DE4224512C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Widerstands-Rollenahtschweißen mit bereits verwendeter Drahtelektrode, insbesondere aus Kupferdraht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Widerstands-Rollennahtschweißen mit bereits verwendeter Draht­ elektrode, insbesondere aus Kupferdraht.

In herkömmlicher Weise wird eine Verschweißung von gegenüber­ liegenden Kanten von aus Stahl oder anderen Metallen bestehenden Rohblechen durch Stumpfschweißen oder Nahtschweißen durchgeführt. Das Nahtschweißen, welches ein Widerstands-Schweißverfahren ist, ist als ein Verfahren bekannt, welches zur Verschweißung einer aus gegenüberliegenden Randteilen von Blechen gebildeten Überlappung geeignet ist. Dieses Schweißverfahren wird als Überlappnahtschweißen bezeichnet, d. h. überlappende Randteile werden verbunden. Beim Nahtschweißen kann bei der Überlappung eine Schweißzone mit einer hervorragenden Schweiß­ nahtgüte erzielt werden, wenn z. B. überlappende gegenüberliegende Randteile eines Rohbleches zu einer zylindrischen Form geformt sind. Bekanntermaßen wird dieses Schweißverfahren deshalb zum Schweißen von Rohren zum Transport von Flüssigkeiten, von Kraftstofftanks, Trommelbehältern oder Lebensmittel­ behältern verwendet.

Das gebräuchlichste Nahtschweißverfahren ist das Überlapp­ nahtschweißverfahren, bei welchem Überlappende Ränder nahtver­ schweißt werden. Im besonderen werden bei diesem Verfahren überlappende einander gegenüberliegende Randteile eines Rohbleches aus Stahl oder anderen Metallen paarweise zwischen scheibenförmigen Elektroden gepreßt, d. h. zwischen oberen und unteren Rollelektroden, wobei sie mit Heizenergie beaufschlagt und zwischen den oberen und unteren Rollelektroden unter Druck widerstandsverschweißt werden. Das gebräuchlichste Widerstandsschweißverfahren ist das Punktschweißverfahren. Bei diesem Verfahren wird eine Punkt­ schweißung an aufeinanderfolgenden Stellen zwischen den oberen und unteren Rollelektroden wiederholt durchgeführt. Im besonderen wird beim Schweißen die Überlappung intermittierend regelmäßig zwischen den beiden Rollelektroden mit Energie beaufschlagt. Als Folge davon wird die Überlappung durch die entstehende Joulsche Wärme teilweise aufgeschmolzen, um kontinuierliche Schweißzonen zu erzeugen und so die Verschweißung zu bewirken. Auf diese Weise werden in dem nahtverschweißten Bereich die überlappenden Ränder eines Stahlbleches oder anderen Rohbleches gerade so miteinander verbunden, als ob sie durch kontinuierliche Verschweißungen miteinander nahtverschweißt wären. Aus diesem Grunde soll die Schweißzone eine gute Gas- oder Wasserdichtheit aufweisen.

Bei der herkömmlichen Nahtschweißung ist allerdings die Breite der Kontaktflächen zwischen den oberen und unteren Rollenelek­ troden kleiner als die Breite der Überlappung, wodurch nicht geschweißte Zonen an der Überlappung auf den gegenüberliegenden Seiten der Schweißzone verbleiben. Um dies auszugleichen, ist es üblich, die nicht geschweißten Bereiche auf den gegenüber­ liegenden Seite der Schweißzone mit einer Kunststoffschicht zu versiegeln. Jedoch läßt sich die Kunststoffschicht an den gegenüberliegenden Seiten der nicht verschweißten Bereiche nur schwer aufbringen. Daher sind die nicht verschweißten Bereiche anfällig gegen Korrosion. Auch stellen die nicht verschweißten Bereiche bei der Handhabung eine schnittgefahr für einen Benutzer dar.

Beim Quetschnahtschweißverfahren werden die Ränder der Über­ lappung gequetscht, während die Überlappung durch die oberen und unteren Rollelektroden, welche breitere Kontaktoberflächen als die Überlappungsbreite aufweisen, gepreßt und zum Schweißen aufgeschmolzen werden, wodurch eine Nahtschweißung erzielt wird. Bei diesem Nahtschweißverfahren wird im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Nahtschweißverfahren durch die Quetschung erreicht, daß die Schweißzone einen durchgehenden Verlauf erhält. So bleiben keine nicht verschweißten Bereiche an den gegenüber­ liegenden Seiten der Schweißzone zurück. Desweiteren bilden sich Verschweißungen kontinuierlich als Folge des thermischen Aufschmelzens in der Schweißzone. So weisen die beim Quetschnaht­ schweißverfahren erzielbaren Schweißzonen Schweißoberflächen auf, welche gleichförmig unter Druck verbunden sind, so daß sich eine hohe mechanische Festigkeit und hervorragende Schweiß­ nahtgüte ergibt. Das Verfahren wird daher zur Herstellung von Getränkedosen und Lebensmitteldosen als besonders geeignet angesehen.

