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Die
Erfindung betrifft eine Herstelleinrichtung für Trennwerkzeuge
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus
der Praxis sind Herstelleinrichtungen für Trennwerkzeuge
bekannt, bei denen das Trennwerkzeug aus einem Grundträger
und ein oder mehreren Trennsegmenten gefügt wird, wobei
die Trennsegmente per Laserschweißen am Grundträger
befestigt werden. Beim Laserschweißen werden die Materialien
der zu fügenden Bauteile lokal aufgeschmolzen und bilden
eine gemeinsame flüssige Phase, die sodann erstarrt. Damit
es nicht zu einer übermäßigen Versprödung
der Materialien und insbesondere der Schweißverbindung
kommt, müssen die Trennsegmente im Fußbereich
eine Werkstoffzusammensetzung aufweisen, die auf das Material des
Grundkörpers abgestimmt ist und eine gute Schweißeignung gewährleistet.
Insbesondere harte Schleif- oder Schneideartikel wie beispielsweise
Diamant oder Korund, die dem Trennsegment die nötige Härte
verleihen, haben eine stark versprödende Wirkung auf die Schweißstelle.
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Bei
den bekannten Herstelleinrichtungen ist es daher notwendig, Trennsegmente
zu verwenden, die aus mehreren Materialschichten aufgebaut sind, wobei
der zu verschweißende Fußbereich der Trennsegmente
eine zum Laserschweißen geeignete Werkstoffzusammensetzung
aufweist und im wesentlichen frei ist von harten Partikeln wie Diamant oder
Korund. Die übrigen Bereiche des Trennsegments und insbesondere
die zum Werkzeugeingriff verwendeten Außenbereiche bestehen
i. d. R. aus einer anderen Werkstoffzusammensetzung als der Fußbereich.
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Günstige,
aus einem homogenen Material bestehende Trennsegmente können
mit den bekannten Herstelleinrichtungen nicht gefügt werden.
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Die
US 4,188,524 A offenbart
ein Verfahren, bei dem auf ein Sägeblatt eine Schneidzahnspitze durch
Hartlöten aufgebracht wird. Zum Vorwärmen der
Lötstelle werden Elektroden benutzt.
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Kondensatorentladungs-Schweißeinrichtungen
sind an sich bekannt, z. B. aus der
DE 10 2006 033 604 B4 .
Die dort gezeigte Schweißeinrichtung weist einen Kurbelantrieb
als Vorschubeinrichtung auf und ist zum Schweißen von Blechpaarungen
ausgebildet. Sie ist nicht dazu vorgesehen und auch nicht geeignet,
um Schneidsegmente an einem Grundkörper für ein
Trennwerkzeug anzuschweißen.
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Die
DE 10 2006 006 400
A1 beschäftigt sich mit dem Verschweißen
eines Bodens mit einem Zylinder eines Schwingungsdämpfers,
wobei zur Vermeidung von Schweißspritzern ein Mittelfrequenzschweißverfahren
angewendet wird, das sich durch geringe Schweißströme
und eine lange Schweißzeit auszeichnet.
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Die
nachveröffentlichte
DE 10 2007 057 880 A1 zeigt ein Schweißverfahren
sowie ein Schweißverbindungssystem zum Befestigen von Schneidsegmenten
an einem Grundkörper eines Trennwerkzeugs durch elektrisches
Widerstandsschweißen. Während des Schweißvorgangs
wird das Material des Grundkörpers in zwei Stufen verflüssigt.
Die Schneidsegmente weisen an ihrer Unterseite Materialüberstände
auf, an deren Unterseite und im Kontakt mit dem Grundkörper
eine Stromeinschnürung ergibt. Im ersten Schweißschritt
schmilzt der Grundkörper nur im Bereich dieser Kontaktflächen
auf. Im zweiten Schritt werden auch die zwischen den Verbindungsstellen
liegenden Bereiche der Grundkörperstirnseite aufgeschmolzen,
wobei das Schneidsegment durch eine Anpresskraft in den Grundkörper eingepresst
und das aufgeschmolzene Material teilweise verdrängt wird.
