DE3726596C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Preßschweißvorrichtung mit Induktionserhitzung mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 40 12 616 bekannt. Die dort erläuterte Induktionsspule ist mit der Induktionsstromzuführung über einen Arm verbunden und kann mit letzterem zwischen einer Arbeitslage und einer Ruhelage vertikal verschwenkt und gedreht werden. Bei dieser Anordnung ist es nicht möglich, die Induktionsspule in Längsrichtung zu verschieben.

In der DE-AS 25 56 313 ist eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen beschrieben, bei welcher ein Induktor von Hand ausfahrbar ist. Zu diesem Zweck sind zwei Anschlußenden des Induktors einfach in einem oben offenen Kanal eingelegt, der in zwei Horizontalschenkeln eines Anschlußwinkels ausgebildet ist. Ein Hinweis auf eine spezielle Ausbildung der Schenkel ist dieser Druckschrift nicht entnehmbar.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Preßschweißvorrichtung mit Induktionserhitzung zu schaffen, die platzsparend aufgebaut ist und bei welcher eine gute Übertragung des Induktionsstromes von der Induktionsstromzuführung zu der Induktionsspule gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist es also möglich, die Induktionsspule schnell in den und aus dem Spalt zwischen zwei miteinander zu verschweißenden Gegenständen zu bewegen, und zwar mit lediglich einer linearen Bewegung der Spule, wobei die linearen Stromschienen einfach gegeneinander ausgefahren bzw. zusammengeschoben zu werden brauchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Abschnittes einer Preßschweißvorrichtung, wobei eine Induktionsspule zwischen einem Paar zu erhitzender Gegenstände angeordnet ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Preßschweißvorrichtung nach Fig. 1, wobei die Induktionsspule entfernt ist und die beiden Gegenstände zusammengedrückt sind,

Fig. 3 perspektivisch im Teilschnitt Gegenstände unterschiedlicher Größen, wobei ein entsprechendes Paar Induktionsspulen zum Erhitzen dieser Gegenstände vorgesehen ist,

Fig. 4 perspektivisch eine Verbindung linearer Stromschienen mit einer Induktionsspule und einer Induktionszuführung,

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6-9 Schnittansichten weiterer Ausführungsformen der Stromschienenverbindung,

Fig. 10 perspektivisch eine Anordnung ähnlich Fig. 4, wobei jedoch ein Paar Induktionsspulen vorgesehen ist.

Eine Preßschweißvorrichtung nach Fig. 1 umfaßt zwei miteinander zu verbindende Gegenstände 11, 12, die in Klemmen 15, 16 angeordnet sind, wobei die Klemme 15 fixiert und die Klemme 16 mit einer bewegbaren Stange 17 verbunden ist. Eine Induktionsspule 20 ist in einem Spalt zwischen den Gegenständen 11, 12 angeordnet, um die Gegenstände 11, 12 zu erhitzen. Ein unterer Abschnitt 15b der Klemme 15 ist fixiert, und ein oberer Abschnitt 15a ist vertikal mittels eines hydraulischen Stempels 21 bewegbar, um den Gegenstand 11 zwischen den oberen und unteren Abschnitten 15a, 15b festzuklemmen. Wenn die Gegenstände 11, 12 in den Klemmen 15, 16 fixiert sind, wird die Induktionsspule 20 in eine Position (Fig. 1) innerhalb einer Inertgas-Kammer 22 bewegt, und ein elektrischer Strom wird an die Induktionsspule angelegt, bis die Gegenstände auf eine Schweißtemperatur erhitzt worden sind. Die Induktionsspule 20 wird dann aus dem Spalt G zurückgezogen, und der Gegenstand 12 wird gegen den Gegenstand 11 durch Horizontalbewegung der Stange 17 (Fig. 2) gedrückt, so daß die beiden erhitzten Gegenstände miteinander verschweißt werden.

Wenn zwei Gegenstände 11, 12 (Fig. 3) unterschiedlicher Größe oder unterschiedlicher Dicke zusammenzuschweißen sind, werden ein Paar Induktionsspulen 20a, 20b, die von einem Isolator 25 voneinander getrennt sind, und ein Paar Temperaturfühler 26a, 26b verwendet, um die Strommenge zu den Induktionsspulen 20a, 20b zu steuern. Hierdurch wird gewährleistet, daß beide Gegenstände 11, 12 eine Schweißtemperatur erreichen, bevor die Spulen entfernt und die Gegenstände 11, 12 zusammengepreßt werden. Die Spulen 20a, 20b schließen je einen mit Wasser gekühlten Kern 27 ein, der teilweise von einer Vielzahl von Lamellen 30 umgeben ist. Die Lamellen konzentrieren den magnetischen Fluß von den Spulen 20a, 20b in die Gegenstände 11, 12, um die Aufheizwirkung zu verbessern.