Inzwischen werden als Material für Getränkedosen und Lebens­ mitteldosen vielfach oberflächenbehandelte Stahlbleche verwendet, welche üblicherweise als beschichtete Stahlbleche bezeichnet werden, die durch Beschichten von Walzstahlblechen mit Zinn oder Legierungen davon hergestellt werden, um die notwendige Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Allerdings besteht ein Problem, wenn die durch Überlappung von gegenüberliegenden Kanten eines Rohbleches aus einem solchermaßen oberflächenbehan­ delten Stahlblech gebildete Überlappung in der oben beschriebenen Weise zwischen oberen und unteren Rollenelektroden quetschnaht­ geschweißt wird. D.h., während des Schweißprozesses migriert das Oberflächendeckmetall, wie z. B. das Zinn zu den äußeren Randoberflächen der oberen und unteren Rollelektroden, d. h. den Elektrodenoberflächen, welche mit der Überlappung in Kontakt stehen, wodurch die Kontaktoberflächen verunreinigt werden. Deshalb wurden Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, um die Verunreinigungen wie z. B. Zinn von den äußeren Umfangsoberflächen der oberen und unteren Rollenelektroden zu entfernen. In der Praxis läßt sich die Verunreinigung jedoch durch solche Verfahren und Vorrichtungen nicht entfernen. Im übrigen ist es im Hinblick auf die hohe Geschwindigkeit und den kontinuierlichen Prozeß bei der Herstellung von Lebensmitteldosen oder Getränkedosen praktisch unmöglich, die äußeren Umfangsoberflächen der Rollen­ elektroden jedesmal zu reinigen, wenn möglicherweise die Überlappung einer Lebensmitteldose verschweißt wird.

Fig. 1 zeigt eine Quetschnahtschweißvorrichtung nach dem Stand der Technik. Gemäß Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen unteren Schweißarm und die Ziffer 2 einen oberen Schweißarm. Der untere Schweißarm 1 ist fest, während der obere Schweißarm 2 in der Richtung des Pfeiles drehbar ist. Die Schweißarme 1 und 2 tragen entsprechende obere und untere Rollenelektroden 3 und 4, welche an ihren freien Enden drehbar gelagert sind. Die Rollenelektroden 3 und 4 weisen an ihren Umfangsoberflächen Drahtaufnahmenuten zur Aufnahme eines Kupferdrahtes 5 auf. Der Kupferdraht 5 wird von einer Rolle abgespult. Der zunächst einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Kupferdraht wird zunächst einer Formeinheit 7 zugeführt, welche aus Quetschrollen 7a und 7b besteht, und zu einem im wesentlichen flachen Querschnitts­ profil gepreßt, bevor er in den Zwischenraum zwischen den oberen und unteren Rollenelektroden 3 und 4 zugeführt wird.

Der gequetschte Kupferdraht 5 wird mit seinem abgeflachten Quer­ schnittsprofil durch eine Streckeinheit 8 in Richtung der Pfeile geführt, um dann um die obere Rollenelektrode 3 zur Quetschnaht­ schweißung geführt zu werden. Dann wird der Draht nochmals bei der Quetschnahtschweißung verwendet, indem dieser in der umgekehrten Weise um die untere Rollenelektrode 4 geführt wird. Eine Überlappung einer Faßdose 6, bestehend aus einem Rohblech, wird zwischen den Lagen des abgeflachten Kupferdrahtes 5 um die oberen und unteren Rollenelektroden zugeführt und wird unter Druck zwischen den oberen und unteren Rollenelektroden sandwich­ artig zwischen den beiden Lagen des abgeflachten Kupferdrahtes mit Energie beaufschlagt. Auf diese Weise wird die Überlappung quetschnahtgeschweißt. Der Kupferdraht 5 wird, nachdem er zusammen mit der Überlappung zwischen den oberen und unteren Rollenelektroden 3 und 4 während der Quetschnahtverschweißung hindurchgeführt wurde, mittels einer Aufnahmerolle 9 gezogen und dann mit einer durch eine Streckeinheit 10 erzeugten Drahtspannung dem Schneider 11 zugeführt. Im Schneider 11 wird der Kupferdraht 5, welcher durch die Quetschung zweimal verformt wurde, nach der Benutzung abgetrennt und als Abfall entfernt.

In diesem Zusammenhang ergibt sich eine erhebliche Verformung des Kupferdrahtes durch den Druck während des Schweißprozesses. Desweiteren ist es möglich, daß das Beschichtungsmaterial wie z. B. Zinn infolge des Kontaktes mit der Überlappung während der Verschweißung zu den vorderen und rückwärtigen Oberflächen des Kupferdrahtes verschoben wird und diese verunreinigt.

Die abgeschnittenen Teile können als Kupferabfall wiederverwendet werden. Selbst bei einem hohen Marktpreis für Kupferabfall wird ein wesentlicher Anteil der Schweißkosten durch den Preis des Kupferdrahtes gebildet, wodurch sich sehr hohe Schweißkosten ergeben. Dadurch ergeben sich sehr hohe Herstellkosten bei der Dosenherstellung. Durch das Recycling des Kupferdrahtabfalles werden lediglich ungefähr ein Drittel der Kosten des kommerziell erhältlichen Kupferdrahtes aufgefangen.

Aus der DE 34 03 666 C2 ist ein Verfahren zum elektrischen Widerstands-Rollennahtschweißen mittels einer Drahtelektrode bekannt, die nacheinander über eine erste Elektrodenträgerrolle, mehrere Führungs- und Umlenkrollen und eine zweite Elektroden­ trägerrolle geführt wird, wobei zwei über die Elektrodenträger­ rollen laufende Drahtelektrodenpartien durch die beiden Elek­ trodenträgerrollen an die miteinander zu verschweißenden Werkstücke mit dem erforderlichen Schweißdruck angepreßt werden, während elektrischer Strom von der ersten zur zweiten Elektroden­ trägerrolle oder umgekehrt quer durch die Drahtelektrode und die Werkstücke hindurchgeleitet wird, und wobei zwecks Vorschub der zu verschweißenden Werkstücke die Drahtelektrode motorisch angetrieben wird.

