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Die
Erfindung betrifft eine Nahtschweißmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, wobei ein Stand der Technik gemäß der
DE 1 944 247B berücksichtigt
ist, sowie eine Nahtschweißmaschine
gemäß dem Oberbegriff
des Patenanspruchs 3, wobei ein Stand der Technik gemäß der
JP 8-174236A berücksichtigt
ist.
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Die
DE 1 944 247B beschreibt
eine Vorrichtung zum Verbinden der Enden von dünnen Metallbändern aus
Rasierklingenmaterial. Die Vorrichtung enthält dort eine elektrische Widerstandsrollennahtschweißeinrichtung
mit einer feststehenden Schweißrolle
und einer an diese anpreßbaren Schweißrolle sowie
einer angetriebenen Spannvorrichtung, mittels deren die Enden zwischen
den Schweißrollen
beim Schweißvorgang
in überlappter Anordnung
hindurchbewegbar sind. Die Rollennahtschweißeinrichtung arbeitet nach
dem Schrittnahtschweißverahren
mit Unterbrechung des Schweißstromes
während
der Bewegung, und der Punktabstand ist derart bemessen, daß die Punkte überlappen.
Die feststehende Schweißrolle
ist mittels einer Antriebsvorrichtung durch eine zusätzliche
Antriebskraft antreibbar, die so bemessen ist, daß sie diese Schweißrolle nur
zusammen mit der durch die Spannvorrichtung verursachten Bewegung
der überlappten
Enden bewegen kann.
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In
der
DE 34 08 607 A1 ist
ein Kolben-Zylinder-Aggregat beschrieben, das generell angegeben ist,
ohne daß von
einer Anwendung bei einer Nahtschweißmaschine die Rede ist. Bei
diesem herkömmlichen
Kolben-Zylinder-Aggregat ist eine Modulstruktur vorgesehen, bei
der die jeweiligen Moduleinheiten identisch ausgebildet und miteinander
gekoppelt sind, wobei sie durch eine einzige Anschlußbohrung
mit einem Druckmedium beaufschlagt werden; diese Anschlußbohrung öffnet sich
in einen Verbindungskanal, der sich entlang von sämtlichen
Moduleinheiten erstreckt und diese gemeinsam versorgt.
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Bei
einer mechanischen Ausführungsform des
Kolben-Zylinder-Aggregats arbeitet das Druckmedium, das in einen
Arbeitsraum eingeführt,
stets gegen eine Vorspannungskraft, welche von einer Rückstellfeder
ausgeübt
wird. Im Betrieb kann dies zu mechanischen Problemen führen. Bei
einer anderen, pneumatischen Ausführungsform ist statt der Rückstellfeder
ein weiterer Arbeitsraum vorgesehen, welchem ein Druckmedium zugeführt wird.
Dabei sind dann sämtliche
Arbeitsräume,
denen ein Druckmedium zur Ausübung
eines Gegendrucks zugeführt wird,
durch entsprechende Verbindungskanäle miteinander verbunden, die
an eine einzige offene Anschlußbohrung
angeschlossen sind.
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Bei
dem herkömmlichen
Kolben-Zylinder-Aggregat werden somit stets sämtliche einzelnen Aggregate
oder Module parallel angesteuert und mit Druckmedium bzw. Gegendruckmedium
beaufschlagt. Es ist daher naturgemäß nicht möglich, die jeweiligen Kolben
einzeln unabhängig
voneinander zu steuern, um den Anforderungen der Praxis in allen Fällen zu
genügen
und einen fein abgestimmten Anpreßdruck auszuüben, wie
es für
Rollenelektroden bei einer Nahtschweißmaschine erforderlich ist.
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In
der
JP 8-174236A ist
eine Nahtschweißmaschine
angegeben, bei der Druckwalzen vorgesehen sind, die zum Verdichten
einer durch die Rollenelektroden gebildeten Schweißverbindung
durch das zusätzliche
Aufbringen von Druck vorgesehen sind. Die miteinander zusammenwirkenden
Druckwalzen sind dort von einer festen Vorspannungskraft beaufschlagt,
die offenbar nicht variabel ist und einen vorgegebenen Wert besitzt.
Mit einer derartigen Vorspannungseinrichtung ist es aber naturgemäß nicht möglich, eine
Anpassung der Druckbeaufschlagung im Betrieb an die tatsächlichen
Gegebenheiten vorzunehmen. Insbesondere sind die Druckwalzen der herkömmlichen
Nahtschweißmaschine
nicht mit einem variablen Druck von einem Druckfluid beaufschlagbar.
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Die
8(A) und
8(B) zeigen
eine herkömmliche
Nahtschweißmaschine,
wie sie zum Beispiel in dem
japanischen
Patent Nr. HEI-4-72638 offenbart ist. Wie in
8(A) gezeigt, weist die herkömmliche Nahschweißmaschine
folgendes auf:
ein Paar aus einer oberen und einer unteren
kreisförmigen
Elektrode bzw. Rollenelektrode
104,
105 zum Ausüben von
Druck von oben und von unten auf einen Überlappungsbereich
103,
in dem Ränder
der beiden zu verschweißenden
flachen, plattenförmigen Elemente
101,
102 einander überlappen,
sowie zum Verschweißen
der Elemente durch Zuführen
von elektrischem Strom zu diesen unter Bewegung derselben;
einen
Rollenelektroden-Druckzylinder
106 zum Erzeugen einer Kraft
zum Drücken
der oberen Rollenelektrode
104 gegen den Überlappungsbereich
103 der
zu verschweißenden
Elemente
101,
102;
ein Paar aus einer oberen
und einer unteren Druckwalze
108,
109 zum Verdichten
der von der oberen und der unteren Rollenelektrode
104,
105 geschweißten Schweißverbindung
107 durch
Aufbringen von zusätzlichem
Druck auf diese von oben und von unten; und
einen Druckwalzenzylinder
110 zum
Erzeugen einer Kraft, um die obere Druckwalze
108 gegen
die Schweißverbindung
107 zu
drücken.
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Der
oberen und der unteren Rollenelektrode 104, 105 wird
elektrischer Strom von einem Schweißtransformator 141 zugeführt. Die
genannten Einrichtungen sind an einem C-förmigen Rahmen 140 angebracht.
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Wie
in 8(B) gezeigt ist, werden die
zu verschweißenden
Elemente 101, 102 durch Klemmen 111, 112 gehalten,
um sie gegen die Trennkräfte zu
sichern, wie sie während
des Schweißvorgangs
in der Schweißverbindung 107 erzeugt
werden. Die untere Rollenelektrode 105 und die untere Druckwalze 109 sind
auf das Niveau der Klemmen eingestellt.
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Wie
in 9 im Detail gezeigt, ist der Rollenelektroden-Druckzylinder 106 mit
einem frei hin- und herbeweglichen Kolben 113 versehen,
der eine Kolbenstange 114 aufweist, die aus dem unteren
Ende des Rollenelektroden-Druckzylinders 106 heraus nach
unten ragt, wobei die Kolbenstange 114 mit einem Rollenelektroden-Druckschaft 115 an
der oberen Rollenelektrode 104 verbunden ist. Der Rollenelektroden-Druckschaft 115 ist
derart gehaltert, daß er frei
hin- und herbeweglich ist, und außerdem ist er in Richtung der
Druckaufbringung mittels Rollenelektroden-Führungslagern 116 geführt.
