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Schweißspannbackenanordnung für eine Schweißspannvorrichtung,
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insbesondere zur Widerstands-Preßstumpfschweißung Beschreibung: Die
Erfindung betrifft eine Schweißspannbackenanordnung mit wenigstens zwei axial verschieblichen
Schweißspannbacken für eine Schweißspannvorrichtung, insbesondere zur Widerstands-Preßstumpfschweißung,
welche das zu schweißende Werkstück mit einer als Spalt verbleibenden Spannreserve
umgreifen und welche je ein gegebenenfalls als gesondertes Teil ausgebildetes Abschermesser
aufweisen, das an seinem vorderen Ende eine Hauptschneide zur Schweißgratentfernung
aufweist.
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Bei den bekannten Widerstands-Preßstumpfschweißverfahren für Werkstücke
aus Metallegierungen erfolgt das Verschweißen der zweier Werkstücke, z. B. der Enden
von Drähten oder dergleichen Profilen, durch Zusammenfügen zweier stromführender
Schweißspannbackenpaare, die nach Beendigung des eigentlichen Schweißvorganges unter
Bildung des Schweißgrades sich im
Abstand voneinander bzw. im Abstand
vom Schweißgrat befinden.
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Das Entgraten erfolgt mit separaten Entgratwerkzeugen innerhalb der
Schweißmaschine oder in einer gesonderten Entgratvorrichtung. Diese Verfahren und
Vorrichtungen sind aufwendig und benötigen verhältnismäßig lange Zeit für das zusätzliche
Entgraten.
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Man benutzt zwar auch ein Entgratungsverfahren, bei dem man ohne zusätzliche
Vorrichtungen auskommt, indem während des Schweißvorganges zunächst beide Schweißspannbackenpaare
bis zu dem Schweißgrat zusammengefahren werden. Hierauf wird das eine Schweißspannbackenpaar
geöffnet, während das andere geschlossen bleibt; das zuletzt genannte Schweißspannbackenpaar
wird axial nach außen verschoben und nimmt das Werkstück mit, wonach der übliche
Entgratungsvorgang erfolgt. Es sind bei diesen bekannten Verfahren von der Beendigung
des Schweißvorganges bis zum Entgratungsvorgang etwa fünf Arbeitsgänge der Schweißspannbacken
erforderlich, die sich über eine verhältnismäßig große Zeitspanne erstrecken, was
mit einer starken Abkühlung des Schweißgutes verbunden ist, so daß eine saubere
Entgratung bei Werkstücken aus bestimmten Werkstoffen wie beispielsweise Stahl nicht
mehr möglich ist. Es kommt noch hinzu, daß die Schneidkanten der Schweißspannbacken
vor dem eigentlichen Entgratungsvorgang, der auf einem Abscheren beruht, praktisch
ständig mit dem Schweißgrat in Berührung stehen, wodurch die Schweißspannbacken
nur geringe Standzeiten haben. Aus diesem Grund ist dieses Verfahren nicht für Werkstücke
aus Stahllegierungen geeignet und für solche aus Nichteisen-Metallegierungen müssen
nicht nur die oben geschilderten Nachteile in Kauf genommen werden, sondern auch
der
mechanische Aufwand ist durch die benötigte Wasserkühlung der
Backen hoch.
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Eine Schweißspannbackenanordnung der eingangs genannten Art ist aus
der DE-OS 25 41 022 bekannt. Mit ihr werden nach dem Einlegen der Schweißspannbacken
in einen feststehenden und einen axial beweglichen Teil der Schweißspannvorrichtung
die zu verschweißenden Werkstücke festgespannt, woraufhin der Schweißvorgang eingeleitet
wird. Nach dem Schweißungs- und Nachstauchvorgang wird der feststehende Teil der
Schweißspannvorrichtung drucklos und der bewegliche Teil der Schweißspannvorrichtuntung
bewegt das Werkstück derart axial, daß der Schweißgrat im Abstand von dem Schweißspannbackenpaar
des feststehenden Teils der Schweißspannvorrichtung zu liegen kommt. Dann wird der
bewegliche Teil der Schweißspannvorrichtung drucklos und der feststehende Teil hält
das geschweißte Werkstück fest. Die je mit einem Abschermesser ausgestatteten Schweißspannbacken
des drucklosen beweglichen Teils der Schweißspannvorrichtung werden daraufhin vom
Entgratdruck des Stauchschlittens gegen den noch glühenden Schweißgrat bewegt und
scheren diesen ab. Nach dem Abscheren des Schweißgrates wird mit Hilfe des Stauchschlittens
der bewegliche Teil der Schweißspannvorrichtung mit den darin gehaltenen Abschermessern
gegen die Abschermesser des feststehenden Teils der Schweißspannvorrichtung gedrückt,
so daß der ringförmige, abgescherte Schweißgrat zwischen den Abschermessern und
Schweißspannbacken eingeklemmt ist. Durch gleichzeitiges Öffnen der linken und rechten
Schweißspannvorrichtung wird der Schweißgratring von konischen Vorderabschnitten
der Abschermesser aufgerissen und fällt von dem verschweißten Werkstück ohne Nacharbeit
ab. Mit dieser bekannten
Maschine lassen sich zwar für verschiedene
Anwendungsfälle ausreichende Ergebnisse erzielen; es bleibt jedoch bei der Bearbeitung
immer ein Schweißgratrest stehen, der beim Schweißen in den Spalt der Spannreserve
gedrückt worden ist.
