DE2204327A1

DE2204327A1 - Verfahren und Einrichtung zur Entfernung des Grates von durch Wärme und Druck geschweißten Gegenständen

Info

Publication number: DE2204327A1
Application number: DE19722204327
Authority: DE
Inventors: Jozef Peoria; Merritt Paul Henry East Peoria; Sluetz Edward J. Peoria; 111. Kiwalle (V.St.A.)
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1971-01-28
Filing date: 1972-01-26
Publication date: 1972-08-17
Also published as: BE778337A; GB1373669A; FR2123506B1; US3725997A; FR2123506A1; IT948346B; GB1373668A

Description

Priori tab: 28. Januar 1971, Uü/i,

AnmeLder:

Caterpillar Tractor Oo₀

Peoria, 111., UoA

Verfahren und Einrichtung zur Entfernung des Grates von durch Wärme und Druck geschweißten Gegenständen

In der Industrie ist es üblich, Gegenstände dadurch herzustellen, daß wenigstens zwei Werkstücke durch Üchweißung unter Anwendung von Wärme und Druck verbunden werden,. Die üer3teilung verläuft so, daß die zu schweißenden Teile an einer gemeinsamen G-renzfläche bis zu einem plastischen Zustand erwärmt werden und dann eine Axialkraft ausgeübt wird, um das plastische Material radial aus dem Grenzflächenboreich in Gestalt eines radial sich erstreckenden Grates zu verdrängen, wodurch eine Bindung zwischen diesen Materialien erzeugt wird. Verschiedene Arten von Verfahren zum Jchweiksen mit </ärme und Druck sind gegenwärtig bekannt,

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zum Beispiel die StumpfSchweifung, Reibungssch»veißung und Trägueitsreibungsschweißurig.

Obv,ohl diese Schwemmverfahren ermöglichen, auf wirtschaftliche V/eise gute Schweifungen mit hoher struktureller Festigkeit zu liefern, ergeben sich bei der Anwendung Schwierigkeiten, wenn es erforderlich ist, den radial austretenden Grat zu entfernen_o üei vielen hochfesten Materialien ist es allgemein erforderlich, falls der Grat nach dem Schweißvorgang abkühlen kann, den Grat erneut zu erwärmen oder anzulassen, um ihn in einen weicheren Zustand zu bringen, der ein Abscheren oder Schneiden des Grates von dem geschweißten Gegenstand ermöglicht»

Obwohl es an sich möglich ist, den/iffl^aKalten Zustand abzuscheren, ist das auch unerwünschte ii!s hat sich herausgestellt, daß das Abscheren dus Grates bei Kaum temperatur zu einer Unterschneidung führt. D.h., es wird unter die Außenfläche des geschweißten Gegenstandes bzw* radial einwärts von dieser eingeschnittene Diese Unterschneidung reicht in vielen Fällen tiefer als wenn das Material durch spanabhebende Nachbearbeitung oder im SchleifVorgang entfernt wird* falls die Rille oder Unterschneidung nicht vollständig während der Nachbearbeitung entfernt wird, führt das zu teurem Ausschuß, oder in den fällen, in uenen die Rille nicht aus anderen Gründen unerwünscht ist, wird die festigkeit des Gegenstandes abträglich beeinflußt*

Jüines der bislang bekannten Verfahren zum jJnt fernen des

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Grates von durch .(arme und Druck gespeisten' Gegenständen besteht darin, eine den Grat abscherende Vorrichtung im Zusammenhang mit einer der ,/erkstück-iial terungen in der üchweißvorricntung vorzusehen₀ jJie Schere wird dann nach Beendung des Jchweißzyklusses "betätigt, um den Grat von dem geschweißten Gegenstand, während dieser noch im heißen, weichen Zustand ist, abzuscheren oder au schneiden Die zum Abgraten des geschweißten Gegenstandes erforderliche Zeit verlängert notwendigerweise die gesamt erforderliche ivlaschinenzeit, da der Gegenstand nicht entnommen und die Maschine für den nächsten ochweißvorgang erneut beschickt werden kann, bis der Abgratvorgang abgeschlossen worden ist ο In !''allen der i-laüsenproduktion ist es wirtschaftlich unerwünscht oder untragbar, eine ocliweißmaschine mit der zum Abgraten erforderlichen Zeit zu belasten,, Andererseits sind die Kosten, die für eine geeignete Erwärmungsvorrichtung aufzuwenden sind, mit üer der Grat zur Entfernung zu einem späteren Zeitpunkt wieder erwärmt wird, ebenfalls nicht tragbar₀

Die Erfindung bezieht sich auf ein'Verfahren und eine Einrichtung zur Entfernung des radial ausgepreßten Grates von durch ./arme und Druck geschweißten Gegenständen,, Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die geschweißten Gegenstände aus der Schweißmaschine in eine Abgratstation zu überführen, unmittelbar nachdem die öchweißung fertiggestellt ist, um den geschweißten Gegenstand abzugraten, während der Grat noch in einem erreichten Zustand aufgrund

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der"Restwärme des Schweißvorganges ist₀

Nach der Erfindung wird der Grat entfernt, ohne die Neubeschickung der Maschine für den nächsten Schweißvorgang zu behindern oder zu verzögern«. Die Teile werden in einer Schweißmaschine verbundene Nach Herstellung der Schweißung wird der Gegenstand aus der !Schweißmaschine abgegeben und selbsttätig in eine der Schweißmaschine zugeordnete Einrichtung zur Entfernung des Grates überführt₀ Wenn der geschweißte Gegenstand richtig in die Abgrat-Einheit eingesetzt ist, veranlassen Abtastvorrichtmigen den Beginn des Abgratvorgangesο Dabei wird geeignetes Werkzeug in Eingriff mit dem Grat gebracht, um diesen von dem geschweißten Gegenstand zu entfernen,, während die Restwärme vom dchweißvorgang im Grat vorhanden ist.

