DE2532976B2 - Vorrichtung zum halb- oder vollautomatischen elektrischen Widerstands-Längsnahtschweifien von Dosenkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum halb- oder vollautomatischen elektrischen Widerstands-Längsnahtschweißen von Dosenkörpern aus zu Zargen gerollten, sich überlappenden Blechzuschnitten, mit von einer Rolle abzuziehenden über Elektrodenrollen geführten Drahtelektroden, mit einer vor den Elektrodenrollen angeordneten Führungseinrichtung zum Festlegen der Überlappungsbreite der Zargenränder mit gefederten Elementen, durch die die Zargenränder beim Zulauf zur Schweißstelle gegen die Nutgründe einer Z-Schiene anpreßbar sind, und mit einem im Bereich der Schweißstelle angeordneten Kalibrierkranz.

Vorrichtungen der vorstehenden Art sind bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen werden die zu verschweißenden Ränder der Bleche so zwischen den Drahtelektroden hindurchgeführt, daß der Überlappungsbereich der Ränder breiter ist als die Breite der Elektroden-Schweißflächen. Dadurch werden die äußersten Partien der Blechränder nicht verschweißt und es besteht die Tendenz, daß sich die nicht verschweißten Randpartien vom verschweißten Blech

ίο wegbiegen. Dies hat zur Folge, daß bei Verwendung solcher Schweißvorrichtungen die Dosenkörper nachträglich sehr schlecht, beispielsweise mit Kunststoff oder Lack, beschichtet werden könnten, da die wegstehenden Ränder unbeschichtbare Unstetigkeitsstellen bilden. Bei Verwendung derart geschweißter Dosenkörper können sich auch Unreinigkeiten zwischen den nichtverschweißten Überlappungsbereichen ansammeln, und bei empfindlichem Behälterinhalt diesen unter Umständen verderben. Es sind zwar Mittel bekannt, z. B. Nachpreßrollen, die eine nachträgliche Verlötung der Blechränder mittels der aus der Schweißnaht ausgequetschten metallischen Überzüge bezwecken, wobei aber entsprechende zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden müssen, um den erwünschten Effekt zu erzielen.

Werden als Drahtelektroden, wie dies aus der DE-OS 21 02 783 bekannt ist, Flachdrahtelektroden verwendet, so führt dies zu einer im Verlauf des Schweißvorganges ungleichmäßigen Ausbildung der Schweißlinse, deren optimale Form möglichst stetig elliptisch sein sollte. Ginge man aus diesem Grund dazu über, elliptische Drahtelektroden zu verwenden, so würde wohl die Schweißlinse gleichmäßiger, jedoch ergäben sich wegen des Auftretens von Schweißspannungen Schwierigkeiten, da dadurch die Schweißlinse innerhalb der Überlappung wandern könnte und die Blechränder sich deshalb ungleich abheben könnten, was, wegen der einseitig verstärkten Kerbwirkung, zu erhöhter Rißgefahr führte. Da bei diesem Verfahren, insbesondere bei Verwendung von bandähnlichen Flachdrahtelektroden, der Stromdurchtritt über die ganzen Elektrodenflächen erfolgt, und somit das zu verschweißende Gut im Bereich der ganzen Elektrodenschweißfläche erhitzt wird, bilden sich dem Drahtprofil entsprechende Kerben im Schweißgut, deren Wirkung beispielsweise bei Bördelung so verschweißter Bleche zu Rissen führt.

Durch die CH-PS 5 12 288 ist ein Verfahren zum elektrischen Widerstands-Längsnahtschweißen von Dosenkörpern bekannt, bei dem mittels Schweißrollen,

deren Arbeitsflächen breiter sind als die Überlappung der Zargenränder an der Schweißstelle, Quetschnähte erzeugt werden. Dabei werden die Zargenränder im Schweißnahtbereich in einer Breite übereinandergeschoben, die drei- bis zehnmal so groß wie die Blechdicke ist. Der Schweißvorgang erfolgt bei hohem Druck und hohem Strom. Dadurch ist die Verdickung im Überlappungsbereich der Zargenränder bezogen auf überlapptverschweißte, bekannte Zargenränder minimal. Die Zargenränder werden dort mittels Punktschweißung vorgeheftet.

