DE2163014A1 - Verfahren zum Verschweißen von Metallstreifen und Bandstreifen-Abschmelzschweißmaschine zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

PATE N TA N WALTE

DlPU-ING. DR. IUR. DIPl .-IN'6.

VOLKER BUSSE DiETRICH BUSSE

45 Osnabrück , den 17. Dezember 1971 moserstrasse 20/24. DB/Ka

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BRITISH FEDERAL WELDER & MACHINE COMPANY LIMITED Castle Mill Works, Dudley, Worcestershire, England

Verfahren zum Verschweißen von Metallstreifen und Bandstreifen-Abschmelzschweißmaschine zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen von Metallstreifen und eine Bandstreifen-Abschmelzschweißmaschine zur Durchführung des Verfahrens. Maschinen dieser Art werden zum gegenseitigen Verbinden von Metallstreifen verwendet, die alsdann als ein durchgehender Bandstreifen einer Weiterbe- und -verarbeitung zugeführt werden. Der Schweißvorgang muß schnell durchgeführt werden und Schweißverbindungen einheitlicher hoher Qualität ergeben. Die normale Vorbereitung für das Verschweißen von Streifen umfaßt ein Abschneiden der Enden des alten und neuen Streifens auf einer Bahn außerhalb der Schweißmaschine und Anlegen dieser Flächen an einem Meßstab. Das Ausrichten der Streifenenden mit dem Meßstab ist ausschlaggebend für zufriedenstellende Schweißergebnisse und unterliegt der Kontrolle einer Be-

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dienungsperson, was zu Mängeln in der Konsistenz aufeinanderfolgen der Schweißverbindungen führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Schweißvorgang zu verbessern und zu vereinfachen sowie einer Verwendung von Meßstäben zu entheben.

Hierzu sieht das Verfahren nach der Erfindung vor, daß die Enden der Streifen in einem Schneidbereich positioniert und durch Einspannen festgelegt, durch den Schneidbereich anschließend Schneidglieder durch den Schneidbereich hindurchgeführt und die beschnittenen Streifenenden nachfolgend mittels Vorschub ihrer Einspannungen in Schweißbereitstellung relativ zueinander bewegt werden.

Die Bandstreifen-Abschmelzschweißmaschine nach der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch Spannvorrichtungen zum Pesthalten der Enden von Metallstreifen, eine Schneidvorrichtung zum Abschneiden der Enden der Metallstreifen in einem Schneidbereich zwischen den Spannvorrichtungen und eine Haupteinrichtung zum Bewegen der Spannvorrichtungen und mit diesen der Streifenenden zueinander in Bereitstellung zum Verschweißen.

Dabei können die Schneidglieder aus einer fluchtenden Ausrichtung mit den Schweißwerkzeugen herausbeweglich sein und die Streifenenden können zum Beschneiden zwischen Paaren von Haupt- und Hilfsspannvorrichtungen eingeklemmt werden.

Die Hilfsspannvorrichtungen für jedes Streifenende sind vorzugsweise relativ zu den Hauptspannvorrichtungen entlang der Streifenbewegungsbahn bewegbar.

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Mehr*ere Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. ia.'ois Ie eine Übersicht zur Veranschaulichung einer

Reihenfolge von Stufen bei der Vorbereitung zum Schweißen,

Fig. If eine der gegenüber Fig. la bis Ie abgewandelten

Reihenfolge,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen

Schneid- oder Schervorrichtung,

Fig. 3 eine Stirnansicht der Vorrichtung nach Fig. 2,

und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Kolbens

zum Bewegen eines Tisches bei der erfindungsgemäßen Schweißmaschine.