Hierüber soll sich eine mäanderförmige
und über den Gesamtbereich der Schneidsegmentunterseite
vorhandene Schweißnaht ergeben.
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Die
EP 0 754 519 B1 beschäftigt
sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines Rotationswerkzeuges
durch Laserschweißen.
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Die
EP 1 389 503 B1 zeigt
ein aus einem Stahlband bestehendes Vormaterial für die
Herstellung eines Sägeblattes oder Sägebandes
auf, wobei an das Vormaterial in evtl. vorhandenen Vertiefungen Zahnspitzen
eingelegt und flächig mit dem Band verschweißt
werden.
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Die
JP 60 166 179 A offenbart
ein Punktschweißverfahren für Werkstücke
mit erheblich unterschiedlichen Schmelzpunkten, bei dem erst ein schwacher
und dann ein stärkerer Stromimpuls eingebracht wird.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Herstelleinrichtung
aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
Bei der beanspruchten Herstelleinrichtung erfolgt die Verbindung
zwischen dem Grundkörper und einem oder mehreren Trennsegmenten
durch elektrisches Widerstandspressschweißen, insbesondere
ein Impulsschweißverfahren wie Kondensatorentladungsschweißen oder
Mittelfrequenzschweißen. Durch die elektrischen Impulse
werden der Grundkörper und die Trennsegmente an der Verbindungsstelle
teigig und gehen eine feste Verbindung miteinander ein, ohne gänzlich
aufzuschmelzen. Die Verbindungsstelle ist entsprechend als Kondensatorentladungs-
oder Impulsschweißstelle ausgebildet. Das elektrische Kondensatorentladungsschweißen
oder ein anderes Impulsschweißen haben energetische Vorteile
und belasten das Trennwerkzeug bzw. dessen Grundkörper und
Trennelemente weniger als vorbekannte Schweißverfahren.
Insbesondere wird der Wärmeeintrag verringert. Die Maß-
und Formhaltigkeit des Trennwerkzeugs wird verbessert. Zudem kann
der Herstellungsprozess verkürzt und vereinfacht werden.
Auch der Fertigungsaufwand und die Kosten können gesenkt
werden.
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Die
Impulsschweißverfahren und insbesondere das Kondensatorentladungsschweißen
lassen sich auch mit harten Schleifpartikeln und insbesondere Diamant-
oder Korundpartikeln durchführen. Die Schweißverbindung
hat eine vergleichbare Festigkeit und Zähigkeit wie beim
vorbekannten Laserschweißen. Die Trennsegmente unterliegen
durch die Impulsschweißtechnik jedoch geringeren Anforderungen
und Belastungen, wobei das Material der Trennsegmente auch eine
höhere Homogenität haben kann. Insbesondere ist
bei den beanspruchten Trennsegmenten nicht mehr zwingend erforderlich, dass
der Fußbereich an der Verbindungsstelle von harten Schleifpartikeln,
insbesondere Diamantpartikeln, frei oder in deutlich verringertem
Maß dotiert ist.
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Für
das Impulsschweißen und insbesondere das Kondensatorentladungsschweißen
ist es günstig, wenn an der Verbindungsstelle eine Stromkonzentration
durch zahnartige, buckelartige oder sonstige die Kontaktfläche
verkleinernde Vorsprünge besteht, die am Trennsegment und/oder
am Grundkörper angeordnet sein können. Eine Zahnbildung
oder Rändelung am Trennsegment ist hierbei günstig.
Sie kann bereits bei der Produktion der Trennsegmente eingebracht
werden. Hierdurch können die Grundkörper eine
beliebige und nach anderen Kriterien optimierte Formgebung haben.
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Die
beanspruchte Herstelleinrichtung weist in einer bevorzugten Ausführungsform
eine Werkstückaufnahme mit einer Stellvorrichtung und einer Spannvorrichtung
auf. Durch die flexible Stellvorrichtung können Trennsegmente
und Grundkörper relativ zueinander positioniert werden.