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Ferner
ist der Druckwalzenzylinder 110 mit einem frei hin- und herbeweglichen
Kolben 117 versehen. Der Kolben 117 besitzt eine
obere Kolbenstange 118, die von dem oberen Ende des Druckwalzenzylinders 110 nach
oben ragt, sowie eine mit der oberen Druckwalze 108 verbundene
untere Kolbenstange 119, die von dem unteren Ende des Druckwalzenzylinders 110 nach
unten ragt. Ein Anschlag 120 zum Begrenzen der Abwärtsbewegung
der oberen Druckwalze 108 ist an dem oberen Ende der oberen Kolbenstange 118 angeordnet.
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Der
Anschlag 120 ist derart ausgebildet, daß er mit einer Meßeinrichtung 121 in
Berührung
tritt, deren Position von oben her verstellbar ist, wobei die Position
der Meßeinrichtung 121 derart
eingestellt ist, daß der
Abstand zwischen der oberen Druckwalze 108 an ihrer Grenze
der Abwärtsbewegung
und der unteren Druckwalze 109 einen Wert besitzt, der
der endgültigen
Dicke der fertigen bzw. verschweißten Platte an der Schweißverbindung 107 entspricht.
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Als
nächstes
wird die Steuerschaltung des vorstehend beschriebenen Rollenelektroden-Druckzylinders 106 unter
Bezugnahme auf 9 erläutert.
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Der
Rollenelektroden-Druckzylinder 106 ist unterteilt in eine
Druckkammer 122 auf der der oberen Rollenelektrode 104 entgegengesetzten
Seite des Kolbens 113 (der Kopfseite) sowie in eine Gegendruckkammer 123 auf
derselben Seite wie die obere Rollenelektrode 104. Die
Steuerschaltung weist folgendes auf:
ein druckseitiges Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 125 zum
Steuern des Zustroms und des Abstroms von Druckfluid von einer Druckquelle 124 zu der
Druckkammer 122;
ein gegendruckseitiges Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 126 zum
Steuern des Zustroms und des Abstroms von Druckfluid von der Druckquelle 124 zu der
Gegendruckkammer 123; und
ein druckseitiges Druckablaßventil 127 und
ein gegendruckseitiges Druckablaßventil 128, die in
dem jeweiligen Kreis angeordnet sind.
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Ferner
besitzt das druckseitige Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 125 eine
zustromseitige Spule 125B zum Umschalten der Strömungsrichtung
des Druckfluids derart, daß Fluid
in die Druckkammer 122 strömt, sowie eine abstromseitige
Spule 125A zum Umschalten der Strömungsrichtung des Druckfluids
derart, daß Fluid
aus der Druckkammer 122 ausströmt. Weiterhin besitzt das gegendruckseitige
Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 126 eine
zustromseitige Spule 126B zum Umschalten der Strömungsrichtung
des Druckfluids derart, daß Fluid in
die Gegendruckkammer 123 einströmt, sowie eine abstromseitige
Spule 126A zum Umschalten der Strömungsrichtung des Druckfluids
derart, daß Fluid aus
der Gegendruckkammer 123 ausströmt.
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Wenn
eine Leistung mit niedrigem Druck erforderlich ist, wie zum Beispiel
in solchen Fällen,
in denen die zu verschweißenden
Elemente 101, 102 dünne Platten sind, wird die
zustromseitige Spule 125B des druckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 125 aktiviert,
so daß Druckfluid
in die Druckkammer 122 einströmen kann, und die abstromseitige
Spule 126A des gegendruckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 126 wird aktiviert,
so daß Druckfluid
aus der Gegendruckkammer 123 ausströmen kann, so daß sich die
obere Rollenelektrode 104 nach unten bewegen kann, und
danach wird Druckfluid in die Gegendruckkammer 123 des
Rollenelektroden-Druckzylinders 106 eingeleitet, indem
die zustromseitige Spule 126B des gegendruckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 126 aktiviert
wird.
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Die
nach unten gehende Leistung (Druckleistung) des Rollenelektroden-Druckzylinders 106 läßt sich
bei niedrigem Druck frei einstellen, und zwar mittels des Einstellwerts
des druckseitigen Druckablaßventils 127 und
des gegendruckseitigen Druckablaßventils 128 in jedem
der Kreise sowie durch die Druckaufnahmeoberflächen der Druckkammer 122 und
der Gegendruckkammer 123 in dem Rollenelektroden-Druckzylinder 106.
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Die
vorstehend beschriebene Schaltung wird normalerweise aufgrund von
Problemen verwendet, wie zum Beispiel schlechter Leistung der Druckablaßventile
in dem Bereich mit niedrigem Druck, wenn nur der Druck der Druckkammer 122 gesteuert
wird, so daß es
unmöglich
wird, den Druck auf weniger als das Gewicht des sich bewegenden
Bereichs des Rollenelektroden-Druckzylinders 106 einzustellen.
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Ein
weiteres mögliches
Verfahren zum Verändern
der Druckleistung des Rollenelektroden-Druckzylinders 106 ist
eine Konstruktion, bei der zwei Zylinderbereiche mit unterschiedlichen
Druckaufnahmeflächen
in Reihe angeordnet sind.
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10 zeigt eine Konstruktion eines Druckzylinders
131,
bei der zwei Zylinder
129,
130 miteinander verbunden
sind, sowie ein Steuersystem dafür, wie
dies zum Beispiel in dem offengelegten
japanischen Patent HEI 9-295159 offenbart
ist.
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Bei
diesem herkömmlichen
Beispiel sind zusätzlich
zu der Anordnung der beiden Zylinder 129, 130 auf
der Längsachse
einer Zylinderstange 132 zwei Kolben 133, 134,
die in den jeweiligen Zylinder 129, 130 eingeführt sind,
in integraler Weise mit der Zylinderstange 132 ausgebildet.
Die Druckleistung läßt sich
variieren, indem die Druckaufnahmeflächen der beiden Zylinder 129, 130 verändert werden.
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Mit
anderen Worten, es wird die Gesamtdruckleistung des Druckzylinders 131 durch
Einleiten von druckbeaufschlagtem Gas in eine Zylinderkammer 129a in
einem der Zylinder 129 mittels Richtungssteuerventilen 138, 139 eingestellt,
wie dies in 10(A) gezeigt ist, oder aber
durch Einleiten von druckbeaufschlagtem Gas in eine Zylinderkammer 130a in dem
anderen Zylinder 130 mittels der Richtungssteuerventile 138, 139,
wie dies in 10(B) gezeigt ist.
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Bei
Verwendung in einer Nahtschweißmaschine
zeigt ein herkömmlicher
Rollenelektroden-Druckzylinder 106, wie zum Beispiel der
in 9 gezeigte, die nachfolgend beschriebenen Probleme.
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Es
ist notwendig, die Druckleistung der oberen Rollenelektrode 104 auf
einen Wert einzustellen, der für
die Dicke sowie die Eigenschaften der zu verschweißenden Elemente 101, 102 geeignet
ist. Es ist äußerst wichtig,
den aufgebrachten Druck auf dem geeigneten Wert zu halten, da der
aufgebrachte Druck einen großen
Einfluß auf
die Qualität
der Schweißverbindung
hat.
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In
Fällen,
in denen die Eigenschaften der zu verschweißenden Elemente 101, 102,
insbesondere die Dicke derselben, über einen großen Bereich
variieren, ist es jedoch dann, wenn man einen niedrigen Druck für dünne Platten
von demselben Rollenelektroden-Druckzylinder 106 erzielen
will, von dem man den maximalen Ausgangsdruck für maximalen Plattendicken erhält, nicht
möglich,
den Ausgangsdruck in exakter Weise einzustellen, da der Widerstand
von Gleitbereichen, wie Dichtungen, unabhängig von dem eingestellten
Wert der Druckleistung konstant ist, so daß der Einfluß des Gleitwiderstands
auf die Druckleistung in den Bereichen niedrigen Drucks, die dünnen Platten
entsprechen, größer wird.
