DE19745930A1 - Magnetic clamp for securing ferromagnetic steel plates during welding - Google Patents
Magnetic clamp for securing ferromagnetic steel plates during weldingInfo
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Abstract
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.The invention relates to a magnetic clamping device for blanks to be welded together ferromagnetic steel sheet with a clamping plate and at least one integrated in the clamping plate Permanent magnet, which in its close-to-cut Clamping position with its magnetic force the sheet metal blanks pulls against the clamping plate.
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).Magnetic fixtures of this and similar types are known. They serve z. B. to do this during a Welding process the sheet metal blanks to each other set firmly without losing accessibility Clamping elements is affected. You make this possible Definition of the cuts not only for linear running weld joints, but also when curved running weld joints. Magnetic chucks work either with electromagnets or with Permanent magnets or with a combination of Electromagnets and permanent magnets (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.For clamping devices that only use electromagnets work flows during the operation of the Clamping device current. It is heated up, so that it needs to be cooled. Another disadvantage is in that it's due to warming caused expansion of the tensioning device unwanted movements of the blanks to be clamped can come.
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.When combined with permanent and electromagnets Jigs will be cut during the cut Welding operation held only by the permanent magnets. The electromagnets serve to create an opposing field, around the magnetic force of the permanent magnets reduce, especially neutralize if the Cuts for the welding process on the clamping plate be positioned and after the welding process from the Clamping plate should be removed. But also in these In some cases, the magnets cannot be cooled be because they are in the breaks of the welding operation be heated. In addition to this disadvantage, there is further disadvantage that such permanent and Clamping devices having electromagnets do not insignificant expenditure on equipment make necessary and in the event of a malfunction on Electromagnetic agents generally complete its Make replacement necessary.
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.The invention has for its object a magnetic clamping device for along a linear or curved weld joint to be welded together To create blanks from ferromagnetic sheet metal can be implemented without great expenditure on device technology is.
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.This object is achieved with a Clamping device of the type mentioned in the introduction solved that the permanent magnet with an actuator its close-fitting clamping position in one neutral position which is far from the blank is adjustable in the its magnetic force acting on the blanks is too small to clamp the blanks on the clamping plate.
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.In the tensioning device according to the invention only with the power of one or more Permanent magnets operated on the blanks. If she Cuts by the magnetic force of the permanent magnet be clamped or not on the clamping plate solely from the position in which the Actuator has brought the permanent magnet. Since the Magnetic force decreases with the square of the distance only small travel ranges of the permanent magnet required, on the one hand the blanks during the welding process to hold securely and the blanks on the other hand to release when the welding process is finished or new blanks are placed on the clamping plate should. Since only permanent magnets are used, it does not occur when using Electromagnets unavoidable heating of the Jig. Therefore, the invention Clamping device also requires no cooling. All in all is the tensioning device according to the invention in device-technical structure not very expensive. In addition comes that due to the low device technology Effort, the device is also very easy to maintain is. Causes of malfunctions can be because of the easily recognize purely mechanical construction and can with simple means much easier than with Electromagnets are eliminated in the event of a malfunction on the magnet usually a complete exchange of the Requires electromagnets with core and coil.
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.According to a first embodiment of the invention Actuator one coupled to the permanent magnet Cylinder-piston unit, the piston of which either can be pressurized on both sides or on one side can be pressurized against the force of a spring, the on the permanent magnet towards his Clamping position works. In the first alternative this Design it is necessary for both the piston the movement of the permanent magnet into its clamping position as well as for its movement to the neutral position Pressurize while at the second Alternative the movement of the permanent magnet in its Clamping position is caused by the spring and the Permanent magnet only from its clamping position in the Neutral position moved by acting on the piston becomes.
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.To the surfaces of the blanks when clamping spare the permanent magnet on its Cut facing side with a surface-protecting covering. With a such a surface-protecting covering or one another topping is associated with another effect that is that the covering acts as a spacer and therefore the detachment of the permanent magnet from the Cutting with less force is possible. Of the surface-protecting covering can also be used by permanent magnets and the ones underneath Encapsulate the positioning device if it is beyond the permanent magnet to the area of Clamping plate extends.