Mit der Erfindung wird demnach die Entfernung eines radial ausgepreßten Grates von durch Wärme und Druck geschweißten Gegenständen erreicht₀

Die Erfindung ermöglicht ferner, den Grat selbsttätig zu entfernen, bevor er abkühlt und aushärtet, ohne daß dadurch die Einleitung des nächsten Schweißvorganges der Schweißmaschine verzögert wird«.

Mit der Erfindung wird eine Abgrat-Einrichtung geschaffen, die von der Schweißzone der Schweißmaschine räumlich getrennt und mit mitteln versehen ist, um den geschweißten Gegenstand nach Abgabe aus der Schweißmaschine schnell in

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die Abgrateinrichtung zu überführen, so daß der Grat entfernt werden kann, während er aufgrund der vom üchweißvorgang verbliebenen Restwärme nooh in einem warmen Zustand ist.

ürfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Vorhandensein eines geschweißten Gegenstandes in der Abgratstellung abgetastet und daraufhin selbsttätig die Abgratvorrichtung ausgelöst

','/eitere Vorzüge und :.ierkiaale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel erläutert und dargestellt ist»

iis zeigen:

BUg. 1 eine Vorderseitenansicht einer Reibungsschweißmaschine mit einer zugeordneten erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gratentfernung,

Figo 2 einen Schnitt durch die Reibungsschweiß- und Abgrateinrichtung der Fig. 1 entlang einer durch die Linie II - II der Fig. 1 gekennzeichneten Ebene,

Fig. 3 eine Teilansicht, teilweise im üchnitt, einer Abgrateinheit mit einem geschweißten Gegenstand in Bearbeitungsstellung und den Bestandteilen der Abgrateinheit in einer Lage, in der die Entfernung des Grates von dem gegenstand beginnen kann,

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4 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltmittel, die zum selbsttätigen Arbeitsablauf in der Abgrateinheit vorgesehen sind, und S¹Ig₀ 5 eine schematische !Darstellung eines elektrischen Solenoids und eines Stromungsmitteldruckkreises, die zu der Schaltvorrichtung nach i?ig_o 4 gehören und durch diese gesteuert werden, um die Teile der Abgrateinhe-i-t zu betätigen»

Verschiedene Arten des Schweißens mit Järme und Druck sind

gegenwärtig bekannt« Jedes dieser Verfahren ist mit Vorteil für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazugehörenden Einrichtung geeignete Zum Zweck der Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung wird diese in Anwendung auf eine Reibungsschweißmaschine beschrieben, die derzeit im Handel erhältlich ist₀

In Ji'igo 1 ist eine solche Reibungsschweißmaschine 11 dargestellt. Die Maschine 11 weist einen fiahmen oder ein Gehäuse 12 auf, der bzw«, das die verschiedenen Elemente der Maschine aufnimmt_β Die beiden zu schweißenden Teile, die Werkstücke WP-1 und WP-2, sind in Einspannvorrichtungen 14- und 16 angeordnete

Die Einspannvorrichtung 16 dreht sich nicht und ist auf einem fieitstook 18 angeordnete Der Reitstock 18 ist axial beweglich auf dem Maschinenrahmen 12, wobei er durch einen -ßelastungszylinder 20 gesteuert wird· Ein nicht dargestellter Druckateuerkreia steuert den Druck im .ßelastungszylinder

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und bestimmt damit die Kraft, mit welcher die Teile WP-I und WP-2 sich berühren«.

Die Einspannvorrichtung 14 ist auf einer Spindel 22 angeordnet, und die Einspannvorrichtung und die Spindel zusammen sind drehbar innerhalb des Kahmens 12 angeordnet. Die Drehspindel 22 kann .Schwungräder 24 aufnehmen, die verschiedene Größe und Masse haben können, je nach der jeweiligen Anwendung der Maschine_o Die die Einspannvorrichtungen 14 und 16 einschließenden Vorrichtungen der Schweißmaschine und der dazwischen liegende Ilaum, in welchem die Schweißung hergestellt ist, bilden einen Schweißbereich der Schweißmaschine, dar allgemein mit 25 bezeichnet ist₀

Üin Elektromotor 26 dreht die Spindel über eine hydrostatische Transmission 28» Die hydrostatische Transmission weist eine hydrostatische Pumpe 30, einen hydrostatischen Motor 32 und einen Verteiler 34 zwischen Pumpe und Motor auf.

Das Antriebsverhältnis zwischen Motor und Spindel 22 kann dadurch verändert werden, daß der Nockenwinkel entweder in der Pumpe 30 oder in dem Motor 32 geändert wirdo Die Pumpe und der Motor können benutzt werden, um wirksam den Motor 26 won der Spindel 22 zu trennen, indem der Nocken in der Pumpe 30 in eine Stellung bewegt wird, in der die Pumpe 30 keinerlei hydraulisches Arbeitsmittel zum Motor 32 verdrängte

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Die Schwungscheiben 24 sind so auf der Spindel 22 angeordnet, daß die Schweißmaschine 11 als eine Trägheitsschweißmaschine arbeiten kann, wie in der US-PS 3#273o233 und auch weiter unten beschrieben wirdo

Ein elektrischer Maschinensteuerkreis ist vereinfacht bei 35 dargestellt und durch eine Leitung 36 mit einer geeigneten Energiequelle und durch ein Steuerkabel 37 mit der Schweißmaschine 11 verbundene Der Steuerkreis 35 enthält auch einen gewöhnlich offenen Relaiskontakt CRA-5, dessen Zweck noch erläutert wird»