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11 zeigt
eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen des Gleitwiderstands in
bezug auf die Druckleistung. In 11 variiert
die Druckleistung F0, die an dem Punkt wirkt,
an dem die obere Rollenelektrode 104 mit den zu verschweißenden Elementen 101, 102 in
Berührung
tritt, in Abhängigkeit
von den Werten des Gleitwiderstands R0 der Packung
bzw. Dichtung des Kolbens 113 usw. sowie des Gleitweiderstands
R1 der Rollenelektroden-Führungslager 116.
Während
des Schweißvorgangs übt die obere
Rollenelektrode 104 eine Druckleistung F0 auf
die zu verschweißenden
Elemente 101, 102 aus, während sie sich horizontal (in
der in der Darstellung durch den Pfeil angedeuteten Richtung) bewegt.
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Der
Kolben 113 bewegt sich aufgrund der Verformung der Form
des Außenumfangs
der oberen Rollenelektrode 104 (beispielsweise der Verformung in
eine nicht kreisförmige
Gestalt), wie sie in der Darstellung in gestrichelter Linie dargestellt
ist) oder aufgrund von Unregelmäßigkeiten
auf den Oberflächen der
zu verschweißenden
Elemente 101, 102 nach oben und nach unten. Wenn
sich der Kolben 113 nach unten bewegt, wirken die Gleitwiderstände R0, R1 in einer Richtung,
die sich von dem theoretischen Wert der Druckleistung F des Rollenelektroden-Druckzylinders 106 subtrahiert.
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Wenn
sich der Kolben 113 dagegen nach oben bewegt, wirken die
Gleitwiderstände
R0, R1 in einer
Richtung, die sich zu dem theoretischen Wert der Druckleistung F des Rollenelektroden-Druckzylinders
hinzuaddiert. Mit anderen Worten, es beträgt die Schwankung des Werts
der Druckleistung F aufgrund
dieser Gleitwiderstände
2 × (R0 + R1). Von diesen
Schwankungen ist der Wert des Gleitwiderstands R0 der
Dichtung des Kolbens 113 usw. in Abhängigkeit von dem Rollenelektroden-Druckzylinder 106 im allgemeinen
konstant.
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Bei
dem herkömmlichen
Stand der Technik, wie zum Beispiel dem in 9 veranschaulichten,
ist somit die Proportion der Schwankung der Druckleistung extrem
hoch, wenn eine geringe Druckleistung erforderlich ist, so daß es schwierig
wird, die Schweißqualität für dünne Platten
aufrechtzuerhalten, die eine niedrige Druckleistung benötigen.
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Ferner
wird bei dem herkömmlichen
Stand der Technik, wie zum Beispiel dem in 10 erläuterten,
der Gleitwiderstand bei den Kolben weiter vergrößert, da der Druckzylinder 131 zwei
Kolben 133, 134 aufweist. Ferner sind bei diesem
Druckzylinder 131 aufgrund der Tatsache, daß zwei Zylinder 139, 130 um
eine Zylinderstange 132 ausgebildet sind, zwei Schaftbüchsen sowie
die beiden vorstehend genannten Kolbengleitbereiche auf der Zylinderstange 132 angeordnet,
so daß die
Bearbeitungsgenauigkeit extrem schwierig wird. Wenn die Konzentrizität an diesen
vier Stellen beeinträchtigt
wird, nimmt der Gleitwiderstand zu und auch die Montage gestaltet sich
schwierig.
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Die
vorstehenden Ausführungen
erläutern Probleme
hinsichtlich der Druckleistung der Rollenelektrode. Nachfolgend
werden Probleme hinsichtlich der Druckleistung des Druckzylinders
erläutert.
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Wie
unter Bezugnahme auf 8 beschrieben,
wird die Dicke der Schweißverbindung 107 bestimmt
durch das Einstellen der Position der Meßeinrichtung 121 in
einer derartigen Weise, daß die
Position der unteren Grenze der oberen Druckwalze 108 festgelegt
ist, wobei jedoch aufgrund der Druckleistung der oberen Rollenelektrode 104 sowie
der oberen Druckwalze 108 der diese Elemente tragende Rahmen 140 eine
Biegung erfährt.
Ein Problem besteht darin, daß der
Wert dieser Biegung in Abhängigkeit
von dem Wert der Druckleistung variiert und Schwankungen in der
fertigen Dicke der Schweißverbindung 107 hervorruft.
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Es
ist auch ein weiteres herkömmliches
Verfahren bekannt, bei dem die Schweißverbindung durch Steuern des
Drucks anstatt durch Steuern der Position der oberen Druckwalze 108 unter
Verwendung des vorstehend genannten Anschlags 120 sowie
der Meßeinrichtung 121 verdichtet
wird.
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In
diesem Fall besteht jedoch ein Problem dahingehend, daß bei Ausübung von
Druck auf die Schweißelemente 101, 102,
bevor die obere Druckwalze 108 damit in Berührung tritt,
dann, wenn die Schweißelemente 101, 102 dünn sind,
Falten an den Enden der Schweißelemente 101, 102 entstehen
und es im schlimmsten Fall zu einem Brechen der Schweißelemente 101, 102 durch
die Kompressionskraft kommen kann.
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Die
Druckleistung wurde somit herkömmlicherweise
nach dem Angreifen der oberen Druckwalze 108 aufgebracht,
doch da die Verzögerungszeit zwischen
der Abgabe des Drucksignals und der eigentlichen Druckaufbringung
auf die Schweißverbindung 107 groß ist, entsteht
am Beginn der Schweißverbindung 107 ein
Bereich, in dem die Wirkung der oberen Druckwalze 107 nicht
realisiert werden kann.
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Die
Länge L hiervon ergibt sich durch
L = t × V
(wobei t die Verzögerungszeit
ist und V die Schweißgeschwindigkeit
ist), und da die Schweißgeschwindigkeit V in Abhängigkeit von den zu verschweißenden Elementen 101, 102 verändert werden
muß, ist
es erforderlich, die Verzögerungszeit
soweit wie möglich
zu reduzieren, um dadurch die Länge L zu vermindern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nahtschweißmaschine
anzugeben, bei der es möglich
ist, die Genauigkeit der Einstellung der Druckleistung der Rollenelektroden
zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Nahtschweißmaschine
in zufriedenstellender Weise erreicht.
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Eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Nahtschweißmaschine
weist folgendes auf: Rollenelektroden zum Aufbringen von Druck auf einen Überlappungsbereich,
in dem Ränder
von zu verschweißenden
Elementen einander überlappen, und
zum Verschweißen
des Überlappungsbereichs durch
Zuführen
von elektrischem Strom zu diesen, während sie bewegt werden; und
einen Rollenelektroden-Druckzylinder zum Erzeugen einer Kraft zum Andrücken der
Rollenelektroden gegen den Überlappungsbereich
der zu verschweißenden
Elemente.
