DE3407417A1

DE3407417A1 - Verfahren und vorrichtung zum verschweissen der laengskante eines dosenmantels

Info

Publication number: DE3407417A1
Application number: DE19843407417
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Bersch; Heinz Jüttner; Ulrich Dr. 4600 Dortmund Tenhaven
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Elpatronic AG
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1984-02-29
Publication date: 1985-09-05
Also published as: DE3407417C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen der Längskante
eines Dosenmantels Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen der stumpf gegeneinander stoßenden längs verlaufenden Kanten eines zu einem Dosenmantel gebogenen rechteckigen Blechzuschnittes.
Es ist bekannt, das Blech an den Kanten überlappend durch Widerstandsschweißen zu verbinden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß wegen der Uberlappung viel Blech verbraucht wird und es wird wegen der relativ großen Wärmeentwicklung ein breiter Bereich der Beschichtung des Bleches zerstört, der nach der Schweißung ausgebessert werden muß.
Es ist außerdem bekannt, dünne Bleche durch Laserstrahlen zu verschweißen. Die Schweißnaht hat nur eine Breite von 0,01 bis 0,1 mm. Diese eng begrenzte Schweißnaht verhindert den Nachteil von größeren Schäden an der Beschichtung. Das Verfahren war jedoch für ein Massenprodukt, wie eine Konservendose bisher nicht anwendbar, weil es nicht möglich war, die Schweißfuge genau unter dem nur 0,1 mm breiten Laserstrahl entlang zu führen. Außerdem besteht die Gefahr, daß durch ungenaues Abschneiden an den Stoßkanten z. B. 0,1 mm breite Ritzen entstehen, durch die der Laserstrahl, ohne jegliche Schweißwirkung zu verursachen, hindurchstrahlt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung mit sehr genauer Führung der Schweißfuge zu erhalten, die für die Massenproduktion von Dosen geeignet ist, bei der auch bei noch verbleibenden kleinen Ungenauigkeiten mit großer Sicherheit eine für die Dosenproduktion unbedingt erforderlich dichte Schweißnaht entsteht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kanten durch einen auftreffenden Laserstrahl ineinander verschmolzen werden, wobei die Kanten während des Schweißens an den Stirnseiten gegeneinander gedrückt werden und das Dosenblech mindestens rechts und links von der zu verschweißenden Fuge senkrecht zum Dosenmantel gegen eine Auflage gedrückt wird. Die Schweißnaht wird besonders dadurch dicht, daß der aus beschichtetem oder unbeschichtetem, kleiner als 0,5 mm dickem Stahl- oder Aluminiumblech bestehende Dosenmantel mit einer Schweißgeschwindigkeit geschweißt wird, die zwischen 20 und 80 m/min liegt und die Energie des Laserstrahles so eingestellt ist, daß weniger als die gesamte Dicke des Bleches verschweißt wird und daß die restliche nicht verschweißte Dicke des Bleches durch einen weiteren Laserstrahl von der anderen Blechseite verschweißt wird.
Das Verfahren wird in einer im Anspruch 3 beschriebenen Vorrichtung verwirklicht. Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 4 bis 11 beschrieben.
Die Vorrichtung wird mit Hilfe der Zeichnungen Fig. 1 bis 4 beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 und 2 die Zuführungsvorrichtung des gebogenen Dosenmantels zur Schweißmaschine Fig. 3 die Führung der Kanten des Bleches im Bereich zwischen der nicht dargestellten Blechbiegevorrichtung bis kurz vor der Schweißmaschine Fig. 4 die Einspannung und Führung des Bleches während des Schweißens.
Die zugeschnittenen Blechabschnitte werden in der nicht gezeichneten Formstation zu Dosenmäntel gebogen. Diese werden entsprechend der Fig. 2 von rechts kommend nach links zur Schweißstation, die oberhalb der Rolle 15 liegt, transportiert. Auf dem ersten Abschnitt des Weges von der Formstation werden die Dosenmäntel entsprechend der Fig. 3 von außen gleitend zwischen den Führungsstücken 6 geführt und von Mitnehmern 5 in Richtung zur Schweißstation bewegt. Das Ende dieses Abschnittes liegt bei der Position 21. Von dort an werden die Dosenmäntel an ihrer Innenfläche gleitend geführt. Den Transport übernimmt jetzt ein besonders ausgebildeter Raupenzug mit federnd gelagerten Backen 7. Der Raupenzug besteht aus den Kettenrädern 8, den Führungsschienen 9, den Kettengliedern 10 und den Backen 7. Es werden die Schnittkanten der Dosenmäntel zunächst in einer X-Schiene 11 geführt. Die X-Schiene gewährleistet die genaue Positionierung der zu verschweißenden Schnittkanten bis kurz vor der Schweißstation 12.
Die Dosenmäntel gleiten während des Schweißens über die innenliegenden Führungsleisten 13 und werden von der seitlich angeordneten Andrückvorrichtung 7 und einer unten angeordneten Druckrolle 14 vorgespannt, so daß die Schnittkanten satt gegeneinander gepreßt werden und ohne Luftspalt durch die Schweißstation 12 bewegt werden. Um im Schweißpunkt Kantenversatz zu vermeiden, werden die Dosenmäntel an den Schnittkanten durch die Doppelrolle 15 auf die Führungsleiste 13 gedrückt. Der Laserstrahl 16 von der Außenseite strahlt genau in die Mitte zwischen die Doppelrolle 15. Der Laserstrahl 17 von der Innenseite geht versetzt zur Außenschweißung durch ein Fenster 18 in der Führungsleiste 13.
Die Führungsleiste 13 besitzt ab dem Schweißfenster 18 im Bereich der Rumpfnaht eine Nute 19 zur Aufnahme der Nahtüberhöhung.
Die Führungsleiste 13 ist am vorderen Teil der X-Schiene befestigt und diese wiederum am Gestell 20.
Die Vorrichtung zur Erzeugung einer rhythmischen Pendelbewegung mit einer Amplitude von ca. 0,1 bis 0,2 mm quer zur Schweißfuge ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Diese ist leicht in bekannter Weise durch entsprechende Bewegung des abblenktnden Spiegels zu verwirklichen.
4 Dosenmantel 5 Mitnehmer 6 Führungsstück 7 federnd gelagerte Backe 8 Kettenrad 9 Führungsschiene 10 Kettenglied 11 X-Schiene 12 Schweißstation 13 Führungsleiste 14 Druckrolle 15 Doppelrolle 16 Laserstrahl 17 Laserstrahl 18 Fenster 19 Nute 20 Gestell 21 Position - Leerseite -