Ein Schweißvorgang zur Verbindung eines ersten mit einem zweiten Werkstück kann ausgeführt werden, indem die Maschine in der folgenden allgemeinen Weise betätigt wird» Eines der Schweißstücke WP-I wird fest in die drehbare Halterung 14, die an der Spindel 22 sitzt, eingespannte Das andere Werkstück WP-2 wird in die nicht drehbare Halterung 16 eingespannt, die am Reitstockteil 18 der Maschine sitzt» Auf diese Weise werden die beiden Werkstücke so gehalten, daß sie sich gegeneinander drehen können und eine axiale Belastung oder ein Druck im Schweißbereich 25 angewendet werden kann· Nach Betätigung des Motors 26 werden das Schwungrad und das Werkstück WP-I auf eine vorher festgelegte Geschwindigkeit beschleunigt,

Nachdem die vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht worden ist, wird der Motor 26 abgetrennt oder abgeschaltet und die Stauchvorrichtung betätigt, um den Reitstock 18 und

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das Werkstück WP-2 in Berührung mit dem sioh schnell drehenden Werkstück WP-ϊ zu "bringen_o Wenn die zwei Werkstücke, in diesem I*all der Schaft und der vergrößerte Kopfteil eines Motorventils in Berührung unter dem Anstauchdruck gebracht werden, der durch die Stauchvorrichtung 20 ausgeübt wird, wird Wärme an der Berührungsoder Grenzfläche der Schweißstücke erzeugt. Diese Erwärmung vergrößert sich, bis die Werkstücke die Schweißtemperatur erreichen_o Zu dieser Zeit ist das Material in den beiden Werkstücken unmittelbar anschließend an die Berührungsgrenzfläche in einem plastischen Zustand. Der durch die Vorrichtung 20 entweder konstant oder veränderlich ausgeübte Anstauchdruck verursacht zu dieser Zeit ein radiales Ausquetschen oder Anstauohen des erwärmten plastischen Materials, das dadurch einen ringförmig sioh erstreckenden, radialen Grat bildet, Während dieser Erwärmung und G-ratanstauchung nimmt die Drehgeschwindigkeit in der Spindel 22 fortlaufend ab_e Y/enn die Drehung der Spindel aufhört, hat die Anstauchung stattgefunden und die Schweißung ist beendet.

In vielen Mllen ist es erwünscht oder sogar notwendig, von dem geschweißten Gegenstand den radial sioh erstreckenden Grat zu entfernen·

Mit der Erfindung wird ein halbfertiger Schweißgegenstand erzeugt, der keine zusätzliche spanabhebende Bearbeitung und/oder teu^e Heiz- und Anlaß-Einrichtungen erforderte Wach der Erfindung wird der Grat entfernt, während noch

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Restwärme vom Schweißvorgang vorhanden ist»

Zu diesem Zweck, siehe auch Pig. 1, ist eine Abgrateinrichtung 38 der öchweißmaschine Il benachbart angeordnete Obwohl die Abgrateinrichtung 38 als gesonderte Einrichtung vor der Schweißmaschine 11 angeordnet gezeigt ist, kann sie auch in irgendeiner anderen vorteilhaften Stellung ausreichend nahe zur oder innerhalb der Schweißmaschine angeordnet werden₀

Die Abgrateinrichtung 38 weist einen Rahmen 39 auf» Der Rahmen 39 ist mit Pfosten 40 versehen, die mit Abstand nebeneinander stehen und an ihren gegenüberliegenden Enden durch ein oberes und ein unteres Endglied 42 bzw. 44 verbunden sind. Die Abgrateinrichtung 38 ist auf einer Grundplatte 46 angeordnet, die auch einen Steuerkasten 48 trägt, der in seinem oberen Bereich mit einer Schalttafel 50 versehen ist.

Ein beweglicher Kopf 52 weist ein Paar rohrförmiger Lagerglieder 54 und 56 auf, die starr durch Abstandsplatten 58 und 60 verbunden sind, und ist auf den Pfosten 40 des Rahmens 39 der Abgrateinrichtung beweglich angeordnet. Ein ausfahrbarer Druckmittelstellmotor 62, der aus einem Zylinder 64 und einer Stangen- und Kolbenanordnung 66 besteht, ist starr mit der oberen Endplatte 42 und der Abstandsplatte 58 des Kopfes 52 verbunden, und kann nach Betätigung den Kopf 52 gegenüber dem Rahmen 39 bewegen. Ein Druckmittelstellmotor 68 wird im Kopf 52 zwischen den

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Platten 58 und 60 in allgemein koaxialer Anordnung zu einem führungs- und Preßansatz 70 gehalten, der starr an der AIdstandsplatte 60 für einen nooh zu erläuternden Zweck "befestigt ist«,

Eine Grat-Abschereinrichtung, die Werkzeugmittel zur Entfernung des Grates τοη dem geschweißten Gegenstand aufweist, ist allgemein mit 72 "bezeichnete Die Einrichtung 72 ist an der unteren Endplatte 44 im wesentlichen in Ausrichtung mit dem Ansatz 70 angeordnet, um den geschweißten Gegenstand gegenüber dem Abgratwerkzeug zu be— wegen,. Die der Schweißvorrichtung zugeordneten Mittel einschließlich der Vorrichtung 72 und dem Pressenansatz 70 bilden einen Abgratbereich, der allgemein mit 73 bezeichnet ist ο Wie erwähnt, ist die Abgrateinrichtung 38 benachbart zur Schweißvorriohtung 11 angeordnet, in diesem Fall unmittelbar vor der Schweißmaschine in allgemeiner Ausrichtung zu den Einspannvorrichtungen 14 und 16_o

Eine Führungsvorrichtung 74 ist an der Schweißmaschine 11 angebracht und überführt den geschweißten Gegenstand in den Abgratbereich nach Ausstoß des Gegenstandes aus dem Schweißbereicho Eine solche Vorrichtung, die geschweißte gegenstände aus dem Schweißbereich in den Abgratbereich leitet oder überführt, weist eine geneigte, geschlossene rohrförmige Rinne 75 auf, die in ihrem oberen Ende mit einem erweiterten oder trichterförmigen Trogteil 76. ausgebildet istο Der Trog wird in der Schweißvorrichtung in

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einem Bereich unmittelbar unter der nicht drehbaren Halterung 16 oder dem Schweißbereich 25 gehaltene Die Rinne 75 erstreckt sich von dort nach unten und außen durch die Vorderwand der Schweißmaschine 11 und endet unten in einem Anschluß an einen offenen, allgemein U-förmigen Führungsabschnitt 77» der sich von dort mit einem ziemlich steilen Winkel nach unten erstreckt, wo er durch eine Halterung in dem Abgratbereich 73 der Abgrateinrichtung 38 befestigt ist. Die Halterung 78 ist mit einer festen, horizontal liegenden Führungsplatte 80 verbunden, die mit Öffnungsflächen ausgebildet ist, welche eine sich verjüngende Bohrung 82 begrenzen, deren eine Kante im wesentlichen auf das untere offene Ende der Führung 77 ausgerichtet ist.

