DE19828236C1

DE19828236C1 - Meßeinrichtung zum Bestimmen der Spaltbreite zwischen den Stoßkanten von zu verschweißenden Blechen

Info

Publication number: DE19828236C1
Application number: DE19828236A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Alber; Martin Retzbach; Alexander Schmeh
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: WO1999067049A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zum Bestimmen der Spaltbreite zwi schen den Stoßkanten von Blechen, die mittels eines Strahlschweißverfahrens miteinander verschweißt werden, mit einer auf einer Blechseite angeordneten Strahlungsquelle und einem auf der anderen Blechseite angeordneten Strah lungsempfänger.

Um die Stoßkanten von Blechen, insbesondere Blechbändern, Blechplatinen und Tailored Blanks ohne Zusatzmaterial mittels eines Laser- oder Elektronen strahls verschweißen zu können, ist es erforderlich, die Stoßkanten möglichst eng zusammenzubringen, so daß unter Berücksichtigung der nicht zu vermei denden Welligkeit in den Stoßkanten sich eine maximale Spaltbreite von 0,1 mm ergibt (EP 0 234 346 B1). Die Spaltbreite zwischen den Stoßkanten hängt aber nicht nur von der Welligkeit oder anderen mechanischen Fehlern der Stoßkanten ab, sondern auch von Wärmespannungen, die beim Schweißen entstehen. Deshalb ist bereits vorgeschlagen worden, die Bleche im Bereich der Schweißkanten in Bandlaufrichtung unmittelbar hinter der Schweißstelle zu kühlen und die Kühlintensität in Abhängigkeit von der gemessenen Spaltbreite zu regeln (EP 0 450 349 B1). - Da sich die Meßeinrichtung in unmittelbarer Nä he der Schweißstelle befindet, ist sie während des Betriebes erheblichen Be anspruchungen und auch einem hohen Schmutzaufwand ausgesetzt, weil Schmutzpartikel mit hoher Geschwindigkeit aus der Schweißstelle herauskata pultiert werden. Schmutzpartikel und auch Rauch können die Funktionsfähig keit der Meßeinrichtung erheblich beeinträchtigen.

Bei einer anderen Meßeinrichtung sind Strahlungsquelle und Strahlungsemp fänger auf einer Blechseite jeweils hinter zugeordneten Fenstern angeordnet (DE 195 45 713 A1). Die Fenster werden mit Luft umspült, um sie von Rauch und Schmutzpartikeln freizuhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktionsfähigkeit einer Meßeinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung auch bei großem Schmutzanfall zu gewähr leisten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Strahlungsquelle und der Strah lungsempfänger in zugeordneten, geschlossenen Kammern untergebracht sind, die in Strahlrichtung jeweils eine Öffnung besitzen, und daß die Kammern einen Druckluftanschluß aufweisen. Die Öffnung sollte kleiner sein als der Querschnitt der Kammer, aber so groß, daß der Meßstrahl durch die Öffnung nicht behindert wird. Erfindungsgemäß sind die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger in zugeordneten, geschlossenen Kammern geschützt untergebracht, so daß sie von aus der Schweißstelle herauskatapultierten Schmutzpartikeln nicht unmittelbar getroffen werden können. Weil aber nicht ausgeschlossen werden kann, daß Schmutzpartikel auch durch die Öffnungen in die Kammern eindringen können, werden die Kammern mit Druckluft gespült, die durch Öffnungen wieder austritt und dabei einerseits verhindert, daß Schmutzpartikel gegen den Strömungswiderstand in den Öffnungen in die Kammern eindringen sowie andererseits dafür sorgt, daß dennoch in die Kam mern eingedrungene Schmutzpartikel mit dem Druckluftstrom wieder aus den Kammern ausgespült werden.