Die Fig. la bis Ie zeigen vorbereitende Arbeitsstufen für das Schweißen in einer Bandstreifen-Abschmelzschweißmaschine nach der vorliegenden Erfindung. Die Maschine ist mit Haupt- und Hilfsspann- bzw. -klemmvorrichtungen 10 und 11 für die nachlaufende Abschlußkante des alten Metallstreifens 14 sowie Haupt- und Hilfsspannvorrichtungen 12 und 13 für die vordere Leitkante des neuen Streifens 15 versehen. Zwischen den Hauptspannvorrichtungen 10 und 12 befindet sich ein Spann- oder Schneidbereich 16. Die Hilfsspannvorrichtungen 11 und 13 sind für ein Be-

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wegen relativ zu den Hauptspannvorrichtungen mit hydraulischen Antriebseinheiten 17 und 18 verbunden. Zur Erleichterung der Übersicht sind die Antriebseinheiten 17 und 18 lediglich in Fig. la dargestellt.

Fig. la zeigt die Spannvorrichtungen sämtlich in ihrer geschlossenen Stellung. Die Enden der Streifen befinden sich im Bereich 16, der bei dieser Ausführung etwa 23 cm (9 ZolDlang ist, d.h. der Abstand zwischen den Hauptspa'nnvorrichtungen 10 und 12 beträgt etwa 23 cm (9 Zoll). Die Bedienungsperson braucht zur Sicherung eines Schervorganges lediglich sicherzustellen, daß die Streifenenden jeweils um zumindest etwa 2,5 cm (1 Zoll) in den Bereich 16 vorstehen. Dies ist leicht und erfordert wenig Geschick von Seiten der Bedienungsperson.

Alsdann wird (Fig. Ib) eine Schneidvorrichtung betätigt, um Schneidglieder 20 durch den Bereich l6 hindurchzubewegen. Wie nachstehend näher beschrieben wird, durchqueren die Schneidglieder 20 den Bereich 16 in horizontaler, statt in sonst üblicher vertikaler Richtung.

Die Hauptspannvorrichtungen 10 und 12 werden nun geöffnet (Fig.Ic) und die hydraulischen Antriebseinheiten 17 und 18 betätigt, um die Hilfsspannvorrichtungen 11 und 13 derart relativ zu den Hauptspannvorrichtungen zu bewegen, daß die Streifenenden ein vorgegebenes Stück über die Hauptspannvorrichtungen vorstehen. Diese Steuerung wird durch Anschläge 22 erreicht, die drei Anschlag-

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flächen aufweisen und den Kolbenweg in den Antriebseinheiten 17 und 18 begrenzen. Auf diese Weise wird das Vorstehen der Streifenenden über die Spannvorrichtungen genau auf einen der durch die Anschläge 22 vorgegebenen drei Werte eingestellt.

Die Pig. ld zeigt die Hauptspannvorrichtungen wieder in geschlossener Stellung und in der Fig. Ie ist das übliche Heranbewegen der Leitkante des neuen Streifens 15 für ein Anliegen an der Abschlußkante des alten Streifens 14 zur Vorbereitung oder zum Beginnen der Abschmelzschweißung veranschaulicht. Dieses Heranbewegen wird durch eine entsprechende Bewegung eines die Haupt- und Hilfsspannvorrichtungen 12 und 13 tragenden (nicht dargestellten) Tisches mittels eines Kolbenantriebs (Pig. 4)

herbeigeführt.

Das auf diese Weise ermöglichte akkurate Schneiden und Anordnen der Streifenenden relativ zu den Hauptspannvorrichtungen 10 und 12 gestattet ein Portlassen von Meßstäben und ein Herstellen von Schweißverbindungen gleichbleibend guter Qualität.

Das exakte Schneiden durch die Schneidvorrichtung 25 veranschauliciien die Pig. 2 und 3. Die Schneidvorrichtung 25 ist an der Seite der Bewegungsbahn des Streifens durch die gesamte Abschmelzschweißmaschine angebracht, wobei in Pig. 2 die Kanten der Bewegungsbahn bei 26 und 27 dargestellt sind. ·

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Die Schneidvorrichtung 25 besteht aus einem Balken 28, der mittels eines Motors 29 zwischen einer bei 30 in Fig. 2 angedeuteten zurückgezogenen Stellung und der in Fig. 2 gezeigten voll ausgefahrenen Stellung hin .und her bewegbar ist. An seinem Ende trägt der Balken 28 die Schneidglieder 20, die bei der veranschaulichten Ausführung aus zwei Paaren von Scherschneidraderη bestehen, von denen nur eines bei 31 in Fig. 2 dargestellt ist. Ein Schneidradpaar ist naturgemäß für den alten Streifen Ik und das andere Paar für den neuen Streifen 15 bestimmt. Die oberen und unteren Schneidräder eines jeden Paares sind wie dargestellt versetzt, um beim Abscheren ein Verformen der Streifenränder zu vermeiden.