Der Kupferdraht, der hierbei während des Schweißprozesses verformt wird und mit Zinn verunreinigt wird, sofern Werkstück­ teile aus Weißblech verschweißt werden, wird nach seinem Lauf durch die Schweißstelle mittels einer Drahtabzugsvorrichtung abgezogen und anschließend mittels eines Zerhackers in kurze Drahtschnitzel zerlegt.

Auch hierbei ergibt sich also wie bei der zuvor anhand von Fig. 1 beschriebenen Schweißvorrichtung ein erheblicher Kupfer­ verbrauch, was mit entsprechend hohen Kosten verbunden ist.

Durch die DE 34 26 850 C1 ist ferner ein Verfahren zur Wiederver­ wertung eines als Elektrodendraht zum elektrischen Widerstands­ längennahtschweißen verwendeten Kupferdrahtes bekannt geworden. Nach dem bekannten Verfahren werden aus den verwendeten Kupfer­ drähten nach ihrer Benutzung zum Schweißen direkt neue Kupfer­ drähte mit geringerem Durchmesser gezogen, die dann z. B. als Signalleiter oder als Wicklungsdraht verwendet werden können.

Als nachteilig bei dem vorbekannten Verfahren hat sich der relativ hohe Aufwand erwiesen, der notwendig ist, um den Kupferdraht mittels einer geeigneten Drahtziehvorrichtung in einen wiederverwertbaren Kupferdraht geringeren Durchmessers umzuformen. Ferner können die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des so gebildeten Kupferdrahtes erheblich durch das beim Schweißen verarbeitete Material, z. B. durch das Zinn bei einem Schweißen von Werkstückteilen aus Weißblech, beeinflußt werden.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wiederverwendung von Drähten zu schaffen, die einmal beim Quetschnahtschweißen verwendet wurden, wobei eine möglichst vollständige Wiederverwendung als Schweiß­ drähte und eine hohe Qualität der Schweißnähte ermöglicht werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Patentanspruch 2 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der folgenden Beschreibung werden Drähte, die bei einer Benutzung zum Quetschnahtschweißen zu einer im wesentlichen flachen Form gepreßt wurden, als Wickeldrähte bezeichnet, wenn sie auf der Trommel wieder aufgewickelt werden und als abge­ wickelte Drähte bezeichnet, wenn sie von der Trommel zur Wiederverwendung in der Quetschnahtschweißvorrichtung wieder abgewickelt werden.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Wiederverwendung eines Kupferdrahtes angegeben, welcher bei einer Quetschnahtschweißung verwendet wurde, in einer Quetschnahtschweißvorrichtung zum Quetschnahtverschweißen einer durch überlappende gegenüberlie­ gende Seitenränder eines Bleches oder dgl. Rohlings gebildeten Überlappung zwischen oberen und unteren Rollenelektroden unter Verwendung von Kupferdrähten. Diese Vorrichtung ist als ein Teil der Quetschnahtschweißvorrichtung oder als eigenständige Vorrich­ tung in Verbindung mit der Quetschnahtschweißvorrichtung verwend­ bar. Der einmal zum Schweißen benutzte und zu einer im wesentli­ chen flachen Querschnittsfläche gequetschte Draht wird vorzugs­ weise als Wickeldraht wieder aufgewickelt und als abgewickelter Draht der Quetschnahtschweißvorrichtung wieder zugeführt, um wieder zwischen den oberen und unteren Rollenelektroden zum Schweißen verwendet zu werden. Die Vorrichtung weist ferner eine Drahtform-Erfassungseinheit auf, welche vorzugsweise zwi­ schen einer Wickeldrahtzuführrolle zur Zuführung des Wickel­ drahtes und einer Wickeldrahtaufnahmetrommel zur Aufnahme des um die Zuführrolle geführten Wickeldrahtes angeordnet ist. Die Drahtformerfassungseinrichtung dient dazu, die Form oder die Rauhigkeit des Abwickeldrahtes, welcher von der Wickeltrommel abgespult wird, zu erfassen und einen Steuerbefehl abzugeben, um das Ab­ wickeln oder Zuführen des Drahtes zu der nachgeordneten Quetsch­ nahtschweißvorrichtung zu unterbrechen, oder die Zuführung von zu verschweißenden Blechen zu unterbrechen, wenn ein Fehler in der Drahtform oder in der Rauhigkeit festgestellt wird. Die Vorrichtung weist ferner eine Drahtbremseinheit auf, welche vorzugsweise zwischen der Drahtform-Erfassungseinheit und einer Zuführrolle zur Zufüh­ rung des abgewickelten Drahtes an die Quetschnahtschweißvor­ richtung angeordnet ist, wobei die Bremseinheit vorzugsweise eine Kupplungseinheit aufweist, zur Erzeugung einer auf den abgewickelten Draht in einer entgegen der Laufrichtung wirkenden Bremskraft, und welche vorzugsweise nur in der Zuführrichtung des abgespulten Drahtes drehbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine nahezu vollständige Wiederverwertung von einmal zum Quetschnahtschweißen verwendeten Drähten, insbesondere Kupferdrähten, wobei eine hohe Qualität sichergesellt ist. Die Materialkosten werden dadurch erheblich reduziert.