Die Positionierung kann durch eine Steuerung automatisiert sein
und ermöglicht eine exakte Anstellung der Trennsegmente an
den Grundkörper und eine Anordnung der Trennsegmente auf
dem Grundkörper in beispielsweise gleichmäßiger
Verteilung oder einer Anordnung mit vordefiniertem und ggf. funktionsoptimiertem
Versatz oder mit einer Verzahnung.
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Die
Elektroden der Schweißvorrichtung sind bevorzugt als Zangenelektrode
und Anlageelektrode ausgebildet. Eine Zangenelektrode kann bevorzugt ein
oder mehrere Trennsegmente mit Klemmkraft und/oder formschlüssig
aufnehmen. Die Zangenelektrode kann dabei an die Form der Trennsegmente
angepasst sein. Auch die Anlageelektrode ist bevorzugt an die Form
des Grundkörpers angepasst und kontaktiert diesen in direkter
Nähe zur Schweißstelle. Es ist günstig,
den Grundkörper zusätzlich durch eine Spannvorrichtung
an die Anlageelektrode anzupressen.
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Die
Elektroden sind bevorzugt aus einem Material mit hoher elektrischer
Leitfähigkeit gefertigt und bilden im Kontaktbereich mit
dem Trennsegment bzw. dem Grundkörper eine große
Anlagefläche mit geringem elektrischen Kontaktwiderstand,
während in der Verbindungsstelle zwischen dem Fußbereich der
Trennsegmente und dem Grundkörper nur eine kleine Anlagefläche
besteht. Dies führt zu einer Stromkonzentration in der
Schweißstelle zwischen Trennsegment und Grundkörper,
wodurch die geometrische Ausbildung der Schweißlinse zwischen Trennsegment
und Grundkörper vorgegeben werden kann.
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Die
Güte der Schweißstelle kann zusätzlich positiv
beeinflusst werden, indem die Trennsegmente mittels der Stellvorrichtung
an den Grundkörper gepresst werden. Die Trennsegmente liegen
bei der Schweißung bevorzugt mit der Oberseite und den Seitenwänden
formschlüssig an der Zangenelektrode an. Zangenelektrode
und Anlageelektrode sind in direkter Nähe zur Schweißstelle
am Werkstück angelegt. Hierdurch ergibt sich ein kurzer
Stromfluss durch die Werkstückteile, wodurch diese nicht
unnötig erwärmt werden, sondern der Wärmeeintrag
im wesentlichen auf die Schweißstelle konzentriert bleibt.
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In
der beanspruchten Herstelleinrichtung können ein oder mehrere
Magazine zur Aufnahme von ein oder mehreren Trennsegmenten angeordnet sein.
Mittels der Magazine ist es möglich, ein oder mehrere Trennsegmente
beispielsweise mit einer Schub- oder Greifvorrichtung in die Zangenelektrode einzusetzen.
Dies ermöglicht eine schnelle Bestückung und somit
kurze Taktzeiten bei der Herstellung. Die Bestückung kann
zeitgleich mit einer Umpositionierung des Grundkörpers
durch die Stelleinrichtung erfolgen. Die Werkstücke und/oder
Magazine können von einer Handhabungseinrichtung in die
Herstelleinrichtung bzw. die Werkstückaufnahme eingesetzt werden,
wodurch der Produktionsablauf im Sinne einer Serienfertigung automatisiert
sein kann. Hierzu kann die Steuerung der Herstellungseinrichtung
mit einer Steuerung der Handhabungseinrichtung verbunden sein.
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Die
beanspruchte Herstelleinrichtung ist bevorzugt zur Produktion von
Bohrkronen, Schneidscheiben, Schneidseilen oder Sägen ausgebildet. Die
Grundkörper können beliebige Geometrien aufweisen.