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Als Spannreserve wird dabei der Spalt zwischen den Ebenen der beiden
Schweißspannbacken-Hälften bezeichnet, der notwendig ist, um noch Werkstücke, z.
B. Drähte, deren Ist-Durchmesser an der unteren Toleranzgrenze liegt, sicher einspannen
zu können. Der Schweißgratrest muß bisher vor der Werkstückweiterverarbeitung immer
in aufwendiger Weise manuell durch Feilen oder Schleifen entfernt werden. Dadurch
wird die Arbeit mit der bekannten Einrichtung in unerwünschtem Maße zeit- bzw.
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arbeitsaufwendig.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schweißspannbackenanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sich ein Nacharbeiten vermeiden
läßt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Abschermesser
jeweils zumindest eine Zusatzschneide aufweisen oder ein Abschermesser zwei Zusatzschneiden
aufweist, welche Zusatzschneiden axial versetzt hinter der Hauptschneide - bei eingespanntem
Werkstück - im Spalt der Spannreserve angeordnet und wirksam sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird in zwei Alternativen eine Spannbackenanordnung
geschaffen, mit der auf einfache und schnelle Art eine Möglichkeit zur restlosen
Entfernung des Schweißgrates geschaffen ist; mit ihr wird ein Nacharbeiten überflüssig,
so daß mit der erfindungsgemäßen Schweißspannbackenanordnung schneller und kostengünstiger
als bisher gearbeitet
werden kann. Die erfindungsgemäße Schweißspannbackenanordnung
kann in vorhandenen Widerstands-Preßstumpfschweiß maschinen mit integrierter Schweißgratentfernung
eingesetzt also auch nachgerüstet werden und ermöglicht ohne Veränderung des Arbeitsablaufes
und der Prozeßzeit eine restlose Entgratung. Sie eignet sich insbesondere für Widerstands-Preßstumpfschweißmaschinen
für Werkstücke aller Art aus schweißbaren Metallen. Aufgrund der Zurücksetzung der
Zusatzschneiden gegenüber den Hauptschneiden wird gewährleistet, daß die Hauptschneiden,
welche im wesentlichen mit dem heißen Schweißgrat in Berührung kommen und daher
verschleißintensive Bereiche der Abschermesser darstellen, problemlos nachgeschliffen
werden können. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung hat eines der Abschermesser
auf beiden Seiten der Mittelachse der Abschermesser eine von einem Ansatz gebildete
Zusatzschneide und das andere der Abschermesser hat auf beiden Seiten der Mittelachse
eine Ausnehmung in der - beim Einspannen des Werkstückes - die Ansätze des ersten
Abschermessers aufgenommen werden. Solche Abschermesser lassen sich einfach herstellen.
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Eine alternative vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht
vor, daß das jeweilige Abschermesser nur auf einer Seite der Mittelachse des Abschermessers
eine von einem Ansatz gebildete Zusatzschneide aufweist und auf der anderen Seite
der Mittelachse eine Ausnehmung hat, in der - beim Einspannen des Werkstückes -
ein eine weitere diametral gegenüberliegende Zusatzschneide bildender Ansatz des
weiteren spiegelsymmetrisch angeordneten Abschermessers aufgenommen wird. Dadurch
wird eine gleichmäßige Belastung beider Abschermesser ermöglicht, die untereinander
gleich sein können.