Anstelle von Kupferdrähten können auch Drähte, welche aus Kupferlegierungen oder anderen Metallen oder Legierungen bestehen, verwendet werden, welche eine gute thermische Leit­ fähigkeit und ausreichende Beständigkeit aufweisen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht, welche eine Vor­ richtung zur Wiederverwendung von Draht gemäß dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht, welche eine Aus­ führung der Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, welche einen Teil eines Beispiels von Wickeldraht zeigt;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel eines abgewickelten Drahtes mit einer fehlerhaften Form zeigt;

Fig. 5 eine schematische, teilweise geschnittene Vorder­ ansicht, welche ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Trommelantriebseinrichtung zeigt und

Fig. 6 eine Ansicht zur Erläuterung des Zustandes beim Aufwickeln oder dem Abwickeln von Draht in der Vor­ richtung zur Wiederverwendung von Draht gemäß Fig. 2.

In Fig. 2 ist eine Zuführrolle mit der Ziffer 20 bezeichnet. Ein Kupferdraht, welcher in einer Quetschnahtschweißvorrichtung, z. B. in einer Quetschnahtschweißvorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet wurde, und welcher ein abgeflachtes Querschnittsprofil gemäß Fig. 3 aufweist, wird als ein Wickeldraht 21 durch die Zuführrolle 20 zugeführt. Der Wickeldraht 21 wurde beispielsweise in einer Quetschnahtschweißvorrichtung gemäß Fig. 1 in ein flaches Querschnittsprofil verformt, d. h. zwischen den Formrollen 7a und 7b und gleichfalls zwischen der oberen und unteren Rollenelektrode 3 und 4. Der von der Zuführrolle 20 geführte Wickeldraht 21 wird durch eine erste Führungseinheit 22 mit Führungsrollen 221 und 222 und mit einer Drahtantriebsrolle 223 aufgenommen und dann durch eine zweite Führungseinheit 23 mit Führungsrollen 231 und 232 einer Drahtform-Erfassungseinheit 24 zugeführt.

Die Drahtform-Erfassungseinheit 24 läßt den gesamten Wickeldraht 21 unabhängig von dessen Oberflächenbeschaffenheit durch. Sofern diese jedoch einen Fehler der Oberflächenbeschaffenheit, z. B. der Oberflächenrauhigkeit oder der Oberflächenform detektiert, gibt diese ein Signal ab, um die Zuführung von Rohblechen zu einem Rohblechformbereich der Quetschnahtschweißvorrichtung zu unterbrechen. Mit anderen Worten wird der Quetschnahtschweiß­ vorrichtung der abgewickelte Draht zugeführt, selbst wenn die Drahtform-Erfassungseinheit ein Teil mit einem Fehler detek­ tiert hat. Sofern die Verschweißung eines Rohbleches durchgeführt wird, während ein fehlerhafter Bereich des Drahtes zwischen die oberen und unteren Rollenelektroden zugeführt wird, kann eine einwandfreie Schweißnaht nicht erzielt werden. Deshalb wird während dieser Zeit die Zuführung von Rohblechen zwischen die Rollenelektroden verhindert.

Der Wickeldraht 21 ist ein Kupferdraht, welcher einmal benutzt wurde und zwischen den Formrollen und auch zwischen den oberen und unteren Rollenelektroden in ein flaches Querschnittsprofil verformt wurde. Desweiteren können die Kontaktoberflächen des Drahtes in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit des verwendeten Rohbleches eine Rauhigkeit bekommen haben. Auch kann an den Kontaktoberflächen Beschichtungsmaterial, wie z. B. Zinn haften. Falls solch ein Draht direkt geführt, aufgenommen und wiederverwendet wird, ist die Schweißqualität der Schweißzone an dem verschweißten Material, d. h. an der durch die über­ lappenden gegenüberliegenden Seitenränder des Rohbleches gebildeten Überlappung verdorben. Aus diesem Grund ist es nicht sinnvoll, einen fehlerhaften Bereich des Wickeldrahtes 21 aufzuwickeln. Wenn dieser Bereich jedoch abgeschnitten wird, wird der Wickeldraht kürzer und kann deshalb nicht mehr zum kontinuierlichen Schweißen durch anschließendes Wiederabspulen verwendet werden. Wenn der Wickeldraht als solcher auf der Trommel aufgewickelt wird, unabhängig davon, ob dieser einen lokal formfehlerhaften Bereich aufweist, detektiert die Draht­ form-Erfassungseinheit 24 in entsprechender Weise die Dicke und Breite des abgespulten Drahtes 30 (wie in Fig. 6 in ge­ strichelten Linien dargestellt) als dessen Form. Wenn sich ein Drahtbereich schnell in der Breite und Dicke verkleinert (wie der in Fig. 4 dargestellte Bereich 3011) detektiert wird und zwischen die obere und untere Rollenelektrode der Quetschnaht­ schweißvorrichtung zugeführt wird, wird die Versorgung von Rohblechen zu der Quetschnahtschweißvorrichtung unterbrochen.