Außerdem sind für ein Vorauslaufen vor den Schneidrädern beim Abscheren an dem Ende des Balkens 28 Abstreifer oder Schaber 35 zum Abschaben von Schweißspritzern von den Flächen, der Hauptspannvorrichtungen 10 und 12 vorgesehen. Zum Entfernen solcher gegebenenfalls auf die Oberfläche der Streifen fallender Spritzer ist ein Gebläse vorgesehen.'

Zum Vermeiden einer Ablagerung von Spritzern auf der Schneidvorrichtung 25 selbst, ist diese entsprechend Fig. 3 auf einem Drehzapfen 36 angebracht, um den die gesamte Vorrichtung in zurückgezogener Stellung 30 des Balkens 28 durch hydraulische Antriebe aus einer fluchtenden Ausrichtung zum Schneidbereich 16, in dem auch der Schweißvorgang stattfindet, herausgeschwenkt werden kann.

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Beim Schweißvorgang wird der die Haupt- und Hilfsspannvorrichtungen 12 und 13 tragende Tisch zweimal bewegt, und zwar einmal um zunächst die Enden der Streifen für den Beginn des Abschmelzens zusammenzufahren (Fig. Ie) und zum zweiten Mal, um dann die erhitzten Enden der Streifen zusammenzustauchen, d.h. aneinanderzudrücken und zu verschmelzen.

Bei der veranschaulichten Ausführung werden diese Bewegungen durch den Kolbenantrieb entsprechend Fig. 4 genau gesteuert. Dieser besteht aus zwei hydraulischen Kolben- und Zylindereinheiten 40 und 41, mit denen Kolbenstangen 42 bzw. 43 verbunden sind. Die Kolbenstange 42 trägt an ihrem hinteren Ende einen Anschlag 44 und schlägt an ihrem vorderen Ende an einem Anschlag 45 am hinteren Ende der Kolbenstange 43 an. Das vordere Ende der Kolbenstange 43 steht mit dem Tisch in Eingriff. Die Anschläge 44 bzw. 45 arbeiten mit Anschlaggliedern 47 und 48 zusammen, die wiederum drei verschiedene Anschlagstellungen darbieten, welche den drei Anschlagstellungen der Anschläge 22 entsprechen. Im Betrieb wird zunächst die Kolben- und Zylindereinheit 40 mit Druckmittel beaufschlagt, und die Bewegung ihres Kolbens bewegt die Kolbenstange 42 vor. Diese schiebt die Kolbenstange 43 und über diese den Tisch vor, bis der Anschlag 44 mit dem Anschlagglied 47 in Eingriff kommt. An diesem Punkt stoßen die Endkanten der Metallstreifen für den Beginn des Verschweißens zusammen. Daran anschließend wird für die Stauchbewegung des Tisches die Kolben- und Zylindereinheit 4l mit Druckmittel be-

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aufschlagt,woraus eine weitere Vorbewegung des Tisches resultier bis der Anschlag 45 mit dem Anschlagglied 48 in Eingriff kommt.-Auf diese Weise stehen die verschiedenen Anschläge 22,47 und 48 und deren'entsprechenden hydraulischen Antriebe in einem solchen gegenseitigen Verhältnis, daß die Bewegungen der Streifenenden, nach ihrem Abscher.en, automatisch eine Steuerung erfahren, welche die Streifenenden in eine korrekte Stellung für den nächsten Arbeitsgang bringt.

Die drei Anschlagstellungen bzw. -flächen der Anschläge entsprechen drei Stärkebereichen des Streifens; beispielsweise ■■

• 1,27 bis 2,54 mm '

2,54 bis 3,81 mm
3,81 bis 5,08 mm

Dabei werden die Stellungen der Anschläge von einem üblichen Wählschalter gesteuert.

