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Elektrische Widerstandsschweißmaschine
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Die erfindung betrifft eine elektrische Widerstandsschweißmaschine
mit einem Portal, an dem mindestens ein Paar zusammenwirkender Schweißelemente in
Querrichtung verstellbar angeordnet ist und durch dessen rechteckige Arbeitsöffnung
das zu verschweißende Werkstück mittels einer Aufspannvorrichtung transportierbar
ist.
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Elektrische iderstandsschweißmaschinen der voranstehend beschriebenen
Art sind als Spezialmaschinen bekannt. Sie werden zum Verschweißen komplizierter
Bauteile verwendet,die zu diesem Zweck auf einem Positionierschlitten aufgespannt
werden, der das Werkstück in mehreren Stellungen innerhalb der rechteckigen Arbeitsöffnung
des Portals an den Schweißelementen entlangführt. Die beispielsweise als Schweißrollen
ausgebildeten Schweißelemente sind in Querrichtung am Portal verfahrbar, um auf
die jeweilige Stellung des vom Positionierschlitten gehaltenen Werkstückes eingestellt
werden zu können.
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Die bekannte, mit einem Portal ausgerüstete Widerstandsschweißmaschine
ist durch den komplizierten Aufbau. des Positionierschlittens lediglich zur Bearbeituig
kleinerer Werkstücke geeignet. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde,eine
elektrische Widerstandssohweißmaschine der eingangs beschriebenen Art zu schaffen>mit
welcher großflächige,insbesondere breite und in der Werkstücklänge praktisch unbegrenzte
Werkstücke in einer Einspannung quasi
verzugs frei geschweißt werden
können,wobei die Möglichkeit bestehen soll, nacheinander oder gleichzeitig mehrere
Schweißnähte herzustellen.
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Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufspannvorrichtung als durch einen Antrieb verfahrbarer
Tisch ausgebildet ist,der aus zwei äußeren Langträgern, zwei Kopfstücken und aus
einer Mehrzahl längsliegender Aufspannschienen besteht, die im Abstand voneinander
liegend an den Kopfstücken verstellbar befestigt sind.
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Mit diesem Vorschlag der Erfindung wird eine Aufspannvorrichtung geschaffen,
mit der großflächige, das heißt sowohl breite als auch sehr lange Werkstücke in
einer Einspannung mehrfach> also mit mehreren nebeneinanderliegenden Nähten geschweißt
werden können, da die im Abstand voneinander liegenden Aufspannschienen aufgrund
ihrer Verstellbarkeit an den Kopfstücken einen Durchtritt der jeweils unteren Schweißelemente
an jeder beliebigen Stelle des Tisches gestatten. Es ist somit mit einfachen Mitteln
möglich,den den Tisch auf die jeweilige Schweißaufgabe einzurichten und die Schweißvorgänge
in einer einzigen Einspannung auch bei sehr langen und breiten Werkstücken durchzuführen.
Hierdurch wird nicht nur ein rationelles und schnelles Arbeiten ermöglicht, sondern
eine quasi verrugsfreie Verschweißung erzielt.
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Um einen besonders einfachen und störungsfreien Antrieb für den verfahrbaren
Tisch zu schaffen, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung an den äußeren
Langträgern jeweils mindestens eine Zahnstange angeordnet, in die jeweils mindestens
ein Zahnritzel einer ortsfesten Antriebswelle eingreift. Die Zahnstangen können
erz in dungsgemäß mindestens an einem Ende über die Kopfstücke hinausragen,wodurch
es möglich ist,den Antrieb außerhalb des Portals anzuordnen und dennoch die volle
Tischlänge als Arbeitshub auszunutzen Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
ist die Drehzahl der Antriebswelle in beiden Drehrichtungen stufenlos regulierbar
und
mit einer einstellbaren Impulsfolge für die Schweißelemente
synchronisierbar, so daß die Schweißpunktfolge programmierbar ist und ein exaktes
Einhalten der vorgegebenen Schweißpunktabstände gesichert wird, was insbesondere
bei Dichtnahtschweißungen mit Schweißrollen von großer Wichtigkeit ist.