Wenn der Kupferdraht erstmalig zur Quetschnahtverschweißung zwischen die oberen und unteren Rollenelektroden zugeführt wird, weist dieser eine kreisförmige Querschnittsfläche auf, nachdem dieser jedoch einmal zwischen den Formrollen hindurchgeführt ist, ist er in ein abgeflachtes Querschnittsprofil verformt (vgl. Fig. 3). Während der Verschweißung wird ein Rohblech oder ähnliches Material mit einer vorbestimmten Länge in einem sandwichartigen Zustand zwischen den Kupferdrähten mit abgeflach­ ten Profilen zwischen der oberen und unteren Rollenelektrode zugeführt, wodurch es zwischen den Elektroden gequetscht wird, um eine Quetschnahtverschweißung zu erreichen. Betrachtet man die Überlappung des zu verschweißenden Rohbleches, so kann jedoch ein überhöhter Strom durch seine gegenüberliegenden Kanten fließen im Vergleich zu dem dazwischenliegenden Bereich. Dies bedeutet, daß ein überhöhter Strom durch die Kupferdrahtteile fließt, welche mit den Kanten der Überlappung in Kontakt sind. Daher können Teile des Kupferdrahtes, welche einen überhöhten Strom führen, aufgeschmolzen werden. Diese Tendenz ist besonders ausgeprägt an einer Anfangsstelle eines ersten Rohbleches in einer Serie und an einem Schlußteil des letzten Rohbleches, wenn die Rohbleche einer Serie nacheinander zugeführt werden. Die oben erwähnten Bereiche werden lokal erhitzt, und nur die erhitzten Bereiche erscheinen als die verkleinerten Bereiche 3011 gemäß Fig. 4. Grundsätzlich erscheint der verkleinerte Bereich 3011 meist besonders am Anfang und am Ende eines Schweißzyklus, bei welchem eine Mehrzahl von Blechen nacheinander verschweißt wird. Die Drahtform-Erfassungseinheit 24 erfaßt den verkleinerten Bereich 3011, welcher umfangsmäßig reduziert ist, indem die Dicke und Breite des abgewickelten Drahtes 30 gemessen wird. Wenn solch ein verkleinerter Bereich 3011 gebildet ist, ist der abgewickelte Draht 30 in diesem Bereich nicht in Kontakt mit der oberen Rollenelektrode, wird jedoch zwischen der oberen Rollenelektrode und der zu verschweißenden Überlappung abgewickelt. Daher kann in diesem Bereich eine ausreichende Wärmeentwicklung zur Verschweißung nicht erzielt werden, wodurch sich eine Schweißnaht mit einem lokalen Schweißfehler ergibt. Ein solcher Schweißfehler führt zur Rißbildung und Undichtigkeit. Das bedeutet, daß ein solcher Draht mit einem reduzierten Bereich für den Schweißvorgang nicht verwendet werden kann. Zusätzlich zu der durch die Dicke und Breite gegebenen Form des abgewickel­ ten Drahtes 30 kann auch die Oberflächenrauhigkeit erfaßt werden, welche die Schweißqualität beeinflußt.

Zum Zwecke einer sehr genauen und schnellen Erfassung kann die Drahtform-Erfassungseinheit 24 als optische Meßeinrichtung ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Einheit 24 einen Licht- Projektionsteil und einen Licht-Empfangsteil auf. Der abgewickel­ te Draht 30 wird durch den Zwischenraum zwischen dem Licht­ projektions- und dem Lichtempfangsteil hindurchgeführt, während wenigstens zwei ultraviolette Strahlen von der Lichtprojektions­ einheit ausgesendet werden. Der Schatten der ultravioletten Strahlen, welcher sich bei der Durchführung eines verkleinerten Drahtbereiches ergibt, weist eine andere Größe als der Schatten bei der Durchführung eines normalen Drahtbereiches auf, so daß eine sehr genaue Messung der Breite und der Dicke ermöglicht ist.

Nach der Drahtform-Erfassungseinheit 24 ist eine Streckeinheit 25 vorgesehen, welche eine vertikal verschiebbare Rolle 251 aufweist. Die Einheit 25 bewirkt eine konstante Spannung auf dem Wickeldraht 21 oder auf dem abgewickelten Draht 30, um den Draht festzuhalten, ohne daß ein Lösen erfolgt. Die Streckeinheit 25 kann einen beliebigen Aufbau aufweisen, solange sie eine konstante Spannung auf den Wickeldraht 21 bzw. den abgewickelten Draht 30 aufbringen kann. Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 weist die Streckeinheit 25 eine vertikal verschiebbare Rolle 251 auf, die in Vertikalrichtung entlang einer vertikalen Führung 252 verschiebbar ist. So kann die Spannung in dem Wickeldraht 21 in Abhängigkeit von der Position der vertikal verschieblichen Rolle 251 konstant gehalten werden, wenn der Wickeldraht 21 um die vertikal verschiebliche Rolle 251 herumgeführt ist. In anderen Worten kann, indem die vertikal verschiebliche Rolle 251 in einer konstanten Position gehalten wird, der Wickeldraht 21 oder der abgewickelte Draht 30 mit einer konstanten Draht­ spannung aufgenommen oder abgewickelt werden.