Das Verbinden der zu verschweißenden Ränder von Blechzuschnitten durch elektrisches Widerstands-Längsnahtschweißen unter Verwendung einer abgeflachten, bandförmigen Drahtelektrode, deren Breite

(ι? größer als die Überlappung der Ränder an der Schweißstelle ist, ist in der US-PS 13 00 603 dargestellt.

Man kennt auch Vorrichtungen zum elektrischen Widerstands-Längsnahtschweißen mit einer Z-förmig

ausgebildeten Schiene, gegen deren Nutgründe die Zargenränder zwecks überlappten Zusammenführen anliegen und deren Nutgründe zum Ausgleich der Dehnung, die infolge der beim Schweißen auftretenden Spannungen entsteht, in Schweißrichturig zusammenlaufen (DE-PS 3 36 885).

Außerdem sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Achsen der Schweißrollen aus der Normalebene zur Schweißrichtung der Zargenränder ausgeschwenkt sind, um zu erreichen, daß diese an den Nutgründen einer Z-förmig ausgebildeten Schiene gehalten werden (DE-PS 2 81 313).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der Dosenkörper erstellbar sind, die sich für Lebensmittelkonserven eignen und bei denen die Verformbarkeit der Schweißnaht verbessert ist.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, daß

a) die Führungseinrichtung so ausgebildet ist, daß die Zargenränder an der Schweißstelle um einen Beirag von mindestens drei und höchstens sechsmal der Blechstärke überlappen,

b) die Drahtelektroden als Flachdrahtelektroden mit einer Breite größer als die Überlappung der Zargenränder an der Schweißstelle ausgebildet sind,

c) die Nutgründe der Z-Schiene in Schweißrichtung zusammenlaufen,

d) die Achsen der Elektrodenrollen aus der Normalebene zur Schweißrichtung ausgeschwenkt sind derart, daß die Zargenränder dadurch übereinandergeschoben werden.

Patentschutz wird nur für die Merkmalskombination nachdem Patentanspruch 1 begehrt.

Durch die Ausbildung nach den Merkmalen a) und b) wird erreicht, daß das aus der CH-PS 5 12 288 bekannte Verfahren angewandt werden kann, so daß die Dosenkörper für Lebensmittelkonserven geeignet sind. Außerdem kann dabei das Gefüge im Schweißbereich ähnlich dem des Ausgangsmaterials gehalten werden, so daß die Naht besser verformbar ist und Bördelrisse nicht mehr auftreten.

Durch die Ausbildung nach den Merkmalen c) und d) wird erreicht, daß das Vorheften der zu verschweißenden Ränder, wie es beim Verfahren nach der CH-PS 5 12 288 vorgesehen ist, entfallen kann und dadurch bedingte Unregelmäßigkeiten der Schweißnaht vermieden werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen einer Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1 sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird anschließend beispielsweise anhand von Figuren erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einer Wideritandsnahtschweißmaschine mit einem Teil des Maschinengestells sowie den oberen und unteren Schweißarm mit den entsprechenden Elektrodenrollen, in Seitenansicht,

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht der Eelktrodenrollen mit eingeführter Zarge, in Schweißrichtung gesehen,

Fig.3 eine Ansicht auf die Elektrodenrollen gemäß F i g. 2, von oben,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Z-Schiene mit in dieser eingefügter Zarge, nach Schnittlinie IV-IV der Fig. 5,

Fig.5 einen Schnitt durch die Z-Schiene nach Schnittlinie V-V der F i g. 4,

Fig. 6 einen Schnitt durch die Anordnung nach F i g. 4 gemäß Schnittlinie Vi-VI,

Fig. 7 einen Querschnitt durch zwei drahtförmige Schweißelektroden mit eingeführten Zargenrändern,

Fig.8 eine Ansicht eines in der Schweißebene senkrecht zur Bewegungsrichtung der Zarge wirkenden Zentrierkranzes.