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Bezüglich der konstruktiven Weiterbildung der erfindungsgemäßen Widerstandsschweißmaschine
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, die Zahnstangen mittels Tragrollen in senkrechter
und waagerechter Richtung zu lagern. Hierdurch werden zugleich die äußeren Langträger
und die Kopfstücke des Tisches exakt gelagert und geführt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Aufspannschienen
in senkrechter Richtung auf Tragrollen gelagert und in Querrichtung durch Führungsrollen
geführt, die entsprechend der Verstellbarkeit der Aufspannschienen an den Kopfstücken
umsteckbar sind. Durch diese erfindungsgemäßen Merkmale wird nicht nur eine sichere
Lagerung und Führung der einzelnen Aurspannschienen erzielt>sondern erreicht>daß
diese Lagerung und Führung bei einer Verstellung der AuSspannschienen innerhalb
des Tisches auf einfache Weise den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden können.
Die Tragrollen, Tragwalzen und Führung rollen sind erfindungsgemäß an einem ortsfesten
Traggerüst gelagert.
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Um die Schweißebene zur Anpassung an unterschiedliche lderkstücke,
beispielsweise gewölbte Dächer von Eisenbahnwagen, verlagern zu können, ist gemäß
einem weiteren Merkmal der Erfindung das Portal gegenüber dem Traggerüst und dem
Tisch in der Höhe verstellbar.
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Die Kopfstücke sind erfindungsgemäß gegenüber den äußeren Langträgern
und den Aufspannschienen hochgezogen und mit einem Lochbild zur verstellbaren Befestigung
der Aufspannschienen versehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
bestehen die Aurspannschienen aus zwei Längsprofilen und mindestens einem Spannutenprofil>die
durch Füllbretter miteinander verbunden sind. Die Füllbretter und gegebenenfalls
die Längs- und Spannutenprofile werden vorzugsweise aus nichtmagnetischem Material
hergestellt,um Magnetisierungsverluste
zu vermeiden Die Aufspannschienen
iiönnen in Längsrichtung unterteilt sein.
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Eine erfindungsgemäße Weiterbildung der Widerstandsschweißmaschine
ist dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise zusammenwirkenden Schweißelemente
über die gesamte Breite der Arbeitsöffnung des Portals synchron verstellbar sind.
Erfindungsgemäß können mehrere Paare von Schwweißrollen und/oder Punktelelektroden
unabhängig voneinander einstellbar und verstellbar sein. Hierdurch wird die Möglichkeit
geschaffen, mehrere unterschiedliche Schweißnähte gleichzeitig oder nacheinander
herzustellen. Die Schweißelemente bzw.
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Schweißelementgruppen sind in der Höhe verstellbar d bezüglich des
Anlagedruckes eistellbar ausgeführt, vorzugsweise durch eine Anordnung anjeweils
einem Druckmittelzylinder.
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Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, einem Paar zusammenwirkender
Schweißelemente jeweils ein Druckrollen-Paar zuzuorder,das in Arbeitsrichtung mit
Abstand hinter den Schweißelementen a:qgeordnet ist.Durch diese Druckrollen wird
die durch die Schweißelemente erzeugte Naht gewalzt,so daß die beim Schweißen in
das Werkstück eingeleiteten Wärmespannungen egalisiert und verteilt werden.Diese
Druckrollen sind erfindungsgemäß mit den zugehörigen Schweißelementen in Querrichtung
synchron verstellbar.Als Drucirrollen können stromlose Schweißrollen verwendet werden,
so daß ein wechselweiser Betrieb in beiden Durchlaurrichtungen des Tisches möglich
ist.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemassen
Widerstandsschweißmaschine dargestellt, und zwar zeigen: Fig.1 eine Seitenansicht
der in der Länge verkürzt dargestellten Schweißmaschine, Fig.2 eine Stirnansicht
der Maschine nach Fig.1, Fig.3 eine Draufsicht auf das Portal sowie auf einen Teil