Zusätzlich dazu, daß die vertikal verschiebliche Rolle 251 entlang der vertikalen Führung 252 vertikal verschieblich ist, kann zweckmäßigerweise die Umdrehungszahl der Trommel 28 in Abhängigkeit von der Position der vertikal verschieblichen Rolle 251 geregelt werden. Wenn der Wickeldraht 21 aufgewickelt wird, wird er auf eine vorher aufgewickelte Lage von Draht 21 aufge­ wickelt. Deshalb nimmt der Wickeldurchmesser des Drahtes während der Aufwicklung auf der Trommel 28 zu. Auf der anderen Seite nimmt der Durchmesser des abgewickelten Drahtes 30 ab. Die Spannung in dem Wickeldraht 21 oder dem abgewickelten Draht 30 variiert mit der Veränderung des Wickeldurchmessers oder Abwickeldurchmessers. Das bedeutet, daß die Drehzahl der Trommel 28 entsprechend der Veränderung der Spannung verändert werden soll, um ein gleichmäßiges Aufwickeln des Wickeldrahtes 21 auf der Trommel oder ein gleichmäßiges Abwickeln des abgewickelten Drahtes 30 zu erreichen. D.h., die Umdrehungszahl der Trommel 28 sollte entsprechend dem Wickeldurchmesser des Wickeldrahtes oder des abgewickelten Drahtes auf der Trommel 28 geregelt werden. Demgemäß ist eine Positions-Erfassungseinheit 26 auf einer Seite der vertikal verschieblichen Rolle 251 vorgesehen, um die Position der vertikal verschieblichen Rolle 251 zu erfassen, und die Umdrehungszahl der Trommel 28 wird gemäß einem Positions-Erfassungssignal von der Einheit 26 geregelt, welches die Position der vertikal verschieblichen Rolle 251 anzeigt. Die Positions-Erfassungseinheit 26 kann einen beliebigen Aufbau aufweisen; z. B. kann sie die Position der vertikal verschieb­ lichen Rolle 251 als eine Spannungsveränderung erfassen, um die Umdrehungszahl der Trommel gemäß dieser Spannungsveränderung zu regeln, oder sie kann die Position der vertikal verschieb­ lichen Rolle 251 mit einem optischen Sensor oder dgl. auf optische Weise erfassen.

Nach der Streckeinheit 25 sind eine Führungsrolle 261 und eine Draht-Leiteinheit 27 vorgesehen. Die Draht-Leiteinheit 27 dient dazu, ein gleichförmiges Aufwickeln des Wickeldrahtes 21 auf der Trommel 28 sicherzustellen, d. h. mit einem Zwischenraum von 0,02 bis 0,2 mm zwischen benachbarten Drahtlagen und ohne Überlappung von Wickeldraht, und ferner ein gleichmäßiges Abwickeln des abgewickeltes Drahtes 30 sicherzustellen. Das bedeutet, daß die Draht-Leiteinheit 27 notwendig ist, um den Wickeldraht 21 so zu führen, daß seine flache Oberfläche 211 (vgl. Fig. 3) in Kontakt mit der Oberfläche der Trommel 28 ist, und um den Wickeldraht 21 auf die Oberfläche der Trommel 28 in einer konstanten Richtung zum Aufwickeln auf der Trommel zu führen, und um ein gleichmäßiges Abwickeln des abgewickelten Drahtes von der Trommel 28 sicherzustellen.

Die Draht-Leiteinheit ist durch eine Hebeeinrichtung vertikal verschiebbar. Die Hebeeinrichtung kann als ein Kettentrieb, eine pneumatische oder ölhydraulische Einheit oder als ein Zahnstangentrieb wie bei den Fig. 2 und 5 ausgebildet sein. Gemäß der Fig. 2 und 5 weist die Hebeeinrichtung einen vertikal verschiebbaren Block 271, Führungsstangen 272 und 273 und eine Kugelumlaufspindel 274 auf. Die Draht-Leiteinheit 27 ist zusammen mit einer Führungsrolle 275 und einer Klemmeinheit 276 auf dem vertikal verschiebbaren Block 271 angeordnet. Bei Verdrehung der Kugelumlaufspindel 274 wird der vertikal verschiebbare Block 271 vertikal entlang der Führungsstangen 272 und 273 verschoben.

Nachdem der Wickeldraht 21 um die Führungsrolle 275 geführt ist, gelangt dieser zur Klemmeinheit 276. In der Klemmeinheit 276 wird der Wickeldraht 21 derart ausgerichtet, daß die flache Oberfläche des Drahtes in Kontakt mit der Oberfläche der Trommel 28 gelangt. Die Draht-Leiteinheit 27 dient dazu, den auf der Trommel 28 aufzuwickelnden Wickeldraht 21 in einem konstanten Winkel, vorzugsweise horizontal zu halten, während der Draht auf der Trommel 28 aufgewickelt wird.

Die Trommel 28 ist zweckmäßigerweise vertikal angeordnet und liegt auf einem Drehteller 29, mit welchem zusammen sie angetrie­ ben wird. Dies bedeutet, daß die lediglich auf dem Drehteller 29 aufliegende Trommel 28 einfach ersetzt werden kann, und die Klemmeinheit 276 erlaubt eine einfache Reparatur, wenn der Wickeldraht 21 oder der abgewickelte Draht 30 gebrochen ist.

Wie in Fig. 5 dargestellt, weist der Drehteller 29 eine Welle 292 auf, welche durch einen Antriebsmotor 296 über eine Ge­ schwindigkeitsregeleinheit 295 angetrieben ist. Um die Drehzahl der Welle 292 zu erfassen, ist eine Dreh-Meßeinheit vorgesehen, welche eine Meßscheibe 293 mit einer Nut oder dgl. und einen Sensor 294 aufweist. Die Dreh-Meßeinheit kann eine Winkel­ codierung oder dgl. verwenden. Das Drehmoment wird vom Antriebs­ motor 296 über die Geschwindigkeitsregeleinheit 295 auf die Welle 292 übertragen, und der Drehteller 29 wird mit einer regelbaren Drehzahl angetrieben. Von der Drehmeßeinheit, welche die Meßscheibe 293 und den Sensor 294 aufweist, wird für jede Umdrehung des Drehtellers 29 eine markierte Stellung, d. h. eine Nut, Kerbe oder dgl. auf der Meßscheibe 293 durch den Sensor 294 registriert.