In Fig. 1 ist ein Teil 1 einer Widerstandsschweißmaschine ersichtlich, mit einem unteren, festen Schweißarm 3 und einem oberen, schwenkbaren Schweißarm 5. An den Enden dieser Schweißarme 3, 5 befinden sich eine untere Elektrodenrolle 7 und eine obere Elektrodenrolle 9. Über diese Elektrodenrollen 7, 9 ist eine Drahtelektrode 11 geführt, die einen rechteckartigen Querschnitt aufweist, wobei das Dicken-Breiten-Verhältnis ungefähr 1 : 2,5 bis 5, normalerweise 1 : 3,3 bis 4,5

is beträgt. Es handelt sich dabei um einen auf der Schweißmaschine [lachgewalzten Runddraht.

Die Elektrodenrollen 7 und 9 sind mit entsprechenden Rollenzapfen 15 bzw. 16 ausgebildet, welche in entsprechenden gabelförmigen Enden des oberen bzw. unteren Schweißmaschinenarmes 5 bzw. 7 angeordnet sind. Die EJektrodenroUen 7 und 9 sind je mit einer Nut 18 zur Aufnahme der Drahtelektrode 11 versehen. Die Drahtelektorde 11 steht, wie aus Fig. 2 ersichtlich, entsprechend über das Profil der Rollen 7 und 9 vor, liegt aber im übrigen sau in der Nut 18.

In F i g. 4 ist außer einer Z-Schiene 13 auch eine Zarge 20 mit den Zargenrändern 21 und 22 ersichtlich, welche Zargenränder 21 und 22 in der oberen bzw. unteren Nut 26 bzw. 27 eingeführt und mittels seitlich angeordneter Führungsbacken 32, 33, 34 entsprechend auf einen oberen Nutgrund 29 der Nut 26 und einen unteren Nutgrund 30 der Nut 27 gepreßt werden. Einstellbare Federn 36, 37 und 38, am einen Ende an der Schweißmaschine abgestützt und je paarweise angeordnet, drücken die Führungsbacken 32, 33 und 34 mit der entsprechenden Kraft auf die Zarge 20, was im Hinblick auf eine genaue Führung der Zargenränder 21 und 22 und insbesondere deren genaue Überlappung von maßgebender Bedeutung für ein erfolgreiches Schwei-Ben ist. Wie aus den F i g. 5 und 6 hervorgeht, verlaufen die beiden Nuten 26 und 27 bzw. Nutgründe 29 und 30 nicht parallel zueinander, sondern in Richtung des Schweißvorganges gegeneinander zu. Es ist daher zu Beginn der Abstand der Nutgründe 29 und 30 so, daß die

Überlappung der Zargenränder 21 und 22 der zu verschweißenden Zarge 20 am Austritt und am Einlauf z. B. ein Verhältnis von ca. 1:4 bis 1:8 je nach Zargenlänge aufweisen. Dabei hat sich für einen bestimmten Fall ein Anfangswert von 5 mm und ein Endwert von 0,8 mm Überlappung bei einer Z-Schienenlänge von 335 mm bestens bewährt. Dies ergibt einen Winkel, den die Zargenrandauflageflächen der Z-Schiene einschließen, von ungefähr 0,5—1,5°, für den angegebenen Fall von ca. 40'. Diese in Richtung des Schweißvorganges abnehmende Überlappung ermöglicht es, ein Schweißgut mit längs der Schweißnaht praktisch konstanter Überlappung herzustellen. Um diese aber sicherzustellen, muß infolge der Spreizwirkung beim Schweißen die Überlappung in erläuterter Weise ansteigen, je weiter sich dies vom eigentlichen Schweißpunkt vor dem Schweißen befindet.

In gleichem Sinne wirken auch die in Fig.2 übertrieben ausgeschwenkt dargestellten Elektrodenrollen 7 und 9, deren Achsen aus der Normalebene zur

ir) Schweißrichtung ausgeschwenkt sind. Der Ausschwenkwinkel liegt vorzugsweise in der Größenordnung von je einem Grad (0,5 bis 1,5°) beidseits der Schweißrichtung, welcher Winkel in F i e. 3 mit w. der Totalwinkel mit 2m

bezeichnet ist.

Dadurch wird sichergestellt, daß die beiden Zargenränder 21 und 22 selbst während des Schweißvorganges gegeneinander angepreßt werden, so daß, wie die Versuche zeigten, an den Blechkörpern gleichmäßig überdeckende Zargenränder 21 und 22 entstehen, deren Überdeckung z. B. 0,8 mm beträgt. Dies entspricht praktisch wie entsprechende Feinschliffe zeigen, angeschrägten Zargenrändern bzw. einer Stumpfschweißung, bei welcher die Dicke des Körpers im Bereich der Schweißnaht nicht wesentlich größer ist als die einfache Blechdicke (ca. +30%).