Ein homogener Materialaufbau der Trennsegmente ist günstig
aber nicht zwingend. Es können auch inhomogene Trennsegmente
eingesetzt werden, die z. B. im Fußbereich oder Verbindungsbereich
eine geringere Konzentration an harten Schleifpartikeln aufweisen,
als in dem zum Werkzeugeingriff vorgesehenen Randbereich. Es können
natürlich auch Trennsegmente verwendet werden, die im Bereich
der Schweißstelle keine harten Schleifpartikel aufweisen
und beispielsweise eine mehrschichtige Materialkomposition besitzen.
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Bei
einer Ausführungsform der Herstellungseinrichtung zur Produktion
von Bohrkronen kann die Werkzeugaufnahme für Trennwerkzeuge
mit rohrförmigem oder zylindrischem Grundkörper
optimiert sein. Hierbei wird die Spanneinrichtung bevorzugt durch
eine Gliederkette und/oder Rollenkette gebildet, die halbkreisförmig
um einen an der Anlageelektrode positionierten Grundkörper
gelegt und gespannt werden kann. Die Anlageelektrode ist in ihrer Form
an den rohrförmigen oder zylindrischen Grundkörper
angepasst und verfügt beispielsweise über eine
Kontaktfläche in Form eines Zylinderschalensegments. Durch
die Spannung der Gliederkette wird eine Einleitung der Presskraft
in einer Vielzahl von Kontaktpunkten zwischen der Gliederkette und
dem Grundkörper ermöglicht. Hierdurch wird der
Grundkörper in definierter und gleichmäßiger
Weise an die Anlageelektrode gepresst, ohne dabei die Führung des
Grundkörpers zu beeinträchtigen.
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Die
Stelleinrichtung kann beispielsweise mit einem Stellantrieb im Form
eines Servomotors den Grundkörper durch Verdrehen relativ
zur Zangenelektrode und dem darin befindlichen Trennsegment positionieren.
Durch die Verwendung einer Gliederkette mit einzelnen um ihre Lagerachse
drehbaren Kettensegmenten kann bei nur leichter Entlastung der gespannten
Gliederkette der Grundkörper für den nächsten
Schweißvorgang positioniert werden, wobei der Grundkörper
stets durch die Anlage an der Anlageelektrode geführt bleibt.
Dies ermöglicht eine schnelle und genaue Positionierung.
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Bei
einer Ausführungsform der Herstelleinrichtung zur Produktion
von Trenn- oder Sägescheiben sowie Sägeblättern
oder Sägebändern hat der Grundkörper
des Trennwerkzeugs eine im wesentlichen ebene Form. In diesem Fall
kann die Spanneinrichtung als flache Spannpratze oder als Rollenpaket ausgeführt
sein. Die Positionierung des Grundkörpers durch die Stelleinrichtung
erfolgt auch hier bevorzugt bei leichter Entlastung der Spannvorrichtung mittels
einer Dreh- oder Schubbewegung. Der Grundkörper kann auch
hier stets in Kontakt mit der Anlageelektrode bleiben.
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Bei
einer Ausführung der Herstelleinrichtung zur Produktion
von Säge- oder Trennseilen sind entsprechende Ausformungen
der Werkzeugaufnahme vorgesehen.
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In
den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Es zeigen:
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1:
eine schematische Seitenansicht einer Herstelleinrichtung in einer
Ausführungsform zur Produktion von Bohrkronen,
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2:
eine gebrochene Seitenansicht eines Werkstücks mit rohrförmigem
Grundkörper,
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3:
eine Ansicht von drei Trennsegmenten von unten gemäß Schnittlinie
III-III aus 2,
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4:
eine teilweise geschnittene Ansicht einer Stellvorrichtung im Eingriff
mit einem Grundkörper gemäß Schnittlinie
IV-IV aus 2,
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5:
eine schematische Ansicht einer Zangenelektrode und eines Magazins,
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6:
eine schematische Ansicht einer Zangenelektrode mit darin aufgenommenen
Trennsegmenten,
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7:
eine Draufsicht und Seitenansicht einer Gliederkette,
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8:
eine Draufsicht auf einen Grundkörper in Schweißposition,
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9:
eine geschnittene Seitenansicht eines Grundkörpers in Schweißposition
gemäß Schnittlinie IX-IX aus 8,
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10:
eine schematische Darstellung des Stromflusses während
eines Schweißprozesses gemäß Ausschnitt
X aus 9,
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11:
eine Front- und Seitenansicht eines Trennsegments für Bohrkronen,
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12:
eine Untersicht auf Fußbereiche eines Trennsegmentes,
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13:
drei geschnittene Darstellungen von Trennsegmenten,
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14:
eine perspektivische Darstellung eines Trennsegments,
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15:
eine Draufsicht auf ein Trennwerkzeug in Form einer Schneidscheibe,
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16:
eine geschnittene und gebrochene Darstellung einer Schneidscheibe
gemäß Schnittlinie XVI-XVI aus 15,
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17:
eine Seitenansicht eines Trennsegments für Schneidscheiben.