In Abwandlung der beschriebenen Ausführung ist es z.B. möglich, für die Schneidglieder drehbare obere Messer und feststehende untere Messer vorzusehen, oder umgekehrt. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung einer Kurbelblechtafelschere. Außerdem können auch Magnete zum Entfernen der Abfallteilchen aus der Maschine vorgesehen sein.

Eine bedeutende Abwandlung der bisher beschriebenen Ausführung

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ergibt sich aus Pig. If und 2. Das Einbeziehen von Schmelzschweißmaschinen für Spulenverbindungsvorgänge in durchgehende Abbrenn-, Entzunderungs- bzw. Abbeizstraßen erfordert ein Aufstellen der Schmelzschweißmaschine im Eingangsabschnitt der Straße, wobei der Bandstreifen vor Durchlaufen der durchgehenden Straße vereinigt wird.

An der Stelle, an der die Schweißverbindung hergestellt wird, ist daher noch immer Oberflächenveränderung an dem Streifen vorhanden.

Dieser Zunder, der einen höheren Widerstand als Stahl hat, setzt dem Stromdurchgang in den Streifen während des Schweißvorganges Widerstand entgegen und bewirkt zusätzlich, daß hohe Temperaturen an der Oberfläche des Materials auftreten. Dies führt ein Ausfressen und Erodieren der Werkzeugflächen der Maschine herbei.

Die Dicke und das Haftvermögen, des Zunders ist unkontrolliert. Sein Vorhandensein trägt daher eine Variable in den Schweißvorgang hinein und verursacht Schwierigkeiten bei der Herstellung von Schweißverbindungen gleichbleibend hoher Qualität.

Dieses Problem kann dadurch behoben oder verringert werden, daß man an dem Ende des Balkens 28 der Schneidvorrichtung, d.h. vor den Schabern 35, eine Einrichtung zum Säubern der Streifenenden anbringt, die bei der dargestellten Ausführung aus vier

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rotierenden laminierten Schleifrädern 50 besteht, welche mit Karborundschleifmittel beschichtet sind. Die Räder werden von den Wellen nicht dargestellter doppelseitiger Antriebsmotore getragen, die sowohl während des Vorlauf-, als auch während des Rücklaufhubes des Balkens 28 betätigt werden und ein Zweigang-Reinigungssystem schaffen.

Wie in Fig. 1 f dargestellt ist, (die zwischen Fig. la und Ib ^: eingeschaltet werden könnte, um die vollständige Reihenfolge dieser Abwandlung wiederzugeben), besteht die Aufgabe der Schleifräder bei ihrer Bewegung durch den Zwischenraum für das Schweißwerkzeug darin, unerwünschte Oberflächenüberzüge von den Streifen über deren volle Breite und über einen dem Bereich der Spannbacken'der Schweißmaschine entsprechenden Bereich zu ent-

fernen.

Die Anzahl und Stellung der Schleifräder ist abhängig von der besonderen Ausbildung der Schweißmaschine und insbesondere von der Art und Weise, in der Schweißstrom durch die Spannvorrichtungen geleitet wird. Je nach den Umständen können vier Schleifräder unnötig sein, sofern nur die oberen oder unteren Flächen der Streifenenden ein Reinigen erfordern. Bei der Anbringung der Schleif räder sollten ,in jedem Falle Vorkehrungen für ein Nachstellen derselben zum "Ausgleich von Verschleiß getroffen werden, der eine Herabsetzung des effektiven Durchmessers dieser Werkzeuge verursacht* ■· -

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- 3ft -

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Anstelle von laminierten Schleif- oder Schmirgelrädern können auch feste oder biegsame Schleifräder, Schmirgelscheiben oder -riemen Verwendung finden.