Mit einer gemeinsamen Drehung der Trommel 28 zusammen mit dem Drehteller 29 kann jede Umdrehung registriert werden und der Wickeldraht 21 kann auf der Trommel 28 ziemlich eng, z. B. mit einem Abstand von 0,1 mm oder kleiner zwischen benachbarten Drahtlagen und ohne Überlappung aufgewickelt werden, indem mit jeder Umdrehung eine Verschiebung des vertikal verschieblichen Blockes 271 nach oben oder unten veranlaßt wird.

Um diese regelmäßige Aufwicklung zu erreichen, wird der vertikal verschiebliche Block 271 um eine Entfernungseinheit angehoben oder abgesenkt in Abhängigkeit von einem Detektionssignal, welches der Sensor 294 für jede Umdrehung liefert. Desweiteren sind ein oberer Positionsbegrenzungssensor 301 und ein unterer Positionsbegrenzungssensor 302 auf einer Seite des vertikal verschieblichen Blockes 271 angeordnet, wie in Fig. 5 darge­ stellt. Der vertikal verschiebliche Block 271 kann so zwischen der oberen und unteren Grenzposition verschoben werden, die durch die entsprechenden Sensoren 301 und 302 detektiert wird.

Der vertikal verschiebliche Block 271 trägt die Führungsrolle 275, die Klemmeinheit 276 und die Draht-Leiteinheit 27. Der Wickeldraht 21 wird um die Führungsrolle 275 geführt, um dann in die Klemmeinheit 276 und die Draht-Leiteinheit 27 zu gelangen, bis dieser auf der Trommel 28 aufgewickelt werden soll. So wie der vertikal verschiebliche Block 271 angehoben oder abgesenkt wird, verändert sich die Position, an der der Wickeldraht 21 auf der Trommel 28 aufgewickelt wird. Deshalb ist die Umdrehung der Umlaufspindel 274, welche das Anheben oder Absenken des vertikal verschieblichen Blockes 271 bewirkt, mit der Umdrehung des Drehtellers 29 entsprechend dem Detektionssignal des Sensors 294 gekoppelt, so daß der Wickeldraht 21 auf der Trommel 28 regelmäßig aufgewickelt wird.

Mit der Detektion der Umdrehungszahl der Welle 292, welche den Drehteller 29 antreibt, durch die Drehzahlerfassungseinheit mit der Meßscheibe 293 und dem Sensor 294 wird die Stellung des Drehtellers 29 bei jeder Umdrehung durch den Sensor 294 erfaßt und gemäß dem Meßsignal von dem Sensor 294 wird die Kugelumlaufspindel 274 jeweils um einen vorbestimmten Winkel gedreht, um den vertikal verschieblichen Block 271 anzuheben oder abzusenken. D.h., der vertikal verschiebliche Block 271 wird gemäß dem Fortschreiten des Aufwickelns des Wickeldrahtes 21 auf der Trommel 28 angehoben bzw. abgesenkt. Wenn der vertikal verschiebliche Block 271 die obere Grenzstellung erreicht hat, spricht der Sensor 301 an, um die Drehrichtung der Kugelumlauf­ spindel 274 umzukehren, um ein Absenken des vertikal verschieb­ lichen Blockes 271 um Längeneinheiten zu bewirken. Wenn die untere Grenzposition erreicht ist, spricht der Sensor 302 an, um die Drehrichtung der Kugelumlaufspindel 274 umzukehren, um eine Verschiebung des vertikal verschieblichen Blockes 271 nach oben um Längeneinheiten zu bewirken.

Die gleichen Ergebnisse wie mit einer Kugelumlaufspindel als Hebeeinrichtung für den vertikal verschieblichen Block 271 lassen sich auch mit einem Kettentrieb, einer Ölhydraulikeinrichtung, einem Zahnstangentrieb, einem Schaltwerk oder dgl. erzielen.

Nachdem der Wickeldraht 21 auf der Trommel 28 vollständig aufgewickelt ist, kann der Draht von der Trommel 28 als abge­ wickelter Draht zur Wiederverwendung gemäß Fig. 6 wieder abge­ wickelt werden. Sowohl der Wickeldraht 21 als auch der abge­ wickelte Draht 30 bestehen aus einem Kupferdraht, der einmal zum Schweißen benutzt wurde und ein flaches Querschnittsprofil aufweist. Jedoch unterscheiden sich der erstere und der letztere in ihrer Laufrichtung; der erstere ist durch eine ausgezogene Linie dargestellt, während der letztere durch eine gestrichelte Linie in Fig. 6 dargestellt ist.

Zum Abwickeln und Wiederverwenden des auf der Trommel 28 aufgewickelten Drahtes ist eine Auslaßrolle 31 gegenüber der Zuführrolle 20 in Fig. 2 vorgesehen, und eine Bremseinheit 32 ist in der Nähe der zweiten Führungseinheit 23 vorgesehen. Während des Abwickelns wird der abgewickelte Draht 30 um die Bremseinheit 32 geführt, während er um die Führungsrollen 231 und 232 der zweiten Führungseinheit 23 geführt wird. Der Draht wird von der Auslaßrolle 31 abgeführt, während er eine Bremskraft in die entgegengesetzte Richtung durch die Bremseinheit 32 erfährt. Auf diese Weise wird er der Quetschnahtschweißvor­ richtung mit einer konstanten Geschwindigkeit zugeführt.