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Die
Erfindung betrifft eine Herstelleinrichtung (1) zur Herstellung
von Trennwerkzeugen (21) aus einem Grundkörper
(22) und ein oder mehreren Trennsegmenten (27).
Die Trennwerkzeuge (21) können in Form von Bohrkronen
mit im wesentlichen zylindrischem oder rohrförmigem Grundkörper,
in Form von Trennscheiben mit im wesentlichen kreisscheibenförmigem
Grundkörper oder in Form von Sägen mit im wesentlichen
band- oder plattenförmigem Grundkörper ausgebildet
sein. Sie können weiterhin als Trennseile mit im wesentlichen
seil-, kabel- oder kettenförmigem Grundkörper
ausgebildet sein. Die Trennwerkzeuge (21) können
auch andere Formen und andere Grundkörper (22)
haben.
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In
den Zeichnungen ist eine Herstelleinrichtung (1) in einer
möglichen Ausführungsform zur Produktion von Trennwerkzeugen
(21) in Form von Bohrkronen mit rohrförmigem Grundkörper
(22) dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform
beschränkt, sondern beinhaltet auch entsprechende Ausführungsformen
der Herstelleinrichtung (1) zur Produktion von Trennwerkzeugen
(21) mit anderer Formgebung.
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Die
Herstellung eines Trennwerkzeugs (21) erfolgt durch Anschweißen
von ein oder mehreren Trennsegmenten (27) an einem Grundkörper
(22). Die Herstelleinrichtung (1) verfügt über
eine Schweißvorrichtung (2) sowie eine Werkzeugaufnahme
(4). Die Schweißeinrichtung (2) weist
bevorzugt zwei Elektroden (11) in Form einer Zangenelektrode (12)
und einer Anlageelektrode (13) auf. Die Elektroden (11)
sind an die Form der Trennsegmente (27) und des Grundkörpers
(22) angepasst.
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Die
Werkzeugaufnahme (4) weist bevorzugt eine Spannvorrichtung
(5) und eine Stellvorrichtung (7) auf. Mittels
der Spannvorrichtung (5) kann ein Grundkörper
(22) auf eine Anlageelektrode (13) gepresst werden.
Durch die Stellvorrichtung (7) kann eine relative Positionierung
von Grundkörper und ein oder mehreren anzuschweißenden
Trennsegmenten (27) erfolgen. Die Stellvorrichtung (7)
weist hierzu ein oder mehrere Stellantriebe (8) sowie ein
oder mehrere Vorschubantriebe (9) auf.
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Die
Schweißeinrichtung (2) ist zum elektrischen Widerstandspressschweißen,
insbesondere zum Impulsschweißen wie beispielsweise Kondensatorentladungsschweißen
oder Mittelfrequenzschweißen ausgebildet. Sie weist eine
Schweißstromquelle (3) auf und ist mit einem Netzanschluss
(42) verbunden. Die Schweißstromquelle (3)
kann über ein oder mehrere Gleichrichter (15)
und ein oder mehrere Energiespeicher beispielsweise in Form von
Kondensatoren (14) verfügen. Die Schweißstromquelle
(3) ist über Leitungen (16) mit dem Netzanschluss
(42) einerseits und den Elektroden (11, 12, 13)
andererseits verbunden.