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Mit Vorteil weisen die Hauptschneide und ggf. die Zusatzschneide
einen
Schneidflächenabschnitt auf, der im wesentlichen im rechten Winkel zur Mittelachse
der Abschermesser verläuft. Die Höhe dieses Schneidflächenabschnittes ist jeweils
relativ klein und stellt einen verhältnismäßig geringen Verschleiß sicher.
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Ausgehend von diesem senkrechten Schneidflächenabschnitt und an ihn
nach außen angrenzend verlaufen zweckmäßig jeweils weitere Schneidflächenabschnitte,
die eine Kegelfläche bilden, wobei der Kegelwinkel dieser Fläche im Bereich von
500 bis 80°, insbesondere bei 650 zur Mittelachse der Abschermesser liegt. Die Abschrägung
des vorderen Abschnittes der Abschermesser dient dem Zweck, den erforderlichen Freiraum
für den Schweißgrat zu bieten und nach dem Abscheren den Schweißgratring zu untergreifen
und durch Aufweitung aufzureißen.
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsbeispiele ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich
oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung,
auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht zweier zu einer erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung gehörenden Abschermesser. wobei das obere Abschermesser strichpunktiert
angedeutet ist,
Fig. 2 eine Frontansicht der in Fig. 1 dargestellten
Abschermesser, Fig. 3 eine Draufsicht auf den unteren der in den Fig. 1 und 2 gezeigten
Abschermesser, Fig. 4 eine Vergrößerung der Einzelheit X in Fig. 3 und Fig. 5a bis
5f eine schematische Darstellung des automatischen Schweiß- und Entgratvorganges
bei einer Widerstands-Preßstumpfschweißmaschine mit erfindungsgemäßer Spannbackenanordnung.
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Die Fig. 1 bis 4 zeigen zwei zu dem axial beweglichen Teil einer Schweißspannvorrichtung
1 gehörende Abschermesser 2, 3, welche als metallische Einsatzstücke für elektrisch
leitende Schweißspannbacken 27 und 28 ausgebildet sind. Die Abschermesser 2, 3 sind
untereinander gleich und spiegelsymmetrisch mit Abschermesserabschnitten angeordnet.
Die Abschermesser 2, 3 haben jeweils einen im wesentlichen zylindrischen Grundkörper
5, 6, der an seinem vorderen Ende jeweils einen halbkonischen Abschnitt 7, 8 bildet.
Die im wesentlichen ebenen Mittelflächen 9, 10 der Abschermesser 2, 3 sind einander
zugewandt und weisen jeweils eine axial durchgehende halbzylindrische Ausnehmung
11, 12 auf, die beim Einspannen das zu verschweißende Werkstück 15 aufnimmt. Der
Durchmesser der von den beiden Ausnehmungen 11, 12 gebildeten Öffnung ist dabei
so bemessen, daß eine als Spalt 4 verbleibende Spannreserve vorhanden ist, um auch
noch Werkstücke z.B. Drähte oder dergleichen
Profile, deren Ist-Durchmesser
an der unteren Toleranzgrenze liegt, sicher einspannen zu können.
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Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 für das untere Abschermesser
2 des einen Paares von Abschermessern 2, 3 ersichtlich ist, bilden die halbkonischen
Abschnitt 7, 8 an ihrem vordersten Ende jeweils eine Hauptschneide 13. Dahinter
versetzt ist jeweils eine Zusatzschneide 14 ausgebildet, und zwar von an die Mittelflächen
9 bzw. 10 angrenzenden und diese in dem Spalt 4 überragenden Ansätzen 16 bzw. 18,
die aufgrund der spiegelbildlichen Anordnung in eine zugehörige Ausnehmung 17 bzw.
19 des jeweils anderen Abschermessers 2, 3 eingreift, wenn die Schweißspannbacken
27, 28 gespannt werden. Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, beginnt die Zusatzschneide
14 etwa in dem Bereich, in dem der halbkonische Abschnitt 7, 8 in den zylindrischen
Grundkörper 5 bzw. 6 übergeht, wobei sich die Ansätze 16, 18 jeweils nur über einen
Teil der axialen Länge des halbzylindrischen Grundkörpers 5, 6 erstrecken.