Einzelheiten der linearen Stromschienenanordnung sind in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt, wobei ein Paar Stromschienen 31a, 31b zwischen der Induktionsspule 20 und einer Induktionsstromquelle 32 angeordnet ist. Jede der Stromschienen umfaßt eine erste längliche Stromschiene 35a, 35b mit einer Ausnehmung 36, welche sich längs der Länge der Schiene 35a, 35b erstreckt, wobei ein einwärts gerichteter Flansch 37 auf jeder Seite der Ausnehmung 36 vorgesehen ist. Eine zweite längliche Stromschiene 40a, 40b mit einem inneren flüssigkeitsdichten Durchgang 41, der sich längs der Länge der Stromschiene 40a, 40b erstreckt, paßt mit der entsprechenden ersten Stromschiene 35a, 35b zusammen und ist gleitbar in der Ausnehmung 36 angeordnet. Die Flansche 37 einer jeden Schiene 35a, 35b passen gleitbar in die Ausnehmungen in der zweiten Stromschiene 40a, 40b.

Die fixierten Stromschienen 35a, 35b sind durch eine elektrische Isolierung 43 (Fig. 4, Fig. 5) voneinander getrennt. Die bewegbaren Stromschienen 40a, 40b werden je gegen die entsprechende fixierte Schiene 35a, 35b mittels eines Trägers 45, eines Paares hydraulischer Stempel 46a, 46b und eines Paares Isolatoren 47a, 47b gedrückt. Der Träger ist mit den fixierten Stromschienen 35a, 35b mit Hilfe eines Paares Isolierstreifen 50a, 50b verbunden. Wenn Strom in den Stromschienen 31a, 31b fließt, werden die Stempel 46a, 46b ausgefahren, um ein Paar Stangen 51a, 51b gegen die Isolatoren 47a, 47b zu drücken, um die Stromschienen 40a, 40b gegen die Stromschienen 35a, 35b zu klemmen und den Stromübergang zwischen den bewegbaren Stromschienen 40a, 40b und den entsprechenden fixierten Stromschienen 35a, 35b zu erleichtern. Ein entsprechend großer Kontaktflächenbereich zwischen den Stromschienen 40a und 35a und zwischen den Stromschienen 40a und 35b gestattet, daß die ausfahrbaren Stromschienen 31a, 31b einen relativ hohen Strom führen können. Der große Kontaktbereich ergibt sich aus einer relativ breiten Querschnittsabmessung und einer relativ langen Überlappungslänge (Kontaktlänge) zwischen den Stromschienen 40a, 35a und den Stromschienen 40b, 35b.

Ein hydraulischer Zylinder 52 (Fig. 4) ist zwischen der Induktionsstromzuführung 32 und einem Träger 55 mit Hilfe von Trägern 56, 57, eines Stiftes 60 und eines Bügels 61 angeordnet. Ein Paar isolierender Bauteile 62, 63 verbindet den Träger 55 mit den bewegbaren Stromschienen 40a, 40b, um zu verursachen, daß die Stromschienen 40a, 40b ausfahren und sich zurückziehen, wenn der Zylinder 52 eine Kolbenstange 66 ausfährt und zurückzieht. Ein Dichtungsteil 67 (Fig. 4) beschränkt die Bewegung von Gas aus der Inertgas-Kammer 22 (Fig. 1, 2, 4).

In Fig. 6 bis 9 sind weitere Ausführungsformen der linearen Stromschienenanordnung gezeigt, wobei indessen nicht die Einrichtung gezeigt ist, um die fixierten und bewegbaren Stromschienen während des Stromüberganges zueinander zu bewegen. Der Träger 45, die Stempel 46a, 46b und die Isolatoren 47a, 47b nach Fig. 5 werden bei den Ausführungsformen nach Fig. 6 bis 9 verwendet, sind dort indessen nicht gezeigt.

Jede Stromschiene 31c, 31d nach Fig. 6 umfaßt eine längliche fixierte Stromschiene 35c, 35d, eine bewegbare Stromschiene 40c, 40d und ein Paar nichtmetallischer Führungs- und Verschleißstäbe 67, um die Reibung und Abnutzung zwischen den Stromschienen 35c, 35d und 40c, 40d zu reduzieren. Die Ausführungsform nach Fig. 6 schafft einen relativ großen Kontaktbereich zwischen den Stromschienen 35c, 40c und den Stromschienen 35d, 40d, so daß in der Stromschienenverbindung relativ große Ströme fließen können.