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Die
Herstelleinrichtung (1) weist bevorzugt eine Steuerung
(10) auf, welche die Schweißvorrichtung (2)
und/oder die Spannvorrichtung (5) und/oder die Stellvorrichtung
(7) kontrolliert. Die Steuerung (10) kann ein
oder mehrere Schnittstellen zu externen Produktionsanlagen und/oder
einer Handhabungseinrichtung (nicht dargestellt) aufweisen und mit
diesen verbunden sein.
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Wie
in 2 dargestellt, können ein oder mehrere
Trennsegmente (27) in gleichmäßiger oder beispielsweise
vordefiniert versetzter Anordnung an einen Grundkörper
(22) gefügt werden. Der Grundkörper (22)
kann ein oder mehrere Ausnehmungen (26) aufweisen, in die
beispielsweise ein oder mehrere Führungen (25)
der Stellvorrichtung (7) eingreifen. Mittels der Stellvorrichtung
(7) kann eine relative Positionierung des Grundkörpers
(22) und der Schneidsegmente (27) erfolgen, wobei
bevorzugt der Grundkörper (22) in geeignete Lage
unter die Zangenelektrode (12) gedreht wird und ein in
der Zangenelektrode (12) aufgenommenes Trennsegment (27)
quer zur Drehrichtung zugeführt wird. Je nach Ausführungsform
der Herstelleinrichtung (1) sind die Stellvorrichtung (7)
und die Stell- und Vorschubantriebe (8, 9) dazu
ausgebildet, ein oder mehrachsige Rotations- und/oder Translationsbewegungen
von Grundkörper (22) und/oder Trennsegmenten (27)
zu bewirken. In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß 1 bis 9 wird
ein rohrförmiger Grundkörper (22) durch
einen Stellantrieb (8) drehend positioniert. Die Stellvorrichtung
(7) weist dazu einen Drehteller mit Führungen
(25) auf, welche gemäß 2 und 4 in
Ausnehmungen (26) des Grundkörpers (22) eingreifen.
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In
der genannten Ausführungsform ist die Zangenelektrode (12)
durch einen Vorschubantrieb (9) längs zur Schweißrichtung
an den Grundkörper (22) anstellbar. Gemäß 6 ist
ein Schneidsegment (27) in der Zangenelektrode (12)
formschlüssig und mit Klemmkraft (20) aufnehmbar.
Die Zangenelektrode (12) ist zur Feinpositionierung von
Trennsegmenten (27) am Grundkörper (22)
in mindestens zwei Achsen quer zur Schweißrichtung beweglich und
drehbar angeordnet.
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Die
Herstelleinrichtung (1) kann ein oder mehrere Magazine
(17) zur Speicherung von Trennsegmenten (27) aufweisen.
Die Trennsegmente (27) sind beispielsweise über
eine Schub- oder Greifeinrichtung (nicht dargestellt) in die Zangenelektrode (12)
einsetzbar. In der dargestellten Ausführungsform ist ein
Magazin (17) seitlich neben der Zangenelektrode (12)
angeordnet, aus dem mittels einer Schubbewegung ein Trennsegment
(27) in die Zangenelektrode (12) eingelegt und
von dieser gegriffen wird.
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Gemäß 7 bis 9 weist
die Spannvorrichtung (5) in der gezeigten Ausführungsform
eine Gliederkette (6) auf. Die Gliederkette (6)
hat um ihre Aufnahme drehbar gelagerte Kettensegmente oder Kettenglieder.
Die Enden der Gliederkette (6) sind auf Wickeln (nicht
dargestellt) gelagert und um Umlenkrollen (nicht dargestellt) geführt.
