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Schweißmaschine zum Verbinden von Bandenden
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Bänder fallen bei der Erzeugung in Bunden,sogenannten "Coils', an
und werden zur Weiterverarbeitung in Wärmebehandlungs-,Oberflächenveredlungs- oder
Profilierlinien aneinander geschweißt, damit ein kontinuierliches Weiterverarbeiten
möglich ist. Als Schweißverfahren wird sowohl das Widerstandsschweißen als auch
das Lichbogenschweißen eingesetzt. Die querverlaufende Schweißnaht soll bei der
Weiterverarbeitung nicht stören, d.h. sie soll möglichst wenig auftragen, dem Transportzug
standhalten und eventuell auftretende Verformungen in gleicher Weise wie das Material
selbst aufnehmen können. Wird das Lichtbogenschweißverfahren angewendet, so müssen
die zu verbindenden Bandenden auf der gesamten Breite mit ihren Kanten dicht voreinander
stehen oder die Bandkanten müssen in einem geringen Abstand streng zueinander parallel
verlaufen. Dieses soll bei den bekannten Schweißmaschinen dadurch erzielt werden,
daß die zu verbindenden Bandenden vor dem Schweißvorgang beschnitten werden.
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Es ist eine Schweißmaschine bekannt, bei der auf dem Maschinenständer
sowohl auf der Ein- als auch auf der Auslaufseite der Bänder jeweils eine feststehende
Spannvorrichtung angeordnet ist, mit der die Bandenden gleichzeitig zu ihrer Mittelachse
zentriert werden. In diesen Spannvorrichtungen ist ein in und gegen die Bandlaufrichtung
fahrbarer Schlitten angeordnet, der eine einschnittige Schere zum Beschneiden der
Bandenden und eine Schweißvorrichtung trägt. Der Verbindungsvorgang mit dieser Bandschweißmaschine
ist wie folgt: Das auslaufende Bandende wird in der auslaufseitigen Spannvorrichtung
in der Bandachse ausgerichtet und gespannt. Die auf dem fahrbaren Schlitten anyeordnete
einschnittige Bandendenschere wird zur Auslaufseite des
Bandes gefahren
und schneidet das Bandende ab, wobei das Obermesser das beschnittene Bandende unter
die Durchlaufhöhe des Bandes drückt. Der Bandanfang des nächsten Bandes wird in
die bandeinlaufseitige Spannvorrichtung gefahren, zur Mittelachse ausgerichtet und
festgespannt. Dabei wird der Bandanfang soweit in die Spannvorrichtung eingeschoben,
das er mit dem beschnittenen Bandende überlappt. Der Bandanfang wird in der gleichen
einschnittigen Schere beschnitten. Das Abfallstück muß dabei manuell entfernt werden.
Danach wird der Schlitten soweit gegen die Bandlaufrichtung verschoben, daß die
Schnittstelle der beiden Bandenden mittig unter der Schweißvorrichtung zu liegen
kommt. Die beiden Bandenden werden von Spannbacken der Schweißvorrichtung eingespannt
und miteinander verschweißt.
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Der Nachteil dieser bekannten Schweißmaschine liegt darin, daß die
beiden Bandenden in zwei nacheinander folgenden Schneidvorgängen beschnitten werden
und daß das Abfallende des zweiten Schneidvorganges manuell entfernt werden muß.
Dieses zeitaufwendige Schneidverfahren ist deshalb von großem Nachteil, weil die
Schweißmaschine eine Arbeitsstation innerhalb eines umfangreichen Arbeitsprozesses
ist. Weiterhin ist von Nachteil, daß das Obermesser bei dem ersten Schnittvorgang
das zu verbindende Bandende um die Eintauchtiefe des Obermessers in das Untermesser
unter die Durchlaufhöhe des Bandes biegt. Damit hier keine bleibende Verformung
auftritt, muß das durchbiegende Bandende möglichst lang sein. Dieses vergrößert
jedoch den Abstand zwischen der Schere und der Schweißvorrichtung. Außerdem ist
bei der bekannten Schweißmaschine keine Möglichkeit gegeben, die zu verbindenden
Bandenden entweder für das eine Schweißverfahren sehr dicht aneinander zu pressen
oder für ein anderes Schweißverfahren in einem geringen Abstand zueinander anzuordnen.