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. Preferably on both sides of the weld joint Cuts can be set independently of each other Permanent magnets can be provided. To use the magnets their cylinder-piston units before welding spatter can protect the weld joint on both sides Splash guard should be provided.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:In the following the invention is based on a Drawing illustrating embodiments explained. In detail show:
Fig. 1 eine magnetische Spannvorrichtung ohne Zuschnitte in isometrischer Darstellung, Fig. 1, a magnetic clamping device without blanks in isometric view,
Fig. 2 die Spannvorrichtung der Fig. 1 mit Zuschnitten im Vertikalschnitt längs der Linie I-I der Fig. 1, Fig. 2 shows the clamping device of Fig. 1 having blanks in the vertical section along the line II of 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. 3 shows the clamp apparatus of FIG. 2 in vertical section along line II of FIG. 1 in an enlarged representation and komplettierter in the cutout,
Fig. 4 eine Spannvorrichtung ohne Zuschnitte in einer zur Fig. 1 anderen Ausführung in Aufsicht, Fig. 4 shows a tensioning device without blanks in the Fig. 1 another embodiment in top view,
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. 5 shows the clamping device according to FIG. 4 with blanks in vertical section along the line II-II of FIG. 4 in an enlarged view in detail and
Fig. 6 eine Spannvorrichtung in einer zu der Spannvorrichtung der Fig. 4 abgewandelten Ausführung in Aufsicht. Fig. 6 shows a clamping device in a variant of the clamping device of FIG. 4 in supervision.
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.The magnetic clamping device according to FIGS. 1 to 3 comprises a two-part clamping plate 1 , 2 , which form a gap 3 between them, where a linear welding joint 5 of planar blanks not shown in FIG. 1, but shown in FIGS. 2 and 3 4 , 5 is to be placed. Several permanent magnets 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 are integrated in each clamping plate 1 , 2 . For protection against spatters of the gap 3 are provided along the underside of the clamping plate 1, 2, baffles 12 are provided. 13 A laser beam 14 is used to weld the blanks 4 , 5 of different thicknesses butting against one another.
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.As shown in FIG. 3, the side of the permanent magnet 6 facing the blank 4 has a coating 15 which protects the blank 4 from scratching in direct contact with the blank 4 . The covering 15 can extend into the area of the clamping plate 1 in order to cover the entire space underneath, as indicated by the broken line in FIG. 3. As further shown in FIG. 3, the outside of the covering 15 should lie in the upper position of the permanent magnet 6 and the top of the clamping plate 1 in one plane.
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.Each permanent magnet 6 is carried by a piston rod 16 of a piston 17 of a cylinder-piston unit 18 . The cylinder piston 17 is loaded by a spring 19 in the direction of the blank 5 , so that the permanent magnet 6 is held on a stop 20 in its clamping position shown in the drawing. Instead of or in addition to the load on the piston 17 with the spring 19 , the piston 17 can also be loaded with a pressure medium in the direction of the blank 5 via a feed line 21 . In order to move the permanent magnet 6 from its clamping position shown in the drawing into the neutral position, at which it lies further away from the blank 5 , the piston 17 can be acted upon on the top side by a pressure medium supplied via a line 22 . If the permanent magnet 6 acts on a blank 5 in the clamping position, the blank 5 is held without requiring additional pressure on the piston 17 or the force of the spring 19 . The entire cylinder-piston unit 18 is encapsulated in a housing pot 23 , which is attached to the underside of the clamping plate 1 .
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.The magnetic clamping device generally comprises one or more permanent magnets of the type described for each blank 4 , 5 , so that the blanks can be positioned and clamped independently of one another, as shown in FIG. 1.
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.While the embodiment of FIGS. 1 and 2 for a linear weld along S is determined to be welded together blanks 4, 5, the embodiments of Figs. 4 to 6 intended for the welding of blanks with a circular weld S *. Corresponding to the embodiment of FIGS. 1 and 2, a two-part clamping plate 24 , 25 is provided, the two parts 24 , 25 of which form a circular gap 26 between them, where the weld joint S * of a blank 27 with a circular recess and one therein inserted disc 28 comes to rest. Along this gap 26 , several permanent magnets 29 of the type shown in FIG. 3 are integrated in part 24 of the clamping plate. A large permanent magnet 30 is integrated in the central part 25 of the clamping plate, but has the same structure as that of FIG. 3.
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.The embodiment of FIG. 6 differs from that of FIGS. 4 and 5 only in that several small permanent magnets 31 are provided instead of one large permanent magnet 30 .
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