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Die
Nahtschweißmaschine
ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Rollenelektroden-Druckzylinder
durchgehend ausgebildet ist und folgendes aufweist:
- – eine
Vielzahl von Kolben, die in Richtung der Druckbeaufschlagung auf
die Rollenelektroden in Reihe angeordnet und frei miteinander in
Berührung
bringbar sind,
- – eine
Vielzahl von Zylinderbereichen, die jeweils einen der Kolben aufnehmen
sowie eine Druckkammer und eine Gegendruckkammer bilden, und
- – eine
Steuerung mit Zuführungsventilen
und Ablaßventilen
zwischen einer Druckquelle und den jeweiligen Zylinderbereichen
der Kolben, mit denen jeder Kolben jeweils gesondert von einer Betätigungseinrichtung
mit Druck beaufschlagbar ist, derart, daß die Kolben wahlweise einzeln
oder gemeinsam ausfahrbar sind, um einen abgestimmten, ggf. stufenweise
akkumulierten Anpreßdruck
auf die Rollenelektroden auszuüben.
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In
Weiterbildung dieser Ausführungsform
ist vorgesehen, daß eine
Feder zwischen den Rollenelektroden und dem am nähesten bei den Rollenelektroden
befindlichen Kolben angeordnet ist, so daß Schwankungen in der Position
der Rollenelektroden in Richtung der Druckbeaufschlagung während des Schweißvorgangs
relativ zu der eingestellten Druckleistung des Rollenelektroden-Druckzylinders
durch Änderungen
in der Durchbiegung der Feder ausgeglichen werden können.
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Eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Nahtschweißmaschine
weißt
folgendes auf:
Rollenelektroden zum Aufbringen von Druck auf
einen Überlappungsbereich,
in dem Ränder
von zu verschweißenden
Elementen einander überlappen, und
zum Verschweißen
des Überlappungsbereichs durch
Zuführen
von elektrischem Strom zu diesen, während sie bewegt werden;
einen
Rollenelektroden-Druckzylinder zum Erzeugen einer Kraft zum Andrücken der
Rollenelektroden gegen den Überlappungsbereich
der zu verschweißenden
Elemente;
eine Druckwalze zum Verdichten einer durch die Rollenelektroden
gebildeten Schweißverbindung
durch die zusätzliche
Aufbringung von Druck; und einen Druckwalzenzylinder zum Erzeugen
einer Kraft zum Andrücken
der Druckwalze gegen die Schweißverbindung.
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Diese
Ausführungsform
der Nahtschweißmaschine
ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckwalzenzylinder-Steuereinrichtung
vorgesehen ist, die ein Aufbringen der Kraft der Druckwalze auf die
Schweißverbindung
in der Weise ermöglicht,
daß Druckfluid
an der Druckseite und an der Gegendruckseite des Druckwalzenzylinders
eingeleitet wird, bevor die Druckwalze die Position der Schweißverbindung
erreicht, und daß das
Druckfluid von der Gegendruckseite des Druckwalzenzylinders abgelassen wird,
wenn die Druckwalze die Position der Schweißverbindung erreicht.
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In
Weiterbildung dieser Ausführungsform
ist vorgesehen, daß ein
Schnellauslaßventil
in unmittelbarer Nähe
des Druckwalzenzylinders angeordnet ist und daß das Druckfluid unter Verwendung
des Schnellauslaßventils
von der Gegendruckseite abgelassen wird.
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In
Weiterbildung einer derartigen Ausführungsform der Nahtschweißmaschine
ist vorgesehen, daß diese
einen Rollenelektroden-Druckzylinder besitzt, der folgendes aufweist:
- – eine
Vielzahl von Kolben, die in Richtung der Druckbeaufschlagung auf
die Rollenelektroden in Reihe angeordnet und frei miteinander in
Berührung
bringbar sind,
- – eine
Vielzahl von Zylinderbereichen, die jeweils einen der Kolben aufnehmen
sowie eine Druckkammer und eine Gegendruckkammer bildet, und
- – eine
Steuerung mit Zuführungsventilen
und Ablaßventilen
zwischen einer Druckquelle und den jeweiligen Zylinderbereichen
der Kolben, mit denen jeder Kolben jeweils gesondert von einer Betätigungseinrichtung
mit Druck beaufschlagbar ist, derart, daß die Kolben wahlweise einzeln
oder gemeinsam ausfahrbar sind, um einen abgestimmten, ggf. stufenweise
akkumulierten Anpreßdruck
auf die Rollenelektroden auszuüben.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen anhand von mehreren Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Konstruktion und der Steuerschaltung eines Rollenelektroden-Druckzylinders
für eine
Nahtschweißmaschine
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2(A) und 2(B) schematische
Darstellungen zur Erläuterung
der Arbeitsweise des Rollenelektroden-Druckzylinders gemäß 1;
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3(A) eine schematische Darstellung zur Erläuterung
der Gesamtkonstruktion einer Nahtschweißmaschine, bei der der Rollenelektroden-Druckzylinder
gemäß 1 Anwendung
finden kann;
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3(B) eine schematische Darstellung zur Erläuterung
eines Zustands während
des Schweißvorgangs;
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4 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Konstruktion und der Steuerschaltung eines Rollenelektroden-Druckzylinders
für eine
Nahtschweißmaschine
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5(A), (B) und (C) schematische Darstellungen zur
Erläuterung
der Arbeitsweise des Rollenelektroden-Druckzylinders der 4;
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6 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Konstruktion und der Steuerschaltung eines Rollenelektroden-Druckzylinders
für eine
Nahtschweißmaschine
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Konstruktion und der Steuerschaltung eines Druckwalzenzylinders
für eine
Nahtschweißmaschine
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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8(A) eine schematische Darstellung zur Erläuterung
der Konstruktion einer herkömmlichen Nahtschweißmaschine;
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8(B) eine schematische Darstellung zur Erläuterung
des Zustands der 8(A) während des Schweißvorgangs;
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9 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Konstruktion und der Steuerschaltung des Rollenelektroden-Druckzylinders
der 8(A) und (B);
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10(A) und (B) schematische Darstellungen zur Erläuterung
der Zylinderkonstruktion einer weiteren her kömmlichen Nahtschweißmaschine
mit variabler Druckleistung; und
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11 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Auswirkungen des Gleitwiderstands auf die Druckleistung des
Rollenelektroden-Druckzylinders der 9.
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Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele
ausführlicher
beschrieben.
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Ausführungsbeispiel
1
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Die 3(A) und (B) zeigen die Gesamtkonstruktion einer
Nahtschweißmaschine
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 3(A) gezeigt ist, weist die
Nahtschweißmaschine
folgendes auf:
ein Paar aus einer oberen und einer unteren
kreisförmigen
Elektrode bzw. Rollenelektrode 4, 5 zum Aufbringen
von Druck auf einen Überlappungsbereich 3, in
dem die Ränder
von zwei zu verschweißenden,
flachen plattenförmigen
Elementen 1, 2 einander überlappen, sowie zum Verschweißen des Überlappungsbereichs 3 durch
Zuführen
eines elektrischen Stroms zu diesem bei Bewegung desselben;
einen
Rollenelektroden-Druckzylinder 10 zum Erzeugen einer Kraft
zum Drücken
der oberen Rollenelektrode 4 gegen den Überlappungsbereich 3 der
zu verschweißenden
Elemente 1, 2;
ein Paar aus einer oberen
und einer unteren Druckwalze 6, 7 zum Verdichten
der durch die obere und die untere Rollenelektrode 4, 5 geschweißten Schweißverbindung 8 durch
Auf bringen von zusätzlichem
Druck auf diese von oben und von unten; und
einen Druckwalzenzylinder 30 zum
Erzeugen einer Kraft zum Drücken
der oberen Druckwalze 6 gegen die Schweißverbindung 8.
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Die
genannten Einrichtungen sind an einem C-förmigen Rahmen 12 angebracht.