Ein Paar zusammenwirkender Einstellbacken 84 ist gleitfähig in der Halterung 72 unmittelbar unter der Platte angeordnete Die inneren Enden der Einstellbacken 84 weisen Flächen auf, welche halbzylindrische, sich verjüngende Ausnehmungen 86 und 88 begrenzen₀ Wenn die Einstellbacken einander gegenüberstehen, wie Figo 2 zeigt, bilden die abgeschrägten halbkreisförmigen Ausnehmungen eine Fortsetzung der sich verjüngenden Bohrung 82 der Platte 80_o Druckmittelstellmotoren, von denen einer bei 90 dargestellt ist, sind an der Vorrichtung 72 abgestützt und weisen jeweils eine ausfahrbare Stange auf, die mit einer der Einstellbacken 84 verbunden ist, um die lacken in der Vorrichtung 72 nach innen und außen zu bewegen»

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Bin Stützglied 92 ist gleitfällig in der Vorrichtung 72 unmittelbar unter den Einstellbaoken 84 angeordnet und kann sich zwisohen einer Stellung, in der das untere offene Ende der halbkreisförmigen Ausnehmungen 86 und 88 abgeschlossen wird, und einer Stellung hin- und herbewegen, in der das offene Ende der Ausnehmungen für noch zu erläuternde Zwecke frei ist„ Ein DruckmittelStellmotor 94 ist am unteren Endglied 44 befestigt und weist eine von seinem einen Ende ausfahrbare Stange auf, die mit dem Stützglied 92 verbunden ist und dieses zwischen den vorerwähnten Stellungen hin« und herbewegte

Ein Paar in Längsrichtung einander gegenüberliegender Gleitglieder 96 und 98, siehe RLg₀ 3* werden in der Vorrichtung 72 unmittelbar unter der Platte 80 gehalten und können sich in derselben waagerechten Ebene, aber um 90° versetzt, die die Einstellbacken 84 bewegen« Die Schieber 96 und 98 halten das Werkzeug für die Entfernung eines radial hervorstehenden Gratringes 102 von einem geschweißten Gegenstand, zum geispiel einem Ventil 100* siehe Figo 2 und 3> die die Schieber in der Lage zeigen, die sie unmittelbar vor dem Abgratvorgang einnehmen* Das Ventil besteht aus einem länglichen zylindrischen Schaftabschnitt 103 und einem pilzförmig verbreiterten Kopfabschnitt 104·

In der dargestellten Ausführungsform besteht das Abgratwerkzeug aus einem Paar Scherbacken 105 und 106, die an

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den inneren, benachbarten linden der Schieber 96 und 98 starr befestigt sind. Die Scherbacken 105 und 106 sind an ihren inneren, benachbarten Kanten mit halbkreisförmigen Ausnehmungen 107 und 108 ausgebildet. Die Ausnehmungen 107 und 108 ergänzen sich im wesentlichen zu der ü-röße und ]?orm des geschweißten Gegenstandes und wirken aufgrund der Gegenüberstellung der Scherbacken 105 und in der V¹Ze is β zusammen, daß sie im wesentlichen das Ventil 100 in einer Stellung umschließen, die vor dem Abgratvorgang unmittelbar zu einer Seite des Grates 102 liegte

Ein Nahwirkungsschalter 109 ist an der Platte 80 mit einer Halterung 110 in einer Lage befestigt, in der er auf die Einführung eines Ventils in die Vorrichtung 72 anspricht«

Im Betrieb wird nach Beendung der Sohweißung in der Schweißmaschine 11 das Ventil 100 aus dem Schweißbereich 25 in das offene Ende 76 der Rinne 75 abgegeben. Aufgrund der geneigten Lage der Rinne gleitet der geschweißte Gegenstand unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten, wobei das verbreiterte Kopfende 104 vorausläuft, und wird in die Mihrung 77 abgegeben, wodurch der Gegenstand in die sich verjüngende .Bohrung 82 der Platte 80 und deren Fortsetzung weitergeleitet, die durch die Ausnehmungen und 88 der Einstellbacken 84 gebildet wird,, Damit wird das Ventil in den Abgratbereioh 73 eingebracht. An diesem Punkt des Arbeitsgangee sind die Einstellbaoken in der in Mg. 2 gezeigten Stellung, um das Ventil in die richtige

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Stellung auf dem Stützglied'92 zu bringen, das auch in der gezeigten Stellung ist. Wenn das Ventil in die Grat— abscherstellung eintritt, wird sein Vorhandensein durch den Hahwirkungsschalter 109 abgetastet, der dann eine Erregung einer Relais-Spule GRl in dem elektrischen Steuerkreis bewirkt, siehe Figo 4» der für die Abgrateinrichtung vorgesehen isto