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Entsprechend sind die zugehörigen Ausnehmungen 17, 19 am jeweils anderen
Abschermesser 2, 3 ausgebildet. Wie deutlich in Fig. 4 zu sehen ist, wird die Hauptschneide
13 von einem schmalen, halbringförmigen Schneidflächenabschnitt 20 gebildet, der
sich im wesentlichen in einem rechten Winkel zur Mittelachse A der Abschermesser
2, 3 erstreckt und dessen geringe Höhe beispielsweise etwa 0,5 mm beträgt. Anschließend
beginnt der halbkonische Abschnitt 7, 8, dessen Kegelwinkel bezüglich der Mittelachse
A etwa 650 beträgt. Entsprechend ist auch die Zusatzschneide 14 ausgebildet. Etwa
in der Mitte seiner axialen Länge weist jeder der Grundkörper 5, 6 auf beiden Seiten
halbmondförmige Ausnehmungen 21, 22 auf, in die Befestigungsmittel, wie beispielsweise
der Kopf 23 einer Schraube 24 eingreifen, um die Abschermesser 2, 3 den Schweißspannbachen
27, 28 zu befestigen.
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In den Fig. 5a bis 5f ist ein automatischer Schweiß- und Entgratablauf
der
Schweißspannvorrichtung 1 einer Widerstands-Preßstumpfschweißmaschine mit wenigstens
einem (dem rechten, axial gegenüber dem anderen festliegenden und entweder in üblicher
oder ebenfalls erfindungsgemäß ausgebildeten) Paar von erfindungsgemäßen spiegelbildlich
in den Schweißspannbacken 27, 28 angeordneten Abschermessern 2, 3 schematisch dargestellt.
Zunächst erfolgt ein mittiges Einspannen des Werkstücks 15 mit Hilfe eines automatisch
einschwenkenden Anschlagschwertes 25 in dem rechten Paar von Schweißspannbacken
27, 28 (Fig. 5a). Fig. 5b zeigt das beidseitig eingespannten Werkstück 15 vor dem
Schweißen. Die Position nach dem unter Stauchen vollzogenen Schweißvorgang ist in
Fig. 5c dargestellt, wobei der entstandene Schweißgrat 26 deutlich zu sehen ist.
Nach dem Öffnen des linken Paares von Schweißspannbacken kann das andere erfindungsgemäße
Paar von Schweißspannbacken 27, 28 mit dem Werkstück 15 axial (nach rechts) in die
in Fig. 5d dargestellte Position gefahren werden, bis der Schweißgrat 26 den erforderlichen
Abstand von dem anderen (linken) Paar von Schweißspannbacken hat. Durch axiales
Vorbewegen (nach links) des rechten Paares von Schweißspannbacken 27, 28 relativ
zu dem in dem anderen Paar von Schweißspannbacken 27, 28 wieder eingespannten Werkstück
15 wird zunächst mit der Hauptschneide 13 der wesentliche Teil des Schweißgrates
26 von der Werkstückeoberfläche abgeschert, wobei jedoch der in der Spannreserve
des Spaltes 4 entstandene Schweißgratrest 26' stehen bleibt (Fig. 5e). Durch weiteres
Vorfahren der Schweißspannbacken 27, 28 (nach links) kommen die in die Spannreserve
des Spaltes 4 eingreifenden Zusatz schneiden 14 der Ansätze 16, 18 der Abschermesser
2, 3 zur
Wirkung, wodurch auch der Schweißgratrest 26' entfernt
wird.
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Beim nachfolgenden Öffnen bei der Teile der Schweißspannvorrichtung
1 wird der Schweißgrat 26, 26' insgesamt aufgerissen.
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Der die Abschermesser 2, 3 tragende Schlitten kann dann (nach rechts)
in die Ausgangsstellung zurücklaufen.
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Da sich die Erfindung im wesentlichen in den Abschermessern verwirklicht,
wird für die Abschermesser auch selbständiger Schutz beansprucht.
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Bezugszeichenliste: 1 Schweißspannvorrichtung 2 Abschermesser 3 Abschermesser
4 Spalt 5 Grundkörper 6 Grundkörper 7 halbkcnischer Abschnitt 8 halbkonischer Abschnitt
9 Mittelfläche 10 Mittelfläche 11 Ausnehmung 12 Ausnehmung 13 Hauptschneide 14 Zusatzschneide
15 Werkstück, insbesondere Draht oder dgl. Profil 16 Ansatz 17 Ausnehmung 18 Ansatz
19 Ausnehmung 20 Schneidflächenabschnitt 21 Ausnehmung 22 Ausnehmung 23 Kopf 24
Schraube 25 Anschlagschwert 26 Schweißgrat 26 Schweißgratrest 27 Schweißspannbacken
28 Schweißspannbacken
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