des Tisches und des Traggerüstes der Maschine nach den Fig.1 u.2, Fig.4 einen teilweisen
Querschnitt durch den Tisch gemäß der Schnittlinie I7-IV in Fig., und
Fig.5
einen Längsschnitt durch das Kopfstück des Tisches gemäß der Schnittlinie V-V in
Fig.3 Die anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellte elektrische Widerstandsschweißmaschine
besitzt ein Portal 1,welches eine rechteckige Arbeitsöffnung für den Durchtritt
des zu verschweissenden Werkstückes aufweist. Das Portal 1 ist auf einem Tragrahmen
2 gelagert,der mittels Tragspindeln 3 gegenüber dem Fundament 4 in der Höhe verstellbar
ist.Auf diese Weise kann die Schweißebene zur Anpassung an unterschiedliche Werkstücke
in der Höhe verlagert werden.Die Höhenverstellung des Portals 1 erfolgt über eine
Verstellwelle 5a eines Verstellgetriebes 5,welches von einem Motor 6 angetrieben
wird. Die Verstellwelle 5a treibt auf der Zeichnung im einzelnen nicht dargestellte
Spindelmuttern an,die durch ihren synchronen Antrieb eine gleichmäßige Höhenverstellung
der insgesamt vier Tragspindeln 3 zur Folge haben.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der besseren Übersichtlichkeit
wegen nur ein Paar zusammenwirkender Schweißelemente dargestellt,die als SchweiBrollen
7 ausgebildet sind.Selbstverständlich können gleichzeitig mehrere Paare von Schweißrollen
sowie mehrere gegebenenfalls zu Gruppen zusammengefaßte Punktelektroden am Portal
1 angeordnet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform ist jede Schweißrolle 7
an einem Druckmittelzylinder 8 angeordnet,durch welchen die Schweißrolle 7 in der
Höhe verstellbar und bezüglich ihres Anlagedruckes einstellbar ist.Die Druckmittelzylinder
8 mit den Schweißrollen 7 sind jeweils an einem Schlitten 9 befestigt, der an Führungen
lo am oberen bzw. unteren Joch des Portals 1 in Querrichtung desselben verschiebbar
ist. Die Verschiebung beider Schlitten 9 geschieht jeweils durch eine Verstellspindel
11, die durch eine Verbindungswelle 12 miteinander verbunden und gemeinsam von einem
nicht dargestellten Motor angetrieben werden.Auf diese Weise ist eine synchrone
Verstellung der paarweise zusammenwirkenden Schweißrollen 7 über die gesamte Breite
der Arbeitsöffnung des Portals 1 sichergestellt.
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Das zu schweißende Werkstück,das auf der Zeichnung nicht dargestellt
ist,wird auf einen Tisch 13 aufgespannt,der in Fig.l lediglich in der Seitenansicht
zu erkennen ist. Dieser Tisch 13 besteht - wie aus den Fig.2 und 3 ersichtlich -
aus zwei äußeren Langträgern 14, zwei die Langträger 14 miteinander verbindenden
Kopfstücken 15 und einer Mehrzahl von Aufspannschienen 16. Diese Aufspannschienen
16 liegen im Abstand voneinander und sind verstellbar an den KopfstUcken 15 befestigt,die
zu diesem Zweck mit einem Lochbild 15a versehen sind. Aus der in größerem Maßstab
gezeichneten Fig.4 ist zu entnehmen, daß Jede Aufspannschiene 16 aus zwei die Längsränder
darstellenden Längsprofilen 16a sowie einem in Längsrichtung verlaufenden Spannutenprofil
16b besteht,die durch querverlaufende Spannutenprofile 16b miteinander verbunden
sind und zwischen denen Ftlllbretter 16c angeordnet sind. Die Füllbretter 16c und
gegebenenfalls auch die LängspRpSile 16a und Spannutenprofile 16b kennen aus nichtmagnetischem
Material bestehen, um die Magnetisierungsverluste zu verringern. Auch die äußeren
Langträger 14 besitzen beim dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere in Längsrichtung
und in Querrichtung verlaufende Spannuten sowie zwischen den tragenden Teilen liegende
Füllbretter. An der Unterseite jedes äußeren Langträgers 14 ist eine Zahnstange
17 angeordnet. Diese Zahnstangen 17 ragen über das in Fig.1 links liegende Kopfstück
des Tisches 13 hinaus, um trotz des außerhalb des Portals 1 angeordneten Tischantriebes
eine Verschiebung der gesamten Tischfläche innerhalb der Arbeitsffnung des Portals
1 zu ermöglichen.