Wenn die Bestandteile der Vorrichtung 72 in der gezeigten Weise richtig eingestellt sind und bevor ein geschweißter Gegenstand in den Abgratbereich eingeführt wird, wird durch Drücken eines automatischen Startknopfes 124 ein Schalter 126 geschlossen, der eine Relais-Spule GRA. erregt, um einen gewöhnlicn offenen Kontakt GRA-I zu schließenο Dadurch wird eine Leitung 128 für den auto~ matischen Ablauf an die Stromquelle angeschlossene Durch den Schalter wird auch ein gewöhnlich offener Kontakt GRA-2 in einer Leitung 150 geschlossen, die die Leitung 128 mit einer Relais-Spule GR verbindet „ Ein Haltekontakt CRA-3 wird auch geschlossen und sichert damit die Erregung der Spule CRA; ferner wird ein gewöhnlich offener Kontakt CRA-4 in der zu einer Relais-Spule GR2 führenden Leitung geschlossen. Die Erregung der Spule GRA schließt auch den gewöhnlich offenen Kontakt CRA-5 (Figo l) im Maschinensteuerkreis 35» um diesen Kreis zur Betätigung der Schweißmaschine 11 in den gewünschten Zustand zu bringen«.

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Mit dem so eingestellten Schaltkreis schließt der Nahwirkungsabtastschalter 109 aufgrund der Anwesenheit eines geschweißten Gegenstandes den Schalter 132 in der zu einer Relais-Spule GEL führenden Leitung, und da ein gewöhnlich offener Kontakt CRlO geschlossen ist, wie noch erläutert wird, wird die Spule GRl erregte Die Erregung der Spule GRl schließt einen Verriegelungskontakt GRl-I, der in Reihe mit dem Kontakt CRA-2 in der Leitung 130 liegt und die Erregung der Spule GRl sicherte Die Erregung der Relais-Spule GkI führt auch zur Schließung des Kontaktes CRl-2 in einem Solenoid-Kreis, siehe Pig. 5, und eines gewöhnlich offenen Kontaktes CRl-3 in einer zu einer Relais-Spule GR2 führenden Leitung,, Dadurch wird auch ein gewöhnlich offener Kontakt CRl-4 geschlossen, der einen Zeitgeber TRE-2 für noch zu erläuternde Zwecke erregt«

Durch das Schließen des Kontaktes GR1-2 wird das Solenoid A erregt und bringt das Ventil 132 in einen Zustand, indem Druckmittel durch eine Leitung 133 auf das Schaftende des Stellmotors 90, Figo 2, gegeben wird, um die Einstellbacken 84 zurückzuziehen Wenn die Einstellbacken sich zurückbewegen, werden die Grenzschalter LS-I und LS-2 in eine Schließstellung gebracht, und wie Fig« 4 zeigt, wird dadurch ein Kreis geschlossen, um die Relais—Spule CR2 zu erregen, die ihrerseits einen gewöhnlich offenen " Kontakt CR2-1, Fig. 5, schließt, über den ein Solenoid G erregt wird, das einem Ventil 134 zugeordnet ist. Durch die Rückbewegung der Einstellbacken 84 wird auch durch

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mechanische Verbindungen 137 ein Paar gewöhnlich geschlossener G-renzschalter LS1-2 und LS2-2 in eine Offen-St el lung gebracht, wodurch die Erregung einer Relais-Spule GHlO abgeschaltet wird und damit die Kontakte GElO-I geöffnet werdenο

Die Erregung des Solenoids 0 bringt das Ventil 134 in einen solchen Zustand, daß Druckmittel durch eine Leitung 135 einem Paar Stellmotoren 136 und 138, Figo 1, zugeführt wird, die betriebsweise mit den Schiebern 96 und 98 verbunden sind, um diese in die Stellung nach iUg_o 3 zu bewegen«,

Wenn die Schieber 96 und 98 in dieser Stellung sind, sind die Abgratbacken 105 und 106 in einer Stellung, in der die Einschnitte 107 und 108 mit dem Ventil 100 unmittelbar unter dem radial vorstehenden G-rat 102 in Berührung treten und es umschließen,, Durch die Erregung der Spule 012 wird auch ein gewöhnlich offener Kontakt 0R2-2 in der zu einer Relais-Spule GR3 führenden Leitung geschlossene

Durch die Bewegung der Schieber 96 und 98 in die Abgratstellung wird ein Paar Grenzschalter LS-3 und LS-4 ausgelöst, die einen Kreis 142 schließen und die Relais-Spule GR3 erregen. Das bewirkt die Öffnung des gewöhnlich geschlossenen Kontaktes 0R3-1, der im Kreis der Relaisspule 0R8 liegtο .Ferner wird dadurch ein gewöhnlich offener Kontakt GR3-2 in einer zum Relais 0R4 führenden Leitung geschlossen« Durch die Erregung der Spule 0R3 wird auch ein

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gewöhnlich offener Kontakt 0R3-3, Mg. 5, zur Erregung eines Solenoids E geschlossene Dadurch wird ein Ventil 144 in einen solchen Zustand gebraut, in welchem Druckmittel durch eine Leitung 145 zum Stangenende des Stellmotors 94 fließen kann, um das Stützglied 92 zurückzuziehen O

Wenn das Stützglied 94 zurückgezogen wird, wird ein Grenzschalter LS-5 in den geschlossenen Zustand gebracht, und da der Kontakt CR3-2 in diesem Zeitpunkt bereits geschlossen ist, eine Relais-Spule OR-4 erregte Dies bewirkt die Schließung eines gewöhnlich offenen Kontaktes 0R4-1 in einer zur Relais-Spule CR5 führenden Leitung und schließt auch einen Kontakt GR4-2 zur Erregung eines Solenoids G-. Dies bringt ein Ventil 146 in den Zustand, in dem es Druckmittel durch eine Leitung 147 dem Kopfende ües Stellmotors 62 zuführt, durch dessen Ausfahrhub der Kopf 52 auf dem Rahmen 38 nach unten bewegt wird» Bei der Abwärtsbewegung des Kopfes 38 tritt eine Bohrung 148, die von einer Buchse 150 umschlossen ist, cue mit Preßsitz in einer Bohrung 152 im unteren Ende des Druckansatzes 70 sitzt, teleskopartig in Eingriff mit dem oberen Schaftende 103 des Ventils 100_e Diese Abwärtsbewegung dauert an, bis das obere Ende des Ventils 100 in Berührung mit dem unteren Ende eines Stopfens 154 kommt, der mit Preßsitz in einer Bohrung 156 sitzt, die in dem Druckansatz 70 ausgebildet ist»