Die untere Rollenelektrode und die untere Druckwalze 7 sind
an der Basis 12A des Rahmens 12 angebracht, und
die obere Rollenelektrode 4 und der Scheibenelekroden-Druckzylinder 10 sowie
die obere Druckwalze 6 und der Druckwalzenzylinder 30 sind über der
Basis 12A an dem Kopf 12B des Rahmens 12 befestigt,
der der Basis 12A parallel gegenüberliegt und in einem vorbestimmten
Abstand von dieser angeordnet ist.
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Die
Basis 12A und der Kopf 12B des Rahmens 12 sind
an dem einen Ende durch eine in vertikaler Richtung verlaufende
Säule 12C miteinander verbunden,
so daß eine
insgesamt C-förmige Gestalt gebildet
ist. Ferner ist in dem Rahmen 12 ein Schweißtransformator 16 zum
Liefern von elektrischem Strom zu der oberen und der unteren Rollenelektrode 4, 5 angebracht.
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Wie
in 3(B) gezeigt ist, sind die zu
verschweißenden
Elemente 1, 2 durch Klemmen 15, 15 gehalten,
wobei die untere Rollenelektrode 5 und die untere Druckwalze 7 auf
das Niveau der Klemmen eingestellt sind.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sorgt
der Rollenelektroden-Druckzylinder 10 für die antriebsmäßige Bewegung
der oberen Rollenelektrode 4, und der Druckwalzenzylinder 30 sorgt
für die antriebsmäßige Bewegung
der oberen Druckwalze 6, wobei die Konstruktion jedoch
auch derart geändert werden
kann, daß die
untere Rollenelektrode 5 und die untere Druck walze 7 stattdessen
antriebsmäßig bewegt
werden oder aber daß alle
vier Einrichtungen antriebsmäßig bewegt
werden.
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Der
Rollenelektroden-Druckzylinder 10 weist einen ersten und
einen zweiten Kolben 11, 19 auf, die in Richtung
der Druckausübung
auf die obere Rollenelektrode 4 in Reihe derart angeordnet
sind, daß sie einander
frei berühren
und als eine Vielzahl von Kolben wirken, von denen jeder separat
arbeiten kann, und ferner weist der Rollenelektroden-Druckzylinder 10 einen
ersten und einen zweiten Zylinderbereich 51, 52 auf,
die als Vielzahl von Zylinderbereichen zum Unterbringen des ersten
und des zweiten Kolbens wirken, so daß diese frei hin- und herbeweglich sind.
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Dadurch,
daß der
zweite Kolben 19 in dem von der oberen Rollenelektrode 4 abgelegenen
Ende in geeigneter Weise mit dem ersten Kolben 11 in dem benachbarten
Ende in Berührung
treten kann, läßt sich
die Druckleistung des ersten und des zweiten Kolbens zusammenaddieren,
so daß die
Gesamtdruckleistung in zwei Stufen eingestellt werden kann.
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Wie
in 1 gezeigt ist, besitzen der erste und der zweite
Kolben 11, 19 einen ersten und einen zweiten Kolbenhauptkörper 11a, 19a,
die in den hohlen ersten bzw. zweiten Zylinderbereich 51, 52 frei verschiebbar
eingesetzt sind, sowie eine erste und ein zweite Kolbenstange 11b, 19b,
die sich von dem ersten bzw. zweiten Kolbenhauptkörper 11a, 19a nach
unten erstrecken. Die erste Kolbenstange 11b ragt aus dem
ersten Zylinderbereich 51 heraus nach unten, und das untere
Ende derselben ist mit dem oberen Ende eines Rollenelektroden-Druckschafts 13 an
der oberen Rollenelektrode 4 verbunden.
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Gleichzeitig
ragt die zweite Kolbenstange 19b in den ersten Zylinderbereich 51 hinein,
und das untere Ende derselben ist in der Lage, mit dem ersten Kolbenhauptkörper 11a in
Berüh rung
zu treten. Der Rollenelektroden-Druckschaft 13 ist frei
hin- und herbeweglich gehaltert und ist in Richtung der Druckausübung mittels
Rollenelektroden-Führungslagern 14 geführt.
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Als
nächstes
wird die Steuerschaltung für den
vorstehend beschriebenen Rollenelektroden-Druckzylinder unter Bezugnahme
auf 1 erläutert.
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Der
erste und der zweite Zylinderbereich 51, 52 des
Rollenelektroden-Druckzylinders 10 sind jeweils unterteilt
in Druckkammern 51a, 52a auf der der oberen Rollenelektrode 4 entgegengesetzten
Seite des ersten und des zweiten Kolbenhauptkörpers 11a, 19a (der
Kopfseite) sowie in Gegendruckkammern 51b, 52b auf
derselben Seite wie die obere Rollenelektrode 4. Die Steuerschaltung
weist folgendes auf:
ein erstes druckseitiges Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 20 zum
Steuern des Zustroms und des Abstroms von Druckfluid von einer Druckquelle 53 zu der
Druckkammer 51a des ersten Zylinderbereichs 51;
ein
zweites druckseitiges Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 21 zum
Steuern des Zustroms und des Abstroms von Druckfluid von der Druckquelle 53 zu
der Druckkammer 52a des zweiten Zylinderbereichs 52;
ein
gegendruckseitiges Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 22 zum
Steuern des Zustroms und des Abstroms von Druckfluid von der Druckquelle 53 zu beiden
Gegendruckkammern 51b, 52b des ersten und des
zweiten Zylinderbereichs 51, 52; und
ein
erstes und ein zweites druckseitiges Druckablaßventil 37, 38 sowie
ein gegendruckseitiges Druckablaßventil 39, die in
jedem der Kreise angeordnet sind.
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Das
erste und das zweite druckseitige Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 20, 21 besitzen zustromseitige
Spulen 3B, 4B zum Umschalten der Strömungsrichtung
des Druckfluids, so daß Fluid
in die Druckkammern 51a, 52a einströmt, sowie
abstromseitige Spulen 3A, 4A zum Umschalten der Strömungsrichtung
des Druckfluids derart, daß Fluid aus
den Druckkammern 51a bzw. 52a ausströmt. Ferner
besitzt das gegendruckseitige Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 22 eine
zustromseitige Spule 5B zum Umschalten der Strömungsrichtung des
Druckfluids derart, daß Fluid
in die Gegendruckkammern 51b, 52b einströmt, sowie
eine abstromseitige Spule 5A zum Umschalten der Strömungsrichtung
des Druckfluids derart, daß Fluid
aus den Gegendruckkammern 51b, 52b ausströmt.
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Im
folgenden wird die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels erläutert.
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1 zeigt
den Zustand, wenn keine Druckleistung aufgebracht ist, wobei die
abstromseitigen Spulen 3A, 4A des ersten und des
zweiten druckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 20, 21 sowie
die zustromseitige Spule 5B des gegendruckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 22 erregt
bzw. aktiviert sind, so daß Druckfluid aus
den Druckkammern 51a, 52a des ersten und des zweiten
Zylinderbereichs 51, 52 ausströmt und Druckfluid in die Gegendruckkammern 51b, 52b einströmt, so daß der erste
und der zweite Kolben 11, 19 an ihrer oberen Grenze
positioniert werden und dadurch auch die mit dem ersten Kolben 11 verbundene obere
Rollenelektrode 4 an ihrer oberen Grenze positioniert wird.
Im folgenden wird diese Position auch als ursprüngliche Position bezeichnet.