Die Ausführungsformen der linearen Stromschienenanordnung nach Fig. 7 und 8 umfassen je eine fixierte längliche Stromschiene 35e-35h mit einer V-förmigen Ausnehmung 36a, 36b, welche sich längs der Länge der fixierten Stromschienen erstreckt, wobei eine gleitbare Stromschiene 40e-40h in der entsprechenden Ausnehmung angeordnet ist. Die V-förmige Ausnehmung zentriert die gleitbaren Stromschienen in der Ausnehmung und gewährleistet, daß die Induktionsspule 20 (Fig. 1, 4) in die gleiche exakte Lage in bezug auf die Gegenstände 11, 12 zu jeder Zeit bewegt wird, wenn die Gegenstände zu erhitzen sind. Die gleitbaren Stromschienen 40g, 40h (Fig. 8) haben einen relativ großen Kontaktbereich mit den fixierten Stromschienen 35g, 35h, so daß ein relativ hoher Strom durch die Stromschienenanordnung fließen kann.

Die in Fig. 9 gezeigte Ausführungsform umfaßt eine fixierte Stromschiene 35j mit einem Paar Stromschienen 40j, 40m, das gleitbar in einem Paar V-förmiger Ausnehmungen 36j, 36m angeordnet ist, wobei ähnlich angeordnete Stromschienen 35k, 40k, 40n vorgesehen sind. Diese Ausführungsform betrifft eine "dünne" Ausführung, die nützlich ist, wenn Spulen 20a, 20b (Fig. 3, 10) verwendet werden. Die V-förmigen Ausnehmungen 36j, 36m zentrieren ebenfalls die gleitbaren Stromschienen 40j, 40m und eine Induktionsspule, die an letzteren befestigt ist, so daß die Induktionsspule in die gleiche Lage in bezug auf die Gegenstände 11, 12 immer dann bewegt wird, wenn letztere zu erhitzen sind.

Einzelheiten der Stromschienenanordnung für die Verwendung bei einer Doppelspule- Vorrichtung nach Fig. 3 sind in Fig. 10 gezeigt, wobei eine Vielzahl von linearen Stromschienen 31, 31b, 31p, 31q verwendet wird, um Energie zu den Induktionsspulen 20a, 20b zu führen. Schläuche 68 sorgen für Flüssigkeit zum Kühlen der bewegbaren Stromschienen 40a, 40b, 40p, 40q. Isolatoren 42, 42a, 42b sorgen für eine Isolierung zwischen den bewegbaren Stromschienen.

Claims (5)

1. Preßschweißvorrichtung mit Induktionserhitzung, mit

• - einer Induktionsspule (20), einer Klemmeinrichtung (15, 16), mit welcher zwei Gegenstände (11, 12), die längs einander zugewandter Abschnitte miteinander zu verschweißen sind, so festklemmbar sind, daß zwischen den einander zugewandten Abschnitten ein Raum zur Aufnahme der Induktionsspule (20) vorhanden ist,
• - einer Einrichtung (Fig. 4) zum Einsetzen und Entfernen der Induktionsspule (20) in diesen Raum, einer Induktionsstromzuführung (32),
• - einer Einrichtung zum Leiten eines elektrischen Stromes von der Induktionsstromzuführung (32) zu der Induktionsspule (20) und einer Einrichtung (17), mit welcher wenigstens eine Klemmeinrichtung (16) zu der anderen Klemmeinrichtung (15) bewegbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sätze länglicher Stromschienen (31a, 31b) vorgesehen sind, deren jeder

• - eine erste Stromschiene (35a, 35b), die mit der Induktionsstromzuführung (32) verbunden ist und eine sich über die Schienenlänge erstreckende Ausnehmung (36) aufweist,
• - eine zweite, die Induktionsspule (20) tragende Stromschiene (40a, 40b), die einen sich über die Schienenlänge erstreckenden, in der Ausnehmung (36) gleitbaren, geflanschten Abschnitt (37) einer solchen Form aufweist, daß er in die Ausnehmung (36) der ersten Stromschiene (35a, 35b) paßt, von dieser mindestens teilweise umgriffen wird, und
• - eine Isolierung (43) einschließt, welche die beiden Stromschienensätze (31a, 31b) voneinander isoliert, und

daß eine Vorrichtung (52, 66) vorgesehen ist, mittels welcher die zweite Stromschiene (40a, 40b) eines jeden Satzes (31a, 31b) in Längsrichtung gegen die erste Stromschiene (35a, 35b) bewegbar ist.

2. Preßschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannvorrichtung (45, 46a, 46b, 47a, 47b, 51a, 51b) vorgesehen ist, mit welcher einander zugewandte Flächen des geflanschten Abschnittes (37) und der Ausnehmung (36) eines jeden Stromschienensatzes zusammendrückbar sind.

3. Preßschweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stromschiene (40a, 40b) eines jeden Stromschienensatzes mit einem Kühlmitteldurchgang (41) versehen ist.