2, 24, 25) und mindestens einem in der Spannplatte (1, 2, 24, 25) integrierten Permanentmagneten (6 bis 11, 29 bis 31) der in seiner zuschnittnahen Spannposition mit seiner Magnetkraft die Blechzuschnitte (4, 5, 27, 28) gegen die Spannplatte (1, 2, 24, 25) zieht, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (6 bis 11, 29 bis 31) mit einem Stellglied (18) aus seiner zuschnittnahen Spannposition in eine zuschnittferne Neutralposition verstellbar ist, in der seine an den Zuschnitten (4, 5, 27, 28) wirksame Magnetkraft zu klein ist, um die Zuschnitte (4, 5, 27, 28) auf der Spannplatte (1, 2, 24, 25) festzuspannen.

2. Magnetische Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (18) eine mit dem Permanentmagneten (6) gekoppelte Zylinder-Kolben-Einheit (18) ist, deren Kolben (17) entweder doppelseitig mit Druck beaufschlagbar ist oder einseitig gegen die Kraft einer Feder (19) mit Druck beaufschlagbar ist, die auf den Permanentmagneten (6) in Richtung seiner Spannposition wirkt.

3. Magnetische Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (6) an seiner dem Zuschnitt (5) zugewandten Seite mit einem insbesondere oberflächenschonenden Belag (15) versehen ist.

4. Magnetische Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (15) sich bis in den Bereich der angrenzenden Spannplatte erstreckt.

5. Magnetische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Schweißfuge (S, S*) der Zuschnitte (4, 5, 27, 28) voneinander unabhängig stellbare Permanentmagnete (6 bis 8; 9 bis 11; 29, 30)) vorgesehen sind.

6. Magnetische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig längs der Schweißfuge (S) ein Spritzschutz (12, 13) gegen Schweißspritzer vorgesehen ist.