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Wenn
ausgehend von diesem Zustand eine niedrige Druckleistung erforderlich
ist, wird die zustromseititge Spule 3B des ersten druckseitigen Richtungsumschalt-Elektromgnetventils 20 aktiviert. Dadurch
fließt
Druckfluid in die Druckkammer 51a des ersten Zylinderbereichs 51,
und der erste Kolben 11 bewegt sich aufgrund der Differenz
zwischen diesem Druck und dem Druck in der Gegendruckkammer 51b nach
unten. Diese Druckdifferenz ist die Druckleistung, wobei durch Einstellen
des Drucks des ersten druckseitigen Druckauslaßventils 37 und des
gegendruckseitigen Druckauslaßventils 39 eine vorbestimmte
Druckleistung erzielt wird.
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2 zeigt den Rollenelektroden-Druckzylinder 10,
wobei 2(A) den Zustand desselben nach
dem vorstehend beschriebenen Vorgang (mit niedriger Druckleistung)
darstellt. Es ist nur der erste Kolben 11 in Betrieb; der
zweite Kolben 19 behält
seine ursprüngliche
Position bei.
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Wenn
eine hohe Druckleistung notwendig ist, werden der erste Kolben 11 und
der zweite Kolben 19 in der in 2(B) gezeigten
Weise gemeinsam nach unten bewegt, indem die zustromseitige Spule 3B des
ersten druckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 20,
die zustromseitige Spule 4B des zweiten druckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 21 sowie
die abstromseitige Spule 5A des gegendruckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 22 aktiviert
werden, um dadurch die damit verbundene obere Rollenelektrode 4 nach
unten zu bewegen. Diese Konstruktion ermöglicht eine Einstellung der
Druckleistung auf das Maximum durch Anheben des Ablaßdrucks
an dem ersten und dem zweiten druckseitigen Druckablaßventil 37, 38.
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Ausführungsbeispiel
2
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Die 4 und 5 zeigen die Konstruktion eines Rollenelektroden-Druckyzlinders
und die Steuerschaltungskonstruktion für eine Nahtschweißmaschine
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Während der
Scheibenelekroden-Druckzylinder 10 des ersten Ausführungsbeispiels
einen zweistufigen Kolben verwendet, wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein dreistufiger Kolben verwendet.
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Das
heißt,
ein dritter Kolben 23, der separat von dem ersten und dem
zweiten Kolben 11, 19 des ersten Ausführungsbeispiels
arbeitet, ist auf der der oberen Rollenelektrode 4 entgegengesetzten
Seite des zweiten Kolbens 19 in Reihe angeordnet, und ein hohler
dritter Zylinderbereich 54 ist zum Aufnehmen des dritten
Kolbens 23 in frei verschiebbarer Weise vorgesehen.
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Der
dritte Kolben 23 besitzt einen dritten Kolbenhauptkörper 23a,
der frei hin- und herbeweglich in den hohlen dritten Zylinderbereich 54 eingesetzt
ist, sowie eine dritte Kolbenstange 23b, die sich von dem dritten
Kolbenhauptkörper 23a in
Richtung nach unten erstreckt. Die dritte Kolbenstange 23b ragt über den
Boden des dritten Zylinderbereichs 54 hinaus in den zweiten
Zylinderbereich 52, und ihr unteres Ende ist in der Lage,
mit dem zweiten Kolbenhauptkörper 19a in
Berührung
zu treten.
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Der
dritte Zylinderbereich 54 ist unterteilt in eine Druckkammer 54a auf
der der oberen Rollenelektrode 4 entgegengesetzten Seite
des dritten Kolbenhauptkörpers 23a sowie
in eine Gegendruckkammer 54b auf derselben Seite wie die
obere Rollenelektrode 4. Ferner ist ein drittes druckseitiges
Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 24 vorgesehen, um
den Zustrom und den Abstrom von Druckfluid von der Druckquelle 53 zu
der Druckkammer 54a des dritten Zylindebereichs 54 zu
steuern, und ferner ist ein drittes druckseitiges Druckablaßventil 40 zwischen dem
dritten druckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 24 und
der Druckquelle 53 angeordnet.
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Die
Gegendruckkammer 54b des dritten Zylinderbereichs 54 wird
zusammen mit den Gegendruckkammern 51b, 52b des
ersten und des zweiten Zylinderbereichs 51, 52 durch
das gegendruckseitige Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 22 und
das gegendruckseitige Druckablaßventil 39 gesteuert, wie
diese vorstehend erwähnt
wurden.
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Ferner
besitzt das dritte druckseitige Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 24 ebenfalls
eine zustromseitige Spule 6B zum Umschalten der Strömungsrichtung
des Druckfluids derart, daß Fluid
in die Druckkammer 54a einströmt, sowie eine abstromseitige
Spule 6A zum Umschalten der Strömungsrichtung des Druckfluids
derart, daß Fluid
aus der Druckkammer 54a ausströmt.
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Im
folgenden wird die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels erläutert.
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4 zeigt
den Zustand, wenn keine Druckleistung aufgebracht wird, wobei die
abstromseitigen Spulen 3A, 4A, 6A des
ersten, zweiten und dritten druckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 20, 21, 24 und
die zustromseitige Spule 5B des gegendruckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 22 derart
aktiviert sind, daß Druckfluid aus
den Druckkammern 51a, 52a, 54a des ersten, zweiten
und dritten Zylinderbereichs 51, 52, 54 ausströmt und Druckfluid
in die Gegendruckkammern 51b, 52b, 54b einströmt. Infolgedessen
sind der erste, der zweite und der dritte Kolben 11, 19, 23 an
ihrer oberen Grenze positioniert, und die mit dem ersten Kolben 11 verbundene
obere Rollenelektrode 4 ist ebenfalls an ihrer oberen Grenze
angeordnet.
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Wenn
ausgehend von diesem Zustand eine niedrige Druckleistung benötigt wird,
wird die zustromseitige Spule 3B des ersten druckseitigen
Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 20 aktiviert. Dadurch
fließt
Druckfluid in die Druckkammer 51a des ersten Zylinderbereichs 51,
und der erste Kolben 11 bewegt sich aufgrund der Differenz
zwischen diesem Druck und dem Druck in der Gegendruckkammer 51b nach
unten.
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Bei
dieser Druckdifferenz handelt es sich um die Druckleistung, wobei
eine vorbestimmte Minimum-Druckleistung durch Einstellen des Drucks
des ersten druckseitigen Druckablaßventils 37 und des gegendruckseitigen
Druckablaßventils 39 erzielt wird.
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5 zeigt den Rollenelektroden-Druckzylinder 10,
wobei 5(A) den Zustand desselben nach
Ausführung
des vorstehend beschriebenen Vorgangs (mit niedriger Druckleistung)
veranschaulicht. Dabei ist nur der erste Kolben 11 in Betrieb;
der zweite und der dritte Kolben 19, 23 behalten
ihre ursprüngliche
Position bei.
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Wenn
die Aufbringung einer mittleren Druckleistung auf die Rollenelektrode
erforderlich ist, werden die zustromseitigen Spulen 3B, 4B des
ersten und des zweiten druckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 20, 21 aktiviert.
Dadurch strömt
Druckfluid in die Druckkammern 51a, 52a des ersten
und des zweiten Zylinderbereichs 51, 52 ein, und
der erste und der zweite Kolben 11, 19 bewegen sich
aufgrund der Differenz zwischen diesem Druck und dem Druck in den
Gegendruckkammern 51b, 52b nach unten.
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Die
Druckleistung wird dabei durch das erste und das zweite druckseitige
Druckablaßventil 37, 38 sowie
durch das gegendruckseitige Druckablaßventil 39 eingestellt.