Angesichts der Möglichkeit, daß unter bestimmten Umständen Oberflächenüberzüge mit hoher Widerstandskraft gegen Schleifmittel vorkommen, können auch Sandstrahldüsen an der Vorderkante des Balkens 28 angebracht sein, um Oberflächenüberzüge durch die
Wirkung von Metall- oder sonstigen körnigen Partikeln zu entfernen, die mit hoher Geschwindigkeit gegen die zu säubernden Flächen der Streifen gerichtet werden.

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Claims (1)

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Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verschweißen von Metallstreifen in einer Bandstreifen-Abschmelzschweißmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Streifen in einem Schneidbereich positioniert und durch Einspannen festgelegt, durch den Schneidbereich anschließend Schneidglieder durch den Schneidbereich hindurchgeführt und die beschnittenen Streifenenden nachfolgend mittels Vorschub ihrer Einspannungen in Schweißbereitstellung relativ zueinander bewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Streifenenden im Schneidbereich im Anschluß an den Schneidvorgang und vor einem Bewegen in Schweißbereitstellung eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenenden vor dem Verschweißen gesäubert werden.

¹J. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Säubern der Streifenenden vor dem Schneidvorgang vorgenommen wird.

5. . Bandstreifen-Abschmelzschweißmaschine, gekennzeichnet durc Spannvorrichtungen (10,13) zum Pesthalten der Enden von Metallstreifen (1*1,15), eine Schneidvorrichtung (25) zum Abschneiden der Enden der Metallstreifen in einem Schneidbereich (16) zwi-

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sehen den Spannvorrichtungen und eine Haupteinrichtung (¹IO) zum Bewegen der Spannvorrichtungen und mit diesen der'Streifen-

i * > ■

enden zueinander in Bereitstellung zum Verschweißen. .

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß '. jedes Streifenende zum Abschneiden zwischen Paaren von Haupt- , (11,13) und Hilfs-(1O,12) -spannvorrichtungen eingespannt

7. Maschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Stelleinrichtung (17,18) zum Bewegen der Hilfsspannvorrichtungen relativ zu den Hauptspannvorrichtungen entlang der Streifenbewegungsbahn durch die Spannvorrichtungen.

8. . Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung eine hydraulische Antriebseinheit für jedes Paar von Hilfsspannvorrichtungen umfaßt, wobei jede hydraulische Antriebseinheit einen veränderlichen Anschlag (22) aufweist, durch den die gegenseitige Bewegung der Hilfs- und Hauptspannvorrichtungen den Eigenschaften des Streifens entsprechend exakt steuerbar ist.

9. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8 j dadurch gekennzeichnet, daß die Haupteinrichtung (40) die I Haupt- und Hilfsspannvorrichtungen für das Ende des einen' Streifens betätigt und einen einstellbaren Anschlag (^7) zum

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exakten Steuern der Bewegung der Spannvorrichtungen in die Bereitstellung zum Schweißen der Streifenenden in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Streifen aufweist.

10. . Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupteinrichtung zur Ausführung einer zweiten Stauchbewegung der Spannvorrichtungen nach Schweißbeginn betätigbar ist, wobei ein zweiter einstellbarer Anschlag (48) zum Steuern der zweiten Bewegung vorgesehen'ist. · .

11. Maschine nach Anspruch 8 und 10 bei Abhängigkeit von Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Synchronisieren des Betriebes· der veränderlichen und der einstellbaren Anschläge. .« ■

12. ' Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvorrichtung einen Balken (28), einen Antrieb zum Hin- und Herbewegen des Balkens quer über die Streifenbewegungsbahn und an einem Ende des Balkens angebrachte Schneidglieder (31) aufweist.

13. Maschine nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine zwischen den Schneidgliedern und dem Ende des Balkens angebrachte Vorrichtung (50) z.um Säubern der Streifenenden.

14. Maschine nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch

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zwischen den Schneidgliedern und dem Ende des Balkens angebracht Abstreifer oder Schaber (35) für die Werkzeuge.

15. Schweißmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvorrichtung (25) derart schwenkbar an der Seite der Spannvorrichtungen angebracht ist, daß sie aus der Fluchtlinie des Schneidbereiches (16) zwischen den Spannvorrichtungen herausbewegbar ist.

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