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Der Tisch 13 ist an einem ortsfesten Traggerüst geführt und gelagert,welches
zwei Fundamentlangtruger 18 sowie mehrere Fundamentquerträger 19 umfaßt. Auf den
Fundamentquerträgern 19 ist parallel zu den Fundament langträgern 18 unterhalb jedes
Langträgers 14 des Tisches 13 ein Führungsträger 20 angeordnet. Diese Führungsträger
20 besitzen senkrechte und waagerechte Fhhrungsbahnen>an denen die Zahnstange
17 in senkrechter und waagerechter Richtung geführt ist.
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Im linken Teil der Fig.4 sind Tragrollen 21 zu erkennen,die mittels
einer waagerecht liegenden Achse an der Zahnstange 17 gelagert sind
und
auf diese Weise eine Rührung der Zahnstange 17 in senkrechter Richtung am Führungsträger
20 bewirken. m entsprechender reise bewirken auf der Zeichnung nicht dargestellte
Tragrollen, die g D-weils um eine senkrechte Achse drehbar sind,eine Führung der
Zahnstange 17 in waagerechter Richtung an dem jeweiligen Führungstrager 20.
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Während die äußeren Langträger 14 des Tisches 1v über die Zahnstangen
17 am Führungstrager 20 sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Richtung
geführt und gelagert sind>erfolgt die Lagerung und Führung der verstellbaren
Aufspannschienen 16 durch waagerecht liegende Tragwalzen 22 sowie senkrecht stehende
ilhrungsrollen 23. Diese Tragwalzen 22 und Führungsrollen 3 sind an Querträgern
24 gelagert,die ihrerseits auf den Fundamentquerträgern 19 abgestützt sind. Während
die Tragwalzen 22 sich in der Länge iiberlappend unverstellbar an den Querträgern
24 angeordnet sind>besitzen die Quertr.iger 24 jeweils zwei Reihen von. Lochbildern
24a, in deren Löchern die Führungsrolle + 3 beliebig einsteckbar sind.
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Auf diese Weise ist es rriöglich>die die seitliche Führung der
Aufspannschienen 16 bewirkenden Führungsrollen 23 der jeweiligen Lage der Aufspannschienen
16 am Kopfstück 15 des Tisches 13 durch Umstecken anzupassen.
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Für die gegenüber den Langträgern 14 und Aufspannschienen 16 hochgezogenen
Kopfstücke 15 des Tisches 1) ist keine besondere Lagerung erforderlich, da sich
diese Kopfstücke 15 an den Langträgern 14 abstützen und somit mittelbar über diese
Teile des Tisches 1) getragen werden und auf diese Weise über die Führungsrollen
2) hinweggehen. Die hochgezogene Lage der Kopfstücke 15 ist in Fig.5 zu erkennen.Diese
Zeichnung zeigt außerdem,daß daß zwischen den Querträgern 24 Fundamentbretter 25
angeordnet sein können,die bei seitlich verfahrenem Tisch 13 eine durchgehende Lauffläche
für das Bedienungspersonal darstellen.
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Der Antrieb des Tisches 1) erfolgt durch einen Antriebsmotor 26, der
zusammen mit einem Getriebe 27 an einem Traggestell 28 gelagert ist,das unter den
Fundamentlangträgern 18 aufgehängt ist.Das in
der Mitte zwischen
den Fundamentlangtrtägern 18 angeordnete Getriebe 27 treibt eine Antriebswelle 28
an, die an ihren beiden Enden mit je einem Antriebsritzel 28a versehen ist.Diese
Antriebsritzel 28a wirken auf ein Antriebszahnrad 29,welches jeweils mit einer Zahnstange
17 zusammenwirkt,wie dies in Fig.l zu erkennen ist.Die Drehzahl der Antriebswelle
28 ist in beiden Drehrichtungen stuRenlos regulierbar und mit einer einstellbaren
Impulsfolge für die Schweißelemente 7 synchronisierbar, um eine programmierbare
Schweißpunktfolge unabhängig von der Verschiebegeschwindigkeit und Verschieberichtung
des Tisches 13 zu ermöglichen und ein exaktes ££inhalten der Schweißpunkte sicherzustellen,was
insbesondere bei dampfdichten Schweißnähten erforderlich ist.