Der Betriebszustand von jedem der Kolben ist derart, wie dies in 5(B) dargestellt ist, wobei die erzielte Druckleistung
die Summe aus der Druckleistung des ersten Kolbens 11 und
der Druckleistung des zweiten Kolbens 19 ist.
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Wenn
eine hohe Druckleistung notwendig ist, werden die zustromseitigen
Spulen 3B, 4B, 6B des ersten, zweiten
und dritten druckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 20, 21, 24 und
die abstromseitige Spule 5A des gegendruckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 22 aktiviert.
Dadurch strömt
Druckfluid in die Druckkammern 51a, 52a, 54a des
ersten, zweiten und dritten Zylinderbereichs 51, 52, 54 ein,
und Druckfluid strömt
aus den Gegendruckkammern 51b, 52b, 54b des
ersten, zweiten und dritten Zylinderbereichs 51, 52, 54 aus, und
der erste, zweite und dritte Kolben 11, 19, 23 bewegen
sich alle nach unten. Diese Konstruktion ermöglicht eine Einstellung der
Druckleistung auf ein Maximum durch Erhöhen des Ablaßdrucks
an dem ersten, zweiten und dritten druckseitigen Druckablaßventil 37, 38, 40.
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Diese
Konstruktion bleibt in ihrer Wirkung dieselbe, selbst wenn die Anzahl
von Kolbenstufen erhöht
wird.
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Ausführungsbeispiel
3
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6 zeigt
einen Rollenelektroden-Druckzylinder für eine Nahtschweißmaschine
gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung sowie eine Steuerschaltung dafür.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Feder 32 zwischen der oberen Rollenelektrode 4 und dem
am nähesten
bei der oberen Rollenelektrode 4 positionierten ersten
Kolben 11 angeordnet, so daß Änderungen in der Position oder
der Richtung der Druckbeaufschlagung auf die obere Rollenelektrode 4 relativ
zu der eingestellten Druckleistung des Rollenelektroden-Druckzylinders 10 während des Schweißvorgangs
durch Änderungen
in der Biegung bzw. dem Ausmaß der
Kompression der Feder 32 angepaßt werden können.
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Die
Feder 32 ist im Inneren des Rollenelektroden-Druckschafts 13 angebracht,
und wenn die obere Rollenelektrode 4 durch den Rollenelektroden-Druckzylinder 10 in
Druckbeaufschlagungsrichtung gedrückt wird, wird die Feder 32 durch
die Kolbenstange 11b des ersten Kolbens 11 mit
Druck beaufschlagt, und es kommt zu einem Biegen bzw. Zusammendrücken der
Feder.
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Einer
Bewegung der oberen Rollenelektrode 4 in vertikaler Richtung
während
des Schweißvorgangs
wird durch Zusammendrücken
und Auseinanderbewegen der Feder 32 entgegengewirkt. Somit steht
ein Mechanismus zur Verfügung,
der sich mit der vertikalen Bewegung der oberen Rollenelektrode 4 befaßt, um den
Einfluß des
Reibungswiderstands von dem Rollenelektroden-Druckzylinder 10 zu
vermeiden.
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Da
die übrige
Konstruktion sowie die Wirkungsweise derselben ebenso sind wie bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1, sind die
gleichen Bezugszeichen verwendet worden, wobei auf eine nochmalige
Erläuterung
derselben verzichtet wird.
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Ausführungsbeispiel
4
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7 zeigt
einen Rollenelektroden-Druckzylinder für eine Nahtschweißmaschine
gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sowie eine Steuerschaltung dafür.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Steuerschaltung als Druckwalzenzylinder-Steuereinrichtung
vorgesehen, wobei Druckfluid in die Druckseite und die Gegendruckseite
des Druckwalzenzylinders 30 eingeleitet wird, bevor die
Schweißverbindung 8 in 3 die Position der oberen Druckwalze 6 erreicht,
und wenn dann die Schweißverbindung 8 die
Position der oberen Druckwalze 6 erreicht, wird die Kraft
der oberen Druckwalze 6 dadurch auf die Schweißverbindung 8 aufge bracht,
daß das
Druckfluid von der Gegendruckseite des Druckwalzenzylinders 30 freigesetzt
wird.
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Der
Druckwalzenzylinder 30 ist mit einem frei hin- und herbeweglichen
Kolben 31 versehen. Der Kolben 31 weist einen
Kolbenhauptkörper 31a und eine
Kolbenstange 31b auf, die von dem Kolbenhauptkörper 31a in
Richtung nach unten ragt. Das Innere des Druckwalzenzylinders 30 ist
unterteilt in eine Druckkammer 30a auf der der oberen Druckwalze 6 entgegengesetzten
Seite des Kolbenhauptkörpers 31 sowie
in eine Gegendruckkammer 30b auf derselben Seite wie die
obere Druckwalze 6, und ferner ist er mit einem druckseitigen
Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 33 zum Steuern des
Zustroms und des Abstroms des Druckfluids von einer Druckquelle
(nicht gezeigt) zu der Druckkammer 30a sowie mit einem
gegendruckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 34 zum
Steuern des Zustroms und des Abstroms von Druckfluid von der Druckquelle
zu der Gegendruckkammer 30b versehen.
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Ein
Schnellauslaßventil 35 ist
in unmittelbarer Nähe
der Gegendruckkammer 30b des Druckwalzenzylinders 30 angeordnet,
wobei das Schnellauslaßventil 35 dafür verwendet
wird, ein Druckfluid, wie zum Beispiel Druckluft, von der Gegendruckseite
freizusetzen. Das druckseitige Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 33, das
gegendruckseitige Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 34 und
das Schnellauslaßventil 35 usw.,
die die Steuerschaltung bilden, bilden eine Druckwalzenzylinder-Steuereinrichtung.
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In
dem vierten Ausführungsbeispiel
wird zuerst die obere Druckwalze 6 abgesenkt, bevor sie
mit den Schweißelementen 1, 2 in
Berührung
tritt. Als nächstes
bewegt sich der C-förmige Rahmen 12 derart,
daß die
obere und die untere Druckwalze 6, 7 der oberen
und der unteren Rollenelektrode 4, 5 unmittelbar
nachfolgen. Dabei wird ein gesteuerter Fluiddruck in die Druckkammer 30a des
Druckwalzenzylinders 30 der oberen Druckwalze 6 eingeleitet. Gleichzeitig
wird Druckfluid mit einem geringfügig geringeren Druck als dem
Druck in der Druckkammer 30a in die Gegendruckkammer 30b des
Druckwalzenzylinders 30 eingeleitet.
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Auf
diese Weise wird die Druckleistung der oberen Druckwalze 6 auf
ihre extreme Grenze abgesenkt, und in diesem Zustand wird die obere
Druckwalze 6 bis zu der Hubgrenze des Druckwalzenzylinders 30 oder
bis zur Berührung
der unteren Druckwalze 7 durch die obere Druckwalze 6 abgesenkt. Die
obere Druckwalze 6 bewegt sich dann auf die Schweißelemente 1, 2.
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Wie
in 7 gezeigt, wird zu diesem Zeitpunkt der Druck
durch das Umschalten der Spule des gegendruckseitigen Richtungsumschalt-Elektromagnetventils 34 abgelassen,
und eine Spuleneinrichtung 35a in dem Schnellauslaßventil 35,
das in unmittelbarer Nähe
der Gegendruckkammer 30b auf der Gegendruckseite des Druckwalzenzylinders 30 angeordnet
ist, wird durch den Gegendruck auf der Ablaßseite bewegt und treibt Gas
aus, so daß der
Druck auf der Gegendruckseite rasch absinkt und eine vorbestimmte
Druckleistung auf die obere Druckwalze 6 wirkt.