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Die Erfindung bezieht sich daher auf eine Schweißmaschine zum Verbinden
aufeinanderfolgender Bandenden bei einem kontinuierlichen Banddurchlauf, bestehend
aus einer einlaufseitigen und einer auslaufseitigen Spannvorrichtung mit der Möglichkeit
der
Seitenzentrierung der Bandenden, einer Schere zum Beschneiden
der Bandenden, welche zusammen mit der Schweißvorrichtung an einem verschiebbaren
Schlitten angeordnet ist. Aufgabe der Erfindung ist es,die vorstehend genannten
Nachteile der bekannten Schweißmaschinen zu vermeiden, ohne daß die Schweißmaschine
in ihrem Aufbau aufwendiger und in ihrer Handhabung komplizierter wird. Weiterhin
soll der Schweißvorgang zeitlich verkürzt werden und eine Fehlschweißung in möglichst
kurzer Zeit wiederholt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Schere als zweischnittige Schere mit parallel verlaufenden Schnittkanten
ausgeführt ist und die bandeinlaufseitige Spannvorrichtung mindestens um den Abstand
der beiden Schnittkanten der Schere in Bandlaufrichtung verschiebbar ist.
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Durch Verwendung der zweischnittigen Schere verlaufen die Schnittkanten
der beiden zu verbindenden Bandenden absolut parallel.
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Keines der zu verbindenden Bandenden wird beim Schneidvorgang nach
unten hin durchgebogen und die zu verschweißenden Bandkanten können in einem definierten
Abstand zueinander gefahren werden. Dabei ist es möglich, die beiden Schweißkanten
mit großem Druck gegeneinander zu fahren.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Schweißmaschine ist der,
die Schweißvorrichtung und die Schere aufnehmende verfahrbare Schlitten außer in
der Schneid- und Schweißposition in weiteren Positionen arretierbar. In diesen weiteren
Positionen können zusätzliche Arbeitsgänge,z.B. Glühen oder Schleifen der Schweißnaht
sowie Einstanzen von Markierungen durchgeführt werden. Aus diesem Grunde ist auch
nach einem weiteren Merkmal an dem verfahrbaren, die Schweißvorrichtung und die
Schere tragenden Schlitten, ein Glühbrenner angeordnet. Dieser Glühbrenner wird
nach dem Schweißvorgang über die Schweißnaht gefahren, so daß diese ausgeglüht wird,bevor
das Band weitertransportiert wird. Dadurch wird verhindert, daß die sehr harten
und spröden Schweißnähte aufgrund einer Biegebeanspruchung beim Weitertransportieren
brechen.
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Bei den bekannten Schweißmaschinen ist ein weiterer Nachteil darin
zu sehen, daß bei einer eventuellen Fehlschweißung, das Band in der ein- und auslaufseitigen
Bandspannvorrichtung gelöst werden muß und das auslaufseitige Bandende entgegen
der Bandlaufrichtung zurückgezogen werden muß,um es erneut zu beschneiden und zu
schweißen. Das Zurückziehen des Bandes bei einer, in einer Profilieranlage installierten
Schweißmaschine ist oft nicht möglich, da die Bandschweißanlagen meist ohne Reserveschleife
vor den Umformanlagen aufgestellt sind. Dieser Nachteil wird dadurch vermieden,
daß eine der Positionen, in der der Schlitten arreteirbar ist, um den halben Abstand
der beiden Schnittkanten der zweischnittigen Schere von der Schneidposition in Richtung
auf die feststehende Spannvorrichtung entfernt liegt. In dieser zusätzlichen Arretierposition
des Schlittens wird die Fehlschweißung herausgeschnitten, ohne daß die beiden Spannvorrichtungen
gelöst werden müssen. Damit entfällt ein erneutes Ausrichten und Spannen der beiden
Bandenden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schlitten
in die zusätzlich Arretierposition durch eine zweite Verstellvorrichtung bringbar,
die mit der ersten in Reihe geschaltet ist. Dieses wird vorteilhafterweise durch
zwei Kolben-Zylinder-Systeme erreicht, wobei das zweite Kolben-Zylinder-System am
Maschinenständer befestigt ist und das erste Kolben-Zylinder-System in seiner Ausgangsposition
von dem zweiten System verstellbar ist. Damit wird erreicht, daß die erste Verstellvorrichtung
den Schlitten nur in den Positionen zum Schneiden und zum Schweißen arretiert. Dabei
kann die jeweilige Endstellung der Verstellvorrichtung genutzt werden, die durch
Anschläge exakt eingehalten werden kann. Die weitere Position wird dadurch erzielt,
daß das erste Verstellsystem in seiner Gesamtheit um eine definierte Länge verschoben
wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und zwar zeigt Figur 1 die Schweißmaschine mit dem Schlitten in
der
Position des Beschneidens Fig. 2 mit dem Schlitten in der Position des Schweißens
und Fig. 3 mit dem Schlitten in der Position des Glühens der Schweißnaht.