Wenn der Kopf 52 und der Druokansatz 70 die zuletzt be-

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sohriebene Stellung erreichen, wird ein Grenzschalter LS-Il betätigt und dadurch geschlossen, so daß ein Kreis 158 geschlossen und eine Relaisspule CR5 erregt wird» Damit wird ein Haltekontakt 0R5-1 und auch ein gewöhnlich offener Kontakt 0R5-2, Mg. 5» geschlossen, über den ein Solenoid J erregt wird. Dieses schaltet ein Ventil 160 und bewirkt die Erregung eines Druckverstärkers 162_o Durch die Erregung des Druckverstärkers 162 wird ein verstärkter Ausgangsdruok auf den Stellmotor 62 über eine Leitung 163 gegeben, um den darin vorhandenen Druck zu erhöhen und für ausreichend Kraft zu sorgen, die das geschweißte Ventilstück 100 durch die Backen 105 und 106 hindurchbewegte Damit wird der Grat 102 in Berührung mit den Backen gebracht und vom Ventil abgescherte Gleichzeitig wird Druck vom Ventil 160 auch durch eine Leitung 164 und ein Rückschlagventil 165 in den Stellmotor 68 eingespeist»

Die Kraft, welche erforderlich ist, um den Grat 102 vom Gegenstand 100 zu brechen, hält sich in annehmbaren Grenzen aufgrunddessen, daß der Grat durch die vom Schweißvorgang nachgebliebenen Restwärme in einem erweichten Zustand ist_e Zum Beispiel Biat sich herausgestellt, daß in den meisten Fällen zum leichten Abscheren und zur Vermeidung von Unterschneidungen der Grat abgeschert werden soll, bevor die Restwärme im Grat unter etwa 210⁰C abgesunken ist_o Falls vor dem Abgratvorgang der Grat sich unter ein vorher festgelegtes Niveau abkühlen sollte, würde die durch den Stellmotor 62 erzeugte Kraft nicht ausreichen, um den

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Grat vom geschweißten Gegenstand abzuscheren» Aufgrunddessen würde die Abgrateinheit in der in Fig. 3 gezeigten Stellung anhalten, und der Zeitgeber TRE-2 würde ablaufen, ZoBo in 6 Seko oder weniger, bevor die Abgrateinheit ihren Arbeitsgang, wie oben beschrieben, beendet haben würde» Durch Ablauf des Zeitgebers CRE-2 wird der Kreis zur

Relais-Spule GHA unterbrochen und der selbsttätige Arbeitsablauf abgeschaltet und alle CHA-Kontakte in der Abgratsteuerung der Mg ο 4 geöffnet₀ Außerdem ermöglicht die Abschaltung der Relais-Spule ORA, daß der gewöhnlich offene Kontakt GRA-5 in der Maschinensteuerung sich öffnet und den Ablauf in der Schweißmaschine zu diesem Zeitpunkt unterbrichto

Diese Abschaltung der Schweißmaschine zeigt an, daß ein Fehler aufgetreten ist₀ Daher kann der Fehler beseitigt werden, bevor eine erhebliche Anzahl von Schweißungen zusätzlich durch die Schweißmaschine hergestellt worden sind ο Schweißungen, die während eines Fehlers in der Abgratvorrichtung hergestellt werden, würden abkühlen, so daß der Grat durch andere Mittel entfernt werden müßte, wie durch erneute Erwärmung 4 und Abscheren oder Abschleifen, besonders bei hochfestem Material_o

Bei weiterem Ablauf des Abgratvorganges wird, wenn der Kopf 52 zum Abscheren des Grates 102 vom Ventil 100 abwärts bewegt wird, ein Grenzschalter LS-6, Fig. 4, beschlossen, um einen Kreis 166 zu schließen, über den die Zeitgeberspule TRE-I erregt wird, um für ein An-

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dauern der Steuerfunktion zu sorgen,. Wenn der G-rat 102 vom Ventil 100 abgebrochen wird, ist der Stellmotor 62 vollständig ausgefahren, und die Bewegung des Kopfes 52 wird angehaltene Da dem Stellmotor 68 wie oben beschrieben Druck zugeführt wird, wird ein darin angeordneter Kolben, dessen Stange bei 168, Figo 3 gezeigt ist, ausgefahrene Wie Fig. 3 zeigt, ist eine Auswärts- oder Ausstoßvorrichtung, die einen Stift 170 aufweist, mit Hilfe eines Abstandsstückes 174 und einer Schraube 176 in einem An— paßstopfen 172 befestigte Der Anpaßstopfen 172 sitzt mit Preßsitz in einer Bohrung 178, die im unteren Ende der Stange 168 ausgebildet ist₀

Aufgrund dieser Ausbildung wird, wenn die Stange 168 ausgefahren wird, der Ausstoßstift 170 nach unten in Berührung mit dem oberen Ende des Ventils 100 bewegte Eine weitere Abwärtsbewegung des Stiftes 170 stößt das Ventil 100 vollständig durch die Abgratbaoken 105 und 106 und streift damit den Ring des abgescherten Grates 102 vom Ventil ab. Der halbfertige Gegenstand oder das Ventil fällt dann vom Boden der Abgratvorrichtung in einen geeigneten Aufnahmebehälter, mit dem er zum nächsten Oberflächenbearbeitungsgang befördert wirdo

Nach Abstreifen des Grates von dem geschweißten Gegenstand läuft der Zeitgeber TRE-I ab, wodurch der gewöhnlich geschlossene Kontakt TREl-I geöffnet wird und die Erregung der Relais-Spule CRl abschaltet und alle CRl-Kontakte im Steuerkreis und den CRl-2-Kontakt im Solenoidkreis öffnet.