Claims

Ansprüche: 1. Verfahren zum Verschweißen der stumpf gegeneinander stoßenden Kanten eines zu einem Dosenmantel gebogenen rechteckigen Blechzuschnittes, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten durch einen auftreffenden Laserstrahl ineinander verschmolzen werden, wobei die Kanten während des Schweißens an den Stirnseiten gegeneinander gedrückt werden und das Dosenblech mindestens rechts und links von der zu verschweißenden Fuge senkrecht zum Dosenmantel gegen eine Auflage gedrückt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus beschichtetem oder unbeschichtetem, kleiner als 0,5 mm dickem Stahl- oder Aluminiumblech bestehende Dosenmantel mit einer Schweißgeschwindigkeit geschweißt wird, die zwischen 20 und 80 m/min liegt und die Energie des Laserstrahles so eingestellt ist, daß weniger als die gesamte Dicke des Bleches verschweißt wird und daß die restliche nicht verschweißte Dicke des Bleches durch einen weiteren Laserstrahl von der anderen Blechseite verschweißt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einer Halterung für einen zu einem Dosenmantel (4) gebogenen, rechteckigen Blechzuschnitt mit genauer Positionierung der zu verschweißenden Kanten besteht und die zu verschweißenden Kanten parallel zur Dosenachse verlaufen und mindestens eine Laserstrahlschweißvorrichtung angebracht ist, deren Strahl (16) an der Außen-oder Innenseite des Dosenmantels (4) auf die zu verschweißenden Kanten gerichtet ist und die Halterung aus einer den Dosenmantel (4) unterhalb der Schweißfuge abstützenden Führungsleiste (13) besteht, über der eine den unmittelbar rechts oder links neben der Schweißfuge liegenden Bereich des Bleches an die Führungsleiste (13) andrückende Rolle (15) angebracht ist, deren Achse senkrecht zur Schweißfuge steht und außerdem an der rechten und linken und an der unteren Seite Andrückvorrichtungen (7, 14) angebracht sind unolmindestens die seitlichen Andrückvorrichtungen (7) in Richtung zur Führungsleiste (13) beweglich gebaut sind und mit einer Antriebsvorrichtung verbunden sind, deren Bewegungsrichtung parallel zur Längsachse der Führungsleiste (13) verläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsleiste (13) als feststehende Gleitführung ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Laserstrahlschweißvorrichtungen angebracht sind, deren Strahl (16, 17) gleichzeitig jeweils an der Innen- und Außenfläche auf die Schweißfuge ausgerichtet ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsleiste (13) nur einen Teil des Dosenquerschnittes ausfüllt und mit einem Loch (18) unterhalb der Schweißfuge versehen ist und an diese ein Spiegel montiert ist und dieser so eingestellt ist, daß der Laserstrahl (17) von einer außerhalb der Führungsleiste (13) liegenden Laserschweißvorrichtung durch den freien Teil des Dosenquerschnittes zum Spiegel strahlt und von diesem durch das Loch (18) in der Führungsleiste (13) gegen die am Dosenmantel innen liegende Schweißfuge strahlt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (15) in der Mitte im über der Schweißfuge liegenden Bereich im Durchmesser vermindert ist oder aus einer Doppelrolle besteht, deren beide Rollen in der Mitte einen freien Spalt bilden.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Schweißung an der Außenfläche des Mantels der Winkel des Laserstrahles (16) zur Längsrichtung der zu verschweißenden Fuge und der Durchmesser der andrückbaren Rolle (15) und die Durchmesserverminderung in deren Mitte so aufeinander abgestimmt sind, daß der Laserstrahl (16) die Fuge genau zwischen den beiden Auflagelinien der andrückbaren Rolle (15) oder der Doppelrolle trifft.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Dosenmantels und die Energie des Laserstrahles bzw. der Laserstrahlen so aufeinander abgestimmt sind, daß von jedem Laserstrahl weniger als die gesamte Dicke des Bleches verschweißt wird.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Schweißeinrichtung eine den Laserstrahl geringfügig quer zur Schweißfuge pendelnd ablenkende Einrichtung eingebaut ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das die Dosenmäntel an der Schweißmaschine vorbei transportierende Transportmittel federnd gelagerte Backen (7) besitzt, die gegen das Dosenblech gedrückt sind, und daß die andrückende Oberfläche der Backen (7) einen größeren Reibungskoeffizienten besitzt als zwischen der Führungsleiste (13) und dem Dosenblech auftritt, oder daß die Backen (7) durch magnetische Kräfte an das Dosenblech gepreßt sind.