Die Gliederkette (6) ist bevorzugt halbkreisförmig
um den Grundkörper (22) des Trennwerkzeugs (21)
geführt und spannbar. Durch ein beispielsweise momentengesteuertes
Drehen der Wickel kann die Gliederkette (6) mit definierter
Kraft gespannt werden. Die Spannvorrichtung (5) kann hierfür
geeignete Antriebe, beispielsweise als hydraulische, pneumatische
oder elektrische Antriebe aufweisen. Im Kontaktbereich zwischen
Grundkörper (22) und Gliederkette (6)
entsteht eine über mehrere Anlagepunkte verteilte Krafteinleitung,
welche zu einer Anpressung des Grundkörpers (22)
an die Anlageelektrode (13) führt. Die Anlageelektrode (13)
ist an die Form des Grundkörpers (22) angepasst
und weist beispielsweise eine Kontaktfläche in Form eines
Zylinderschalensegmentes auf. Bei einer Spannung der Gliederkette
(6) wird der Grundkörper (22) durch die
Form der Anlageelektrode (13) geführt und positioniert,
wobei die Führung vorteilhafterweise nicht durch die Presskraft
(19) bzw. die Spannkraft der Gliederkette (6)
beeinträchtigt wird. Zwischen dem Grundkörper
(22) und der Anlageelektrode (13) entsteht eine
gleichmäßige Flächenanlage.
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Wie
in 9 dargestellt, weist die Zangenelektrode (12)
in der beschriebenen Ausführungsform einen festen und einen
beweglichen Teil auf. Ein Trennsegment (27) liegt im Bereich
der Oberseite (31) und im Bereich der Seitenwände
(33) an der Zangenelektrode (12) flächig
an. Das Trennsegment (27) kann zusätzlich mit
einer Klemmkraft (20) in der Zangenelektrode (12)
eingespannt sein. Durch diese Anordnung ergibt sich eine bevorzugt
gleichmäßige Flächenanlage zwischen dem
Trennsegment (27) und der Zangenelektrode (12)
unter Bildung einer großen elektrischen Kontaktfläche.
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Während
eines Schweißvorganges wird ein Trennsegment (27)
bevorzugt im Bereich der Verbindungsstelle (24) auf den
Grundkörper (22) gepresst. Die dafür
nötige Presskraft (18) wird durch einen Vorschubantrieb
(9) der Stellvorrichtung (7) aufgebracht. Die
Anpressung der Trennsegmente (27) an den Grundkörper
(22) begünstigt eine gleichmäßige
Kontaktierung zwischen Trennsegment (27) und Grundkörper
(22) im Bereich der Verbindungsstelle (24).
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In 10 ist
der Stromfluss (41) durch Leitungen (16), Elektroden
(11, 12, 13) sowie durch die Schweißstelle
(24) zwischen Trennsegment (27) und Grundkörper
(22) dargestellt. Anhand der Beabstandung der Linien des
Stromflusses (41) ist die Stromdichte in den jeweiligen
Bauteilen (11, 12, 13) und im Werkstück
(22, 27) schematisch dargestellt. Je enger die
Linien beieinander liegen, desto höher ist die Stromdichte,
während bei einer größeren Beabstandung
der Linien eine geringere Stromdichte vorliegt. Die Kontaktfläche
zwischen Trennsegment (27) und Grundkörper (22)
im Bereich der Verbindungsstelle (24) ist kleiner als die
jeweiligen Kontaktflächen zwischen Trennsegment (27)
und Zangenelektrode (12) sowie zwischen Grundkörper
(22) und Anlageelektrode (13). Hierdurch entsteht
eine Konzentration des Stromflusses (41) im Bereich der
Verbindungsstelle (24) zwischen Trennsegment (27)
und Grundkörper (22). Dies führt zu einer
definierten Ausbildung der Schweißstelle in diesem Bereich.
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Die
Schweißstelle (24) ist bevorzugt gleichmäßig über
die Anlagefläche zwischen Trennsegment (27) und
Grundkörper (22) ausgebildet. Die Stromkonzentration
kann durch eine Rändelung oder durch Bildung von Vorsprüngen
oder Zähnen an der Unterseite (32) eines Trennsegments
(27) noch erhöht werden. Die Trennsegmente (27)
können auch Fasen (36) oder Füße
(35) mit spezieller Formgebung aufweisen.