In diesem Sinne hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Überlappung der Zargenränder 21 und 22 an der Schweißstelle 3 bis 6mal der Blechdicke zu wählen, während die Breite der Drahtelektrode 11 entsprechend 2 bis 3mal der Überlappungsbreite gewählt wird.

Um die durch die konische Form der Nutgründe 29 und 30 bedingte Überlappung der Zargenränder sicherzustellen, wird die Blechzarge durch die Führungsbacken 32—34 in die Nutgründe 29 und 30 gepreßt, wobei der Preßdruck durch entsprechendes Spannen oder Entspannen der Federn 36,37 und 38 den Umständen angepaßt werden kann. In F i g. 6 ist der — einstellbare — Hub »h« dargestellt. Ohne diese Führungsbacken kann ein gutes Anliegen der Zargenränder 21 und 22 in der Z-Schiene 13 nicht garantiert werden. Der Druck der Backen 32—34 darf natürlich nicht zu hoch sein, ansonsten die Ränder 21 und 22 an der Z-Schiene beschädigt werden können und/oder sie dem Fortbewegen der Zarge einen zu großen Widerstand entgegensetzen. Den drei Führungsbacken

ίο 32—34 schließt sich — auf der Höhe des Schweißortes — ein Zentrierkranz aus drehbaren, fest angeordneten aber einstellbaren Kalibrierwalzen 40 an, wie diese in F i g. 8 dargestellt und in F i g. 6 angedeutet sind. Anstelle der einfacheren Führungsbacken 32—34 könnten auch eine Anzahl eng aufgeschlossener federnder Zentrierkränze vorgesehen werden.

Aus F i g. 7 ist ersichtlich, wie die zu verschweißenden Ränder der Bleche 43 und 44 überlappend zwischen zwei Drahtelektroden 41 eingeführt sind, die auf zwei entsprechenden Elektrodenrollen 42 geführt sind Vorzugsweise wird der überlappende Bereich in die Mitte der Drahtelektroden positioniert, wobei seine Breite etwa der halben Drahtbreite entspricht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum halb- oder vollautomatischen elektrischen Widerstands-Längsnahtschweißen von Dosenkörpern aus zu Zargen gerollten, sich überlappenden Blechzuschnitten, mit von einer Rolle abzuziehenden über Elektrodenrollen geführten Drahtelektroden, mit einer vor den Elektrodenrollen angeordneten Führungseinrichtung zum Festlegen der Überlappungsbreite der Zargenränder mit gefederten Elementen durch die die Zargenränder beim Zulauf zur Schweißstelle gegen die Nutgründe einer Z-Schiene anpreßbar sind, und mit einem im Bereich der Schweißstelle angeordneten Kalibrierkranz, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Führungseinrichtung so ausgebildet ist, daß die Zargenränder an de. Schweißstelle um einen Betrag von mindestens drei- und höchstens sechsmal der Blechstärke überlappen,

b) die Drahtelektroden als Flachdrahtelektroden mit einer Breite größer als die Überlappung der Zargenränder an der Schweißstelle ausgebildet sind,

c) die Nutgründe der Z-Schiene in Schweißrichtung zusammenlaufen,

d) die Achsen der Elektrodenrollen aus der Normalebene zur Schweißrichtung ausgeschwenkt sind derart, daß die Zargenränder dadurch übereinandergeschoben werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachdraht ein Verhältnis Dicke zu Breite 1 :2,5 bis 1 :4,5 hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungsbereich, begrenzt durch die beiden Blechkanten, wenigstens nahezu in die Mitte der Breitenausdehnung der zur Verfugung stehenden Flachdrahtelektroden-Kontaktfläche positioniert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fülldrahtelektrode.", aus einem Runddraht ausgewalzt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenrollen zwischen je 0,5° und 1,5°, vorzugsweise um je ca. 1° ausgeschwenkt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erweiterungswinkel der Zargenrandauflageflächen ungefähr 20' bis 60', vorzugsweise 25' bis 30', beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Rollenkranz als Kalibrierkranz.