Bei einer bevorzugten Ausführung ist der Druckluftanschluß an der der Öffnung gegenüberliegenden Seite der Kammer angeordnet, so daß die Kammer voll ständig vom Druckluftstrom durchspült wird. Es versteht sich, daß die Quer schnitte der Kammern so groß sind, daß darin die Strahlungsquelle bzw. der Strahlungsempfänger mit hinreichendem Querschnitt für den Druckluftstrom untergebracht sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann neben jeder Kammer im Bereich der Öffnung eine Druckluftdüse angeordnet sein, deren Druckluftstrahl Schmutzpartikel und/oder Rauch aus dem Bereich der Schweißstelle bereits vor Erreichen der Öffnung ablenkt bzw. aus der Öffnung ausgetragene Schmutzpartikel abführt. Zweckmäßig ist es, die Druckluftdüsen im wesentli chen parallel zu den Blechebenen und im wesentlichen in Transportrichtung der Blechbänder auszurichten.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; Es zeigen

Fig. 1 schematisch und teilweise geschnitten die Seitenansicht einer Vorrichtung zum Stumpfschweißen der Stoßkanten zweier Bleche mit einer Meßeinrichtung zum Bestimmen der Spaltbreite zwi schen den Stoßkanten,

Fig. 2 teilweise einen Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1.

In der Zeichnung erkennt man zwei Blechbänder 1, 2, die mit Hilfe von zuge ordneten Klemmrollenpaaren 3 bzw. 4 an eine Schweißstelle 5 herangeführt werden, wo ihre Stoßkanten mit Hilfe einer nicht dargestellten Laser- oder Elektronenstrahlschweißeinrichtung miteinander verschweißt werden. In Trans portrichtung 6 vor der Schweißstelle 5 werden die Blechbänder 1, 2 bzw. ihre Stoßkantenbereiche an Führungsflächen 7, 8 eines sogenannten, an sich be kannten Z-Profils 23 im spitzen Winkel aufeinander zugeführt, bis die Stoßkan ten an der Schweißstelle 5 fugenlos aneinander liegen. Während des Schweiß vorganges werden die Bleche von der oberen Druckrolle 19 und unteren Basis rolle 20 gehalten und geführt.

In geringem Abstand vor der Schweißstelle 5 befindet sich eine Meßeinrich tung, die aus einer oberhalb der Blechbänder 1, 2 angeordneten Strahlungs quelle 9, die den Kabelanschluß 27 besitzt und z. B. einen Laserstrahl aussen det und einem unterhalb der Blechbänder 1, 2 angeordneten Strahlungsemp fänger 10 besteht. Die Strahlungsquelle 9 ist in einer bis auf eine Öffnung 11 allseitig geschlossenen Kammer 12 untergebracht. Die Öffnung 11 ist kleiner als der Kammerquerschnitt, sie ist jedoch so groß, daß der von der Strahlungs quelle 9 ausgehenden Strahl nicht beeinträchtigt wird. Auf der der Öffnung 11 gegenüberliegenden Kammerseite befindet sich ein Druckluftanschluß 13, der an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen ist. Die Kammer 12 ist so groß, daß ein hinreichender Strömungsquerschnitt für die aus dem Druck luftanschluß 13 in die Kammer 12 eintretende Druckluft vorhanden ist, so daß die Strahlungsquelle vom Druckluftstrom umspült wird, der aus der Öffnung 11 wieder austritt.

Auch der Strahlungsempfänger 10 ist in einer zugeordneten, allseitig bis auf eine Öffnung 14 geschlossenen Kammer 15 untergebracht. Die Kammer 15 weist auf der der Öffnung 14 gegenüberliegenden Seite ebenfalls einen Druck luftanschluß 16 auf, der mit der nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist. Die Kammer 15 ist so groß, daß neben dem darin untergebrachten Strah lungsempfänger 10 ein hinreichender Strömungsquerschnitt für den aus dem Druckluftanschluß 16 in die Kammer 15 eintretenden Druckluftstrom vorhanden ist. Der Druckluftstrom umspült den Strahlungsempfänger und tritt aus der Öff nung 14 wieder aus.

Die aus den Öffnungen 11 bzw. 14 austretenden Druckluftströme werden auch als Blow-Jet bezeichnet. Sie verhindern, daß Rauch oder von der Schweißstelle 5 herauskatapultierte Schmutzpartikel durch die Öffnungen 11 bzw. 14 in die jeweiligen Kammern 12 bzw. 15 gelangen und sorgen dafür, daß dennoch in die Kammern 12 bis 15 gelangte Schmutzpartikel mit dem Druckluftstrom wie der ausgetragen werden.