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Je
nach Einsatzbereich und Ausführungsform des Trennwerkzeugs
(21) können die Trennsegmente (27) unterschiedliche
Formen, Materialzusammensetzungen, Größen und
Oberflächenstrukturen haben. Sie können durch
eine Wölbung (37) an die Form des Grundkörpers
(22) angepasst sein oder als gerade Körper mit
Quader- oder Prismen- oder Pyramidenform vorliegen.
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Gemäß 13 haben
die Trennsegmente (27) bevorzugt eine homogene Materialzusammensetzung
beispielsweise aus einer Matrix (40) mit darin enthaltenen
harten Partikeln (39). Sie können jedoch auch
einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen, wobei sich die Materialzusammensetzungen
im Mittelbereich (29) und in den Randbereichen (30)
unterscheiden können. Der Segmentkörper (28)
des Trennsegments (27) kann in einem Sinterprozess gefertigt
sein. Die Trennsegmente (27) können im Bereich
einer oder mehrerer Seitenwände (33) eine waffelartige
Außenstruktur oder Einkerbungen und an den Kantenbereichen
(38) Fasen, Einkerbungen oder Radien aufweisen.
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Die
Trennsegmente (27) können am Grundkörper
(22) auf Lücke oder direkt aneinander stoßend,
sowie längs oder quer zueinander in Reihe oder mit Versatz
angeordnet sein. Der Grundkörper (22) kann zwischen
zwei Trennsegmenten (27) Ausnehmungen (26) aufweisen,
die beispielsweise zu einer Entlastung der Schweißstelle
während des Werkzeugeingriffs oder zur Kühlung
beitragen.
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Abwandlungen
der beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener
Weise möglich. Die Spanneinrichtung kann in anderer Form
ausgeführt sein, beispielsweise als Gurt, Rollenkette, Spannpratze
oder als Spannzylinder. Insbesondere können die Einzelmerkmale
der verschiedenen Varianten beliebig miteinander kombiniert und
untereinander vertauscht werden. Ferner sind andere Formgebungen
und Bauformen der Herstelleinrichtung (1) möglich,
mit denen andere Formen von Trennwerkzeugen (21) produziert
werden können.
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- 1
- Herstelleinrichtung
- 2
- Schweißvorrichtung
- 3
- Schweißstromquelle
- 4
- Werkstückaufnahme
- 5
- Spannvorrichtung
- 6
- Gliederkette
- 7
- Stellvorrichtung
- 8
- Stellantrieb
- 9
- Vorschubantrieb
- 10
- Steuerung
- 11
- Elektrode
- 12
- Zangenelektrode
- 13
- Anlageelektrode
- 14
- Kondensator/Energiespeicher
- 15
- Gleichrichter
- 16
- Leitung
- 17
- Magazin
- 18
- Presskraft
in Schweißrichtung
- 19
- Presskraft
quer zur Schweißrichtung
- 20
- Klemmkraft
- 21
- Werkstück/Trennwerkzeug
- 22
- Grundkörper/Träger/Stammblatt/Grundseil
- 23
- Randbereich/Umfang
- 24
- Verbindungsstelle/Schweißstelle
- 25
- Führung
- 26
- Ausnehmung
- 27
- Trennsegment
- 28
- Segmentkörper
- 29
- Mittelbereich
- 30
- Randbereich
- 31
- Oberseite
- 32
- Unterseite
- 33
- Seitenwand
- 34
- Vorsprung,
Zahn, Rändelung
- 35
- Fuß/Anlagefläche/Vorsprung
- 36
- Fase
- 37
- Wölbung
- 38
- Kantenbereich
- 39
- harter
Partikel
- 40
- Matrix
- 41
- Stromfluss
- 42
- Netzanschluss
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4188524
A [0005]
- - DE 102006033604 B4 [0006]
- - DE 102006006400 A1 [0007]
- - DE 102007057880 A1 [0008]
- - EP 0754519 B1 [0009]
- - EP 1389503 B1 [0010]
- - JP 60166179 A [0011]