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Auf dem Ständer 1 der Schweißmaschine ist auf der Seite des auslaufenden
Bandes 2 die hydraulisch betätigbare Spannvorrichtung 3 fest angebracht. Auf der
Seite des einlaufenden Bandendes 4 ist die ebenfalls hydraulisch betätigbare Spannvorrichtung
5 in Laufrichtung des Bandes 2, 4 über eine hydraulische Vorrichtung 6 verstellbar
an dem Ständer 1 angebracht. Beide Spannvorrichtungen 2 und 5 sind mit einer Zentriervorrichtung
versehen, mit der die Bandenden 2 und 4 zu ihrer Mittelachse ausgerichtet werden
können. Die Spannvorrichtung 5 ist zusätzlich durch den Schiebesitz 7 quer zur Bandlaufrichtung
verstellbar, so daß die Längskanten des Bandendes 4 zu den Längskanten des Bandendes
2 ausgerichtet werden können.
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Ebenfalls verschiebbar auf dem Ständer 1 ist der Schlitten 8 angedacht,
welcher die zweischnittige Schere 9, die Schweißvorrichtung 10 und den Glühbrenner
11 trägt. Der Schlitten 8 ist durch das Zylinder-Kolben-System 12 in Längsrichtung
des Bandes 2, 4 verschiebbar. Der Zylinder des Systems 12 ist rückseitig an einem
weiteren Zylinder des Zylinder-Kolben-Systems 13 angeflanscht. Der Kolben 14 des
Systems 13 ist fest mit dem Ständer 1 der Maschine verbunden.
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Das Arbeitsverfahren der Schweißmaschine ist wie folgt: Das auslaufende
Bandende 2 wird in der Spannvorrichtung 3 zu der Mittelachse des Bandendes zentriert
und festgespannt. Dabei ragt des auslaufende Bandende 2 noch soweit in die Schweißmaschine,
daß das äußere Bandende noch bis etwa zur Mitte der doppelschnittigen Schere 9 reicht.
Um diese Position schnell und leicht zu erreichen, kann in der Mitte des Obermessers
15 ein Anschlagdorn eingebracht sein, gegen den das Bandende 2 schiebbar ist.
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Das mit dem auslaufenden Bandende 2 zu verbindende einlaufende Bandende
4 wird in die Spannvorrichtung 5 gefahren, und zwar soweit, daß es wie das Bandende
2 in die doppelschnittige Schere 9 hineinreicht. Danach wird das Bandende 4 hinsichtlich
seiner Mittelachse zentriert und in die Spannvorrichtung 5 eingespannt. Der Schlitten
8 steht während des Einspannvorganges der beiden Bandenden 2 und 4 in der Position
a. Nach erfolgtem Einspannen wird die doppelschnittige Schere 9 betätigt und die
beiden Bandenden beschnitten. Der Schneidabfall fällt nach unten durch die Maschine
durch.