Die Bremseinheit 32, welche die äußere Gestalt gemäß Fig. 2 aufweist, besteht im wesentlichen aus einer Rolle, um die der abgewickelte Draht 30 geführt wird. Die Rolle ist drehbar gelagert und ist zwischen einem Paar von Reibungsplatten eingeschlossen (nicht dargestellt). Auf diese Weise erfährt sie durch die Reibungskräfte mit den Reibungsplatten eine Bremskraft, und der abgewickelte Draht wird so mit einer konstanten Geschwindigkeit über die zweite Führungseinheit 23 von der Auslaßrolle 31 abgespult. Darüberhinaus weist die Rolle eine üblicherweise als Einwegkupplung bezeichnete Kupplung auf, d. h. eine Kupplung, welche in Vorschubrichtung des abgewickelten Drahtes drehbar ist, jedoch nicht in umgekehrter Richtung. Durch die Verwendung einer solchen Einwegkupplung wird selbst dann, wenn der abgewickelte Draht 30 zwischen der Trommel 28 und der Streckeinheit 25 durchhängt, eine Veränderung der Drahtspannung des abgewickelten Drahtes durch die Bremseinheit 32 aufgefangen und nicht zu der Quetschnahtschweißvorrichtung übertragen, um so eine gleichmäßige Verschweißung in der Quetschnahtschweißvor­ richtung zu ermöglichen.

Solange der Wickeldraht auf der Trommel 28 regelmäßig ohne wesentliche Zwischenräume zwischen benachbarten Draht lagen aufgewickelt ist, besteht kein Problem. Es kann jedoch vorkommen, daß der Draht nicht vollständig gleichmäßig aufgewickelt ist. Bei einem ungleichmäßig aufgewickelten Teil des Drahtes ist die Länge des Drahtes, der mit einer Umdrehung von der Trommel 28 abgewickelt wird, größer als die Länge des abgewickelten Drahtes, der von einem gleichmäßig aufgewickelten Teil des Drahtes mit einer Umdrehung der Trommel 28 abgewickelt wird.

Deshalb ergibt sich eine überschüssige Länge an abgewickeltem Draht 30, wenn ein ungleichmäßig aufgewickelter Bereich des Drahtes während dem Abwickeln erscheint. Wenn eine solche Verlängerung der Schweißvorrichtung zugeführt wird, kann eine einwandfreie Quetschnahtschweißung der Überlappung des Rohbleches nicht mehr erzielt werden.

Deshalb ist die Bremseinheit 32 in Verbindung mit der zweiten Führungseinheit 23 vorgesehen, um auf den Draht 30, welcher der Schweißvorrichtung zugeführt wird, eine umgekehrt gerichtete Bremskraft auszuüben. Falls der abgewickelte Draht beim Abwickeln eines ungleichmäßig aufgewickelten Bereiches des Drahtes durchzuhängen beginnt, so daß seine Spannung nachläßt, hört daher der abgewickelte Draht 30 auf zu laufen, d. h., er wird der Quetschnahtschweißvorrichtung gegen die entgegengesetzte Bremskraft zugeführt. Auf diese Weise wird der abgewickelte Draht 30 der Schweißvorrichtung gleichmäßig mit einer gleichmäßigen Spannung zugeführt, ohne daß dies durch ungleichmäßig aufgewickelte Bereiche beeinflußt wird.

Claims (4)

1. Verfahren zum Widerstands-Rollennahtschweißen mit bereits verwendeter Drahtelektrode, insbesondere aus Kupferdraht,

• - wobei der nach dem Schweißen von einer Schweißvorrich­ tung kommende, zu einem im wesentlichen flachen Querschnittsprofil gepreßte Elektrodendraht als sogenannter Wickeldraht (21) einer Schweißdrahtüber­ prüfungsvorrichtung zugeführt und von ihrer Wickel­ trommel (28) aufgenommen wird,
• - sodann von der Wickeltrommel (28) zur erneuten Verwendung wieder abgewickelt und dabei über eine Drahtform-Erfassungseinheit (24) und eine Drahtbrems­ einheit (32) der Schweißdrahtüberprüfungsvorrichtung einer nachgeordneten Schweißvorrichtung zugeführt wird,
• - wobei die Drahtform-Erfassungseinheit (24) die Form und/oder die Rauhigkeit des abgewickelten Drahtes (21, 30) erfaßt und ein Steuersignal abgibt, wenn ein Fehler in der Drahtform oder der Rauhigkeit festgestellt wird, um das Abwickeln des Drahtes (21, 30) oder das Zuführen eines Rohlings (Werkstücks) zur Schweißvorrichtung zu unterbrechen;
• - wobei die Drahtbremseinheit (32) auf den sich abwin­ kelnden Draht (30) eine entgegen der Laufrichtung wirkende Bremskraft ausübt.

2. Schweißdrahtüberprüfungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der die Drahtbremseinheit (32) eine durch Reibung gebremste Rolle und eine Kupplung aufweist, die nur in Laufrichtung des abgewickelten Drahtes (30) drehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner einen Drehteller (29) aufweist, auf dem die Wickeltrommel (28) angeordnet ist, und der eine mit der Achse der Wickeltrommel (28) koaxiale Welle (292) aufweist, und mit einem Umdrehungszahl- Sensor (294) zur Erfassung der Umdrehungszahl des Dreh­ tellers (29).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, die ferner eine Streckeinheit (25) aufweist, die zwischen der Drahtform- Erfassungseinrichtung (24) und der Wickeltrommel (28) angeordnet ist, um eine konstante Spannung auf dem Wickel­ draht (21) oder dem abgewickelten Draht (30) zu erzeugen.