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Damit wird die Erregung des Solenoids A abgeschaltet, das seinerseits das Ventil 132 in die neutrale Stellung bringtο Die öffnung der CRl-Kontakte im Steuerkreis schaltet die Erregung der Relais-Spulen GH2, CR3 und 0R4 ab, wodurch die Ventile 134, 144 und I46 neutralisiert werden»

Durch den Ablauf des Zeitgebers I¹REl wird auch der gewöhnlich offene Kontakt TRE1-2 geschlossen, um einen Kreis 180 zu schließen und eine Relais-Spule GR7 und das Solenoid D, Jig. 5»zu erregen, welches das Ventil 134 in eine Backenrückzugstellung bringt, in welcher Druckmittel durch eine Leitung 181 dem Stangenende der Zylinder 136 und 138 zugeführt wird und die Schieber 96 und 98 in eine zurückgezogene Stellung bewegt werden,. Wenn die Schieber 96 und 98 sich zurückbewegen, wird ein Paar Grenzschalter LS8 und LS9 geschlossen, um einen Kreis 182 zu schließen und eine Relais-Spule GR6 zu erregen. Dies bewirkt die Schließung des gewöhnlich offenen Kontaktes GR6-1 im Solenoid-Kreis der Fig. 5 und die Erregung des Solenoids H, das das Ventil 146 stellt, so daß Druckmittel durch eine Leitung 183 dem Stangenende des Stellmotors 62 zugeführt und der Kopf 52 im Rahmen 38 nach oben bewegt wird. Der Druck in der Leitung 183 wird auch durch eine Leitung 184 dem Stangenende des Stellmotors 68 zugeführt, wodurch der Ausstoßstift 170 in seine oberste Stellung, siehe Fig. 3» zurückgeführt wirde Die von dem Kopfende der Stellmotoren 62 und 68 ausgestoßene Flüssigkeit wird über die Leitungen 185 und 186 und das Ventil I46 einem Abfluß zugeführt.

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ϊ/enn der Kopf 52 eine vorbestimmte obere Stellung erreicht, wird ein Grenzschalter LSlO betätigt, um einen Kreis 18? zu schließen und die .Relais-Spule CR8 zu erregen_o Ein gewöhnlich offener Kontakt 0R8-6 wurde geschlossen, als das Relais CR8 erregt wurde, und ein gewöhnlich geschlossener Kontakt CR3-1 bei Abschaltung der Erregung der Relais-Spule 0R3 geschlossen, wie oben erwähnte Damit wird ein Kontakt 0R8-1 im Solenoidkreis geschlossen und ein Solenoid F erregt, das das Ventil 144 stellt, um Druckmittel durch eine Leitung 188 dem Kopfende des Stellmotors 94 zuzuführen, der das Stützglied 92 in die Stellung nach .fig. 2 bewegte Die Bewegung des Stützgliedes 92 in die Schließstellung, wie dargestellt, betätigt einen G-renzschalter LS7> der einen Kreis 189 schließt und eine Relais-Spule 0R9 erregte Diese schließt einen Kontakt 0R9-1 im Solenoidkreis, um ein Solenoid B zu erregen und das Ventil 132 so zu stellen, daß Druckmittel durch eine Leitung 190 dem Kopfende des Stellmotors 90 zugeführt wird, um die Einstellbacken 94 in die in Figo 2 gezeigte Lage zu bringen»

ϊ/enn die Einstellbacken 84 in eine vorher festgesetzte Stellung, siehe Figo 2 zurückkehren, wird ein Paar G-renzschalter GR1-2 und LS2~2 geschlossen, um einen Kreis 191 zu schließen und eine Relais-Spule ORlO für den Vorgangabschluß zu erregen, wodurch die gewöhnlich offenen Kontakte GRlO-I geschlossen werden«, Da der geschweißte Gegenstand nicht mehr langer in der Abgratvorrichtung vorhanden

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ist, ist der Nahwirkungsschalter 132 wieder offen, um die Erregung der Spule OEl abzuschalten« Me Abgratvorrichtung ist dann für den nächsten Vorgang eingestellt, der bei Eintreffen eines geschweißten Gegenstandes in den Einstellbacken' 84 beginnt_o

- PATENTANSPRÜCHE -

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Abgraten eines Gegenstandes, der aus zwei Werkstücken duroh Wärme und Druck zusammengeschweißt worden ist, wobei die Werkstücke im Schweißbereich einer Schweißmaschine auf einen plastischen Zustand an den Verbindungsflächen erwärmt und mit diesen durch Anwendung einer axialen Kraft zusammengedrückt worden sind, so daß etwas von dem erwärmten Material radial als Grat verdrängt worden ist, dadurch gekennzeichnet ₉ daß der geschweißte Gegenstand aus dem Schweißbereich in einen davon getrennten Abgratbereich überführt und der Grat von dem geschweißten Gegenstand entfernt wird, bevor die restliche Wärme aus dem Grat abgezogen ist»

2β Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschweißte Gegenstand aus mindestens zwei Metallwerkstücken hergestellt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat entfernt wird, während noch darin eine ausreichende Restwärme vorhanden ist und den Grat in einem erweichten Zustand hälto

4ο Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat entfernt wird, bevor die Restwärme auf weniger als etwa 21O⁰C abgesunken isto

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5β Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat von dem geschweißten Gegenstand in etwa 6 Sek_e nach Beendung der Schweißung entfernt wird»

6ο Verfahren nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß der geschweißte Gegenstand bei der Überführung aus dem Schweiß- in den Abgratbereich über einen wesentlichen Teil der zu durchlaufenden Strecke durch eine Umhüllung geführt wirdo

7ο Verfahren nach Anspruch 1 — 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat von dem geschweißten Gegenstand abgeschert wirdo

8ο Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgraten selbsttätig durch die Überführung des geschweißten Gegenstandes aus dem Schweiß- in den Ab— gratbereich ausgelöst wird_e

9ο Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke durch Keibmngsschweißen verschweißt werden₀

10. Verfahren nach Anspruch 1-9» dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgraten der geschweißte Gegenstand unter Anwendung einer axialen Kraft an einem feststehenden Werkzeug entlang bewegt wird.