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Nach erfolgtem Beschneiden der vorderen Bandenden 2 und 4 wird der
Schlitten 8 in die Schweißposition gefahren, die durch b gekennzeichnet ist. Der
Verfahrweg entspricht dem Abstand zwischen dem rechten Untermesser der doppelschnittigen
Schere und der Mitte der Schweißvorrichtung. Die Spannvorrichtung 5 wird durch den
Kolben 6 um den Abstand zwischen den beiden Schnittkanten der doppelschnittigen
Schere 9 in Bandlaufrichtung verschoben, so daß die Bandenden exakt voreinander
stehen. Sollen die Außenränder der zu verbindenden Bandenden 2 und 4 nicht fluchten,
so muß das Bandende 4 durch seitliches Verstellen der Spannvorrichtung 5 seitlich
verschoben werden. Sollte dieses nachträgliche Justieren des Bandendes 4 erforderlich
sein, so empfiehlt es sich, dieses Bandende nicht vor das andere Bandende zu fahren,
sondern auf eine Distanz von ca. 2 mm, so daß ein seitliches Ausrichten des Bandendes
4 ohne Verhaken erfolgen kann. Diese Position der Spannvorrichtung 5 ist auf der
Skala 16 mit dem Buchstaben e gekennzeichnet. Dieses ist auch gleichzeitig die Stellung
des Bandendes 4,wenn mit abschmelzendem Draht eine MIG-MAG-Schweißung ausgeführt
wird. Damit ist eine Durchschweißung der Bandenden bis zur Wurzel möglich, und es
tritt nur eine ganz geringe Nahtüberhöhung beim Schweißen auf. Im Falle einer WIG-
bzw. Plasmaschweißung müssen die Bandenden exakt und möglichst unter Druck voreinander
stehen. Dazu wählt man folgenden Arbeitsablauf: Zunächst wird nach dem Verschieben
des Schlittens 8 in die Schweißposition b die Schweiß-Spannvorrichtung 17 gespannt
und die
Spannvorrichtung 5 in die Position e zur Überprüfung des
Bandendenversatzes gefahren. Dabei wird die Schweiß-Spannvorrichtung 18 bis auf
einen Abstand von weniger als 1 mm zu dem Band herabgefahren, so daß beide Bandenden
2 und 4 plan aufliegen und die zuverbindenden Kanten nur in einem geringen Abstand
voreinander stehen. In dieser Lage der Bandenden kann der Bandkantenversatz sehr
leicht geprüft und korregiert werden. Danach führt die Spannvorrichtung 5 den Resthub
von Position e in Position f aus und setzt die Bandenden 2 und 4 exakt gerade und
mit Druck voreinander, so daß der Schweißvorgang mit dem Brenner 19 durchgeführt
werden kann. Falls die Naht keiner weiteren Nachbehandlung bedarf, können nun die
Schweiß-Spannvorrichtungen 17, 18 und die Spannvorrichtungen 3 und 5 geöffnet werden
und das Band für den weiteren Durchlauf freigegeben werden.
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Ist jedoch eine Nachbehandlung des Bandes nach der Schweißung notwendig,
z.B. eine erforderliche Nachglühung bei einer Schweißung von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt
oder des Abschleifens einer überstehenden Schweißraupe durch ein Schleifaggregat,
so kann der Schlitten 8 bei weiter gespanntem Band in den Spannvorrichtungen 3 und
5 in die Position c gebracht werden. In dieser Position des Schlittens 8 wird, wie
in der Zeichnung dargestellt, durch den Glühbrenner 11 eine Nachglühung der Schweißnaht
vorgenommen.
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An Stelle des Glühbrenners 11 kann auch ein Schleifaggregat oder eine
Markierungsvorrichtung angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dem Schlitten
8 eine weitere Arretierungsposition zu geben, um neben dem Glühen auch ein Abschleifen
der Schweißnaht durchzuführen. Diese Bearbeitung erfolgt stets bei einem, in den
Spannvorrichtungen 3 und 5 eingespanntem Band.
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Erkennt man während oder kurz nach dem Schweißvorgang, daß die Schweißnaht
schadhaft oder zumindest kritisch ist, ist es erforderlich,eine zweite Schweißung
schnellstmöglich durchzuführen.
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In diesem Fall wird die einlaufseitige Spannvorrichtung 5 während
des Schweißvorganges geöffnet und in ihre Ausgangsposition d zugefahren und dort
erneut gespannt. Während des Zurückfahrens der
Spannvorrichtung
5 ist das Band noch in der Schweiß-Spannvorrichtung 17 und 18 ausreichend gehalten,
so daß es seine Lage nicht verändern kann. Hiernach werden die Schweiß-Spannvorrichtungen
17 und 18 gelöst und das Zylinder-KolberSystem 12 in die Schneidstellung a zurückgefahren.
Durch Betätigung des Zylinder-Kolben-Systems 13 wird der Schlitten 8 um den halben
Abstand zwischen den beiden Schnittkanten der doppelschnittigen Schere 9 in Richtung
auf die Spannvorrichtung 3 verfahren, so daß der Schlitten 8 die Stellung a1 einnimmt.
In dieser Position des Schlittens wird die kritische Schweißnaht ausgeschnitten
und der gesamte vorbeschriebene Schweißvorgang wiederholt. Dabei steht der Schlitten
8 beim Schweißen in der Position b1 und beim Glühen in der Position cl. Bei der
Wiederholung der Schweißung entfällt das Spannen, Zentrieren und Ausrichten des
Bandendes 2 sowie das Zentrieren und Ausrichten des Bandendes 4. Das Spannen des
Bandendes 4 kann in der Regel bereits während des ersten Schweißvorganges vorgenommen
werden, so fern die Schweißnaht bereits sehr früh als kritisch erkannt wird.