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Ähnliche
Wirkungen lassen sich dadurch erzielen, daß man das gegendruckseitige
Richtungsumschalt-Elektromagnetventil 34 anstatt des Schnellauslaßventils 35 in
unmittelbarer Nähe
des Druckwalzenzylinders 30 anordnet.
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Ferner
kann in jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele als Druckfluid Gasdruck,
wie zum Beispiel durch Luft, oder Hydraulikdruck, wie zum Beispiel Öldruck,
verwendet werden. Ferner kann der Rollenelektroden-Druckzylinder des
ersten Ausführungsbeispiels
bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele als Rollenelektroden-Druckzylinder
verwendet werden.
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Wie
vorstehend erläutert,
besitzt eine Nahtschweißmaschine
gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung Rollenelektroden zum Aufbringen
von Druck auf einen Überlappungsbereich,
in dem Ränder
von zu verschweißenden
Elementen einander überlappen,
sowie zum Verschweißen
des Überlappungsbereichs
durch Zuführen
von elektrischem Strom zu diesen bei Bewegung derselben; sowie einen
Rollenelektroden-Druckzylinder zum Erzeugen einer Kraft zum Drücken der
Rollenelektroden gegen den Überlappungsbereich
der zu verschweißenden
Elemente, wobei der Rollenelektroden-Druckzylinder folgendes aufweist:
eine Vielzahl von Kolben, von denen jeder in der Lage ist, separat zu
arbeiten, und die in Richtung der Druckbeaufschlagung auf die Rollenelektroden
derart in Reihe angeordnet sind, daß sie einander frei berühren; sowie
eine Vielzahl von Zylinderbereichen zum Unterbringen der Kolben,
wobei die Druckleistung des Scheibeneletroden-Druckzylinders in
mehreren Stufen einstellbar ist, indem die Kolben in dem von den Rollenelektroden
abgelegenen Ende in geeigneter Weise mit dem bzw. den Kolben in
dem benachbarten Ende in Berührung
treten können,
so daß sie
zusammen arbeiten und die Druckleistung eines jeden der Kolben zusammenaddiert
wird.
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Da
der in mehreren Stufen ausgebildete Kolben somit nur teilweise zum
Einsatz kommt, wenn eine niedrige Druckleistung auf die Rollenelektrode aufgebracht
wird, ist die Reibungskraft der nicht zum Einsatz kommenden Kolbendichtung
bzw. Kolbenpackung usw. eliminiert, so daß eine Reduzierung von Schwankungen
in der Druckleistung aufgrund von Reibung während des Schweißvorgangs
ermöglicht wird.
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Da
ferner der Durchmesser des Rollenelektroden-Druckzylinders im Vergleich
zu einem einstufigen Modell reduziert ist, ist die Druckschwankung
pro Druckeinstellungseinheit geringer, so daß sich die Einstellgenauigkeit
der Druckleistung verbessern läßt. Da weiterhin
eine Vielzahl von Kolben in dem Rollenelektroden-Druckzylinder voneinander
getrennt vorgesehen sind und diese unabhängig voneinander arbeiten können, ist
eine Bearbeitungsgenauigkeit, wie zum Beispiel eine Konzentrizität der Kolben,
nicht absolut notwendig.
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Gemäß einer
speziellen Ausführungsform der
Nahtschweißmaschine
kann ferner eine Feder zwischen den Rollenelektroden und dem am
nähesten
bei den Elektroden befindlichen Kolben angeordnet sein, damit Schwankungen
in der Position der Rollenelektroden in Richtung der Druckbeaufschlagung
während
des Schweißvorgangs
relativ zu der eingestellten Druckleistung des Rollenelektroden-Druckzylinders
durch Änderungen
in der Biegung der Feder angepaßt
bzw. aufgenommen werden können.
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Selbst
wenn ein geringes Ausmaß an
vertikaler Bewegung der Rollenelektroden während des Schweißvorgangs
auftritt, wird die Bewegung somit durch die Elastizität der Feder
aufgenommen, die näher
bei der Rollenelektrode als der Rollenelektroden-Druckzylinder ist,
so daß die
Notwendigkeit für eine
vertikale Bewegung des Rollenelektroden-Druckzylinders eliminiert
wird und dadurch Schwankungen in der Druckleistung der Rollenelektrode
aufgrund von Schwankungen in der Reibungskraft abgeschwächt werden.
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Eine
Nahtschweißmaschine
gemäß einem weiteren
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besitzt Rollenelektroden
zum Aufbringen von Druck auf einen Überlappungsbereich, in dem
Ränder
von zu verschweißenden
Elementen einander überlappen,
sowie zum Verschweißen
des Überlappungsbereichs
durch Zuführen
von elektrischem Strom zu diesen unter Bewegung derselben; einen
Rollenelektroden-Druckzylinder zum Erzeugen einer Kraft zum Drücken der
Rollenelektroden gegen den Überlappungsbereich
der zu verschweißenden
Elemente; eine Druckwalze zum Verdichten einer durch die Rollenelektroden
herge stellten Schweißverbindung durch
zusätzliche
Aufbringung von Druck; und einen Druckwalzenzylinder zum Erzeugen
einer Kraft zum Drücken
der Druckwalze gegen die Schweißverbindung,
mit einer Druckwalzenzylinder-Steuereinrichtung zur Ermöglichung
der Aufbringung der Kraft der Druckwalze auf die Schweißverbindung
durch Einleiten von Druckfluid in die Druckseite und die Gegendruckseite
des Druckwalzenzylinders, bevor die Druckwalze die Position der
Schweißverbindung
erreicht, sowie durch Ablassen des Druckfluids von der Gegendruckseite
des Druckwalzenzylinders, wenn die Druckwalze die Position der Schweißverbindung erreicht.
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Wenn
die Druckwalze an den Schweißelementen
angreift, ist somit die Druckleistung von der Druckwalze extrem
gering, so daß der
Druckwalze ein leichtes Angreifen an den Schweißelementen ermöglicht ist.
Da ferner das Volumen der Luft auf der Gegendruckseite des durckbeaufschlagten
Druckwalzenzylinders gering ist, läßt sich der Vorgang des Entfernens
des Drucks von der Gegendruckseite rasch ausführen. Ein Verschweißen ist
somit praktisch ausgehend von dem Rand der zu verschweißenden Elemente
ermöglicht.
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Gemäß einer
speziellen Ausführungsform der
Nahtschweißmaschine
kann ein Schnellauslaßventil
in unmittelbarer Nähe
des Druckwalzenzylinders angeordnet sein, und das Druckfluid kann
unter Verwendung des Schnellauslaßventils von der Gegendruckseite
abgelassen werden. Die zeitliche Verzögerung vor dem Einsetzen der
Druckbeaufschlagung durch die Druckwalze läßt sich somit verkürzen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Nahtschweißmaschine
kann ferner der Rollenelektroden-Druckzylinder gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung als Rollenelektroden-Druckzylinder
der Nahtschweißmaschine
verwendet werden. Somit lassen sich gleichzeitig eine Verbesserung
der Einstellgenauigkeit der für
den Rollenelektroden-Druckzylinder spezifischen Druckleistung sowie
eine Verkürzung
der zeitlichen Verzögerung
vor dem Einsetzen der für
die Druckwalze spezifischen Druckbeaufschlagung verwirklichen.