Neben jeder Kammer 12 bzw. 15 sind weitere, an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossene Druckluftdüsen 17 bzw. 18 angeordnet, die sich bei der dargestellten Ausführung unmittelbar über den Blechbändern 1 bzw. 2 befinden und im wesentlichen parallel zu den Bandebenen sowie in Transportrichtung 6 ausgerichtet sind. Die aus den Druckluftdüsen 17 bzw. 18 austretenden Druckluftstrahlen fangen von der Schweißstelle 5 herauskatapul tierte Schmutzpartikel und auch Rauch ab oder lenken diese so ab, daß sie nicht in den Bereich der Öffnungen 11 bzw. 14 gelangen können. Sie nehmen auch Schmutzpartikel mit, die aus den Öffnungen 11 bzw. 14 ausgetragen sind. Diese Druckluftströme werden auch als Cross-Jet bezeichnet.

Aus Fig. 2 ist insbesondere die Führung des Bleche 1, 2 mit Hilfe der seitli chen Klemmrollenpaare 3, 4 ersichtlich. Zusätzlich gleiten die Bleche 1, 2 auf einer unteren und einer oberen Auflageleiste 22, die mit Hilfe von Befesti gungsschrauben 25 am Maschinengrundkörper 24 befestigt sind. Die erfin dungsgemäße Meßeinrichtung ist insgesamt in einem Gehäuse 21 angeordnet, das mit Schrauben 26 mit der Z-Schiene 23 verbunden ist.

Bezugszeichenliste

(

1

)Blechband, Blechplatine, Tailored Blanks
(

2

)Blechband, Blechplatine, Tailored Blanks
(

3

)Klemmrollenpaar
(

4

)Klemmrollenpaar
(

5

)Schweißstelle
(

6

)Transportrichtung
(

7

)Führungsfläche an (

23

)
(

8

)Führungsfläche an (

23

)
(

9

)Strahlungsquelle
(

10

)Strahlungsempfänger
(

11

)Öffnung
(

12

)Kammer
(

13

)Druckluftanschluß
(

14

)Öffnung
(

15

)Kammer
(

16

)Druckluftanschluß
(

17

)Druckluftdüse
(

18

)Druckluftdüse
(

19

)Druckrolle
(

20

)Basisrolle
(

21

)Gehäuse für Meßeinrichtung
(

22

)Auflageleisten für (

1

) bzw. (

2

)
(

23

)Z-Schiene, Z-Profil
(

24

)Maschinengrundkörper
(

25

)Schraube für (

22

) an (

24

)
(

26

)Schraube für (

23

) an (

24

)
(

27

)Kabelanschluß für Meßeinrichtung

Claims

1. Meßeinrichtung zum Bestimmen der Spaltbreite zwischen den Stoßkanten von Blechen, die mittels eines Strahlschweißverfahrens miteinander ver schweißt werden, mit einer auf einer Blechseite angeordneten Strahlungs quelle und einem auf der anderen Blechseite angeordneten Strahlungs empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (9) und der Strahlungsempfänger (10) in zugeordneten, geschlossenen Kammern (12, 15) untergebracht sind, die in Strahlrichtung jeweils eine Öffnung (11, 14) besitzen und daß die Kammern (12, 15) einen Druckluftanschluß (13, 16) aufweisen.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öff nung (11, 14) kleiner ist als der Querschnitt der Kammer (12, 15).

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluftanschluß (13, 16) auf der der Öffnung (11, 14) gegen überliegenden Seite der Kammer (12, 15) angeordnet ist.

4. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß neben jeder Kammer (12, 15) im Bereich der Öffnung (11, 14) eine Druckluftdüse (17, 18) angeordnet ist.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Druckluftdüsen (17, 18) im wesentlichen parallel zu den Blech ebenen gerichtet sind.

6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß die Druckluftdüsen (17, 18) im wesentlichen in Transportrichtung (6) der Blechen (1, 2) gerichtet sind.