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Um die beim Schweißen in das Werkstück eingeleiteten Wärmespannungen
zu egalisieren,das heißt zu dezentralisieren und zu verteilen, sind in Arbeitsrichtung
mit Abstand hinter den Scheißrollen 7 Druckrollen 30 angeordnet,welche die von den
Schweißrollen 7 erzeugte Schweißnaht einem Kaltwalzvorgang unterziehen>wobei
von einem "Kaltwalzen" auch dann noch gesprochen wird, wenn die Temperatur der Schweißnaht
oberhalb von 2000 C liegt.
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Beim dargestellten Ausführungabeispiel gemäß Fig.1 sind als Druckrollen
30 normale Schweißrollen verwendet, denen bei ihrem Einsatz als Druckrolle kein
Strom zugeführt wird.Bei dieser Anordnung ist es mögliah, die Funktion der Schweißrollen
7 und Druckrollen 30 je nach Bewegungsrichtung des Tisches 13 umzukehren.Aus diesem
Grunde sind die in Fig.1 dargestellten Druckrollen 30 entsprechend den Schweißrollen
7 derart am Portal 1 gelagert>daß sie sowohl in der Höhe als auch in Querrichtung
verstellt werden können. Wegen der gleichartigen Ausführung kann auf ein in die
Einzelheiten gehende Beschreibung für die Lagerung der Druckrollen 30 verzichtet
werden.
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-fern mit der voranstehend beschriebenen Widerstandsschweißmaschine
mehrere lange blechteile beispielsweise zu einer Seitenwand oder zu einem Dach eines
Eisenbahngüterwagens miteinander verschweißt werden rollen, werden diese Werkstücke
auf dem Tisch 13 ausgerichtet
und befestigt. Die Befestigung erfolgt
hierbei durch bekannte Spannelemente,die in die Spannutenprofile 16b der Aufspannschienen
16 und gegebenenfalls in die Spannuten der Langträger 14 ein gesetzt werden. Damit
die Schwelßrollen 7 und Druckrollen 3o an den vorgegebenen Stellen zusammenwirken
können, kann es erforderlich sein, Einige oder alle Aufspannschienen 16 in QuErrichtung
an den Kopfstücken 15 zu verstellen und dementsprechend die Ptlhrungsrollen 23 an
den Querträgern 24 umzustecken. Diese VerStellbarkeit der Aufspannschienen 16 und
der zugehörigen Führungsrollen 23 ermöglicht eine vielseitige Verwendung des Tisches
13 zum Aufspannen großflächiger, das heißt breiter und extrem langer terkstUcke.
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Sie ermöglicht darüber hinaus, daß nacheinander und/oder gleichzeitig
mehrere Schweißnähte hergestellt werden,wobei die Verwendung der in der Zeichnung
dargestellten Schweißrallen 7 nur als Beispiel anzusehen ist>da sowohl mehrere
Schweißrollen am Portal 1 angeordnet werden können als auch zusätzlich oder alternativ
einige oder mehrere zu Gruppen zusammengefaßte Punktelektrtoden.
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Bezugsziffernliste; 1 Portal 2 Tragrahmen 3 Tragspindel 4 Fundament
5 Verstellgetriebe 5a Versteliwelle 6 Motor 7 Sohweißrolle 8 Druckmittelzylinder
9 Schlitten 10 Führung 11 Verstellspindel 12 Verbindungswelle 13 Tisch 14 Langtriger
15 Kopfstück 15a Lochbild 16 Aufspannschiene 16a Längsprofil 16b Spannutenprofil
16c Füllbrett 17 Zahnstange 18 Fundamentlangträger 19 Fundamentquerträger 20 Führungsträger
21 Tragrolle 2a Tragwalze 23 Führungsrolle 24 Querträger 24a Lochbild 25 Fundamentbrett
26 Antriebsmotor 27 Getriebe 28 Antriebswelle 28a Antriebsritzel 29 Antriebs zahnrad
30 Druckrolle
L e e r s e i t e