11. Verfahren nach Anspruoh 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bewegung des geschweißten Gegenstandes an der

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Abgratvorrichtung entlang eine weitere Förderung des Gegenstandes ausgelöst wird«

12ο Abgrateinrichtung zur Entfernung eines radial sich erstreckenden G-rates von durch Wärme und Druck geschweißten Gegenständen, gekennzeichnet durch einen länglichen Bahnen (39)» in dem ein Abgratwerkzeug (lO5_f 106) zum Eingriff mit dem radial sich erstreckenden Grat (102) abgestützt ist, durch eine Abstützvorrichtung (92) zur Einstellung des geschweißten Gegenstandes (100) gegenüber dem Abgratwerkzeug und durch den Rahmen zugeordnete Mittel (68) zur Relativbewegung des geschweißten Gegenstandes gegenüber dem Abgratwerkzeugο

ο Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgratwerkzeug wenigstens eine Scherbacke (105) mit daran ausgebildeten Flächen (107» 108) aufweist, welche im wesentlichen den geschweißten Gegenstand (100) an einem Punkt zwischen dem Grat (102) und einem ersten Ende des Gegenstandes umfassen, und daß die Mittel zur Relativbewegung eine Preßvorrichtung (68) enthalten und ferner Mittel zur Betätigung der Presse vorgesehen sind, die in einen kraftausübenden Kontakt mit einem zweiten Ende des geschweißten Gegenstandes tritt und diesen durch die Scherbacke in einer Richtung zum Abscheren des Grates stößt_o

14o Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Betätigung des Presse (68) eine

Kraftquelle und eine Abtastvorrichtung (109) aufweisen, 209834/0786

die auf die Gegenwart eines geschweißten Gegenstandes (100) in einer Abgratstellung zur Betätigung der Presse ansprichtο

15o Einrichtung nach Anspruch 12 - 14» dadurch gekennzeichnet, daß das Abgratwerkzeug zwei Scherbacken (105, 106) aufweist, die auf den einander zugekehrten Enden mit halbkreisförmigen Ausnehmungen (107, 108) ausgebildet und gleitfähig in der Abstützvorrichtung (72) zur Bewegung zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung gehalten sind, wobei in der letzteren die mit den Ausnehmungen versehenen Enden bis auf die halbkreisförmigen Ausnehmungen gegeneinander stoßen, die einen in Abgrasstellung befindlichen geschweißten Gegenstand im wesentlichen eng umschließen,,

16. Einrichtung nach Anspruch 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressvorrichtung (68) mit einer Abstreifvorrichtung (170) versehen ist, die nach dem Abscheren den Grat (102) vollständig von dem geschweißten Gegenstand (100) entfernt und diesen aus der Abgrateinrichtung ausstößt«,

17» Einrichtung nach A einem der Ansprüche 12 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Rahmen (39) ein Paar festliegender Endglieder (42, 44) und einen gleitfähig im Rahmen angeordneten Kopf (52) aufweist, daß zwischen dem einen (42) der Endglieder und einer ersten Seite £58) des beweglichen Kopfes (52) ein erster Stellmotor (62, 64, 66) angeordnet ist und der bewegliche kopf

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einen zweiten Stellmotor (68) trägt, der sich von dem Kopf nach einer zweiten, entgegengesetzt zur ersten Seite liegenden Seite erstreckt, daß das andere Endglied (44) mit einer Stützvorrichtung (92) versehen ist, die allgemein in koaxialer Ausrichtung mit dem zweiten Stellmotor liegt und auf diesen ausgerichtet den geschweißten Gegenstand abstützt, daß an dem Kopf ein von der zweiten Seite hervorragender fester Vorsprung (70) angeordnet und für einen £ kraftubertragenden Kontakt mit dem geschweißten Gegenstand vorgesehen ist₉ und daß ein erstes auf die Gegenwart des geschweißten Gegenstandes in der Stützvorrichtung ansprechendes Schaltmittel (109) die Betätigung einer Scherbacke zur Bewegung in eine eng passende, im wesentlichen umschließende Berührung mit dem geschweißten Gegenstand und eine Kückbewegung der Stützvorrichtung (92) auslöst und eine auf die Eückbewegung der Stützvorrichtung ansprechende zweite Schaltvorrichtung (LS-5) die Erregung des ersten Stellmotores zur Verschiebung des beweglichen Kopfes entlang dem Rahmen bis zur Berührung mit dem geschweißten Gegenstand und die Bewegung des geschweißten Gegenstandes durch die Scherbacken zum Abscheren des Grates auslöst.

18β Einrichtung nach Anspruch 1-17 gekennzeichnet durch Mittel (74) zur unmittelbaren Verbindung mit dem Schweißbereich (25) einer Schweißmaschine £ll), wobei die Mittel eine Mhrungsvorriohtung zur Überführung des geschweißten Gegenstandes in den Abgratbereich (73)

nach Ausstoß aus dem Sohweißbereioh (25) aufweisen· 209834/0786

19o Einrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine vom Schweißbereich schräg abv/ärts führende Rinne (75) ο

20ο Einrichtung nach Anspruch 19> dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne ein geschlossenes Rohr (75) aufweist, das an seinem oberen Ende mit einem verbreiterten Trogabschnitt (76) unmittelbar unterhalb des Schweißbereiches (25) ausgebildet ist und an seinem unteren Ende eine offene Rinne (77) zur Abgabe des Gegenstandes in den Abgratbereich aufweist.

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