DE609158C - Widerstandsschweissmaschine zum Zusammenschweissen zweiteiliger Hohlkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Widerstandsschweißmaschine zum Zusammenschweißen zweier Hohlkörperhälften und bezieht sich insbesondere auf Maschinen zum Fertigen von Artilleriespeichenrädern aus Blech. Grundsätzlich beruht die Aufgabe des Stumpfzusammenschweißens der Bestandteile, die die Blechspeichen in Gestalt solcher Holzspeichen herstellen, wie sie gewöhnlich: bei Motorwagenrädern angetroffen werden, darin, Bestandteile von in ihrer Ausdehnung verhältnismäßig Meinen, geschlossenen oder nahezu geschlossenen Querschnitten stumpf zusammenzuschweißen. Solche Querschnitte sind für Schweißmaschinen der normalen Bauart innen schwer oder gar nicht zugänglich, und außerdem ist es schwierig, wenn nicht ausgeschlossen, sie durch die Gesenke solcher Maschinen von außen her mit Klemmung zu

ao erfassen. Selbst bei Zugänglichkeit und Erfaßbarkeit ist die bei derartigen Gebilden benutzte Blechstärke oft so schwach, daß das Blech sich leicht unter den Klemmdrücken verzieht, die zur wirksamen Übertragung des elektrischen Stromes nach den zu verschweißenden Bestandteilen erforderlich sind. Noch andere Schwierigkeiten treten auf, z. B. die Schwierigkeiten des richtigen Aufeinanderlegens. Das Hauptziel der Erfindung ist die Überwindung dieser Schwierigkeiten, die beim· Stumpfschweißen solcher Hohlquerschnitte vorkommen.

Erfindungsgemäß sind Vorkehrungen getroffen, die entgegengesetzt dem von außen die Hohlkörperhälften gegeneinanderpressenden Elektrodendruck einen nachgiebigen Druck innerhalb des Hohlkörpers derart ausüben, daß eine Annäherung der zu verschweißenden Körperhälften nur gegen diesen nachgiebigen Druck stattfindet. Hierdurch ist ein gutes Erfassen der zu verschweißenden Hohlkörperteile möglich, und die Annäherung dieser Teile kann derart geregelt werden, daß die Teile, selbst wenn sie aus dünnem Metallblech bestehen, nicht eingedrückt oder verformt werden.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Abb. I ist ein lotrechter Querschnitt durch die Schweißmaschine.

Abb. 2 ist ein waagerechter Querschnitt zwischen den einander gegenüberstehenden Äußengesenken, ungefähr nach der Linie 2-2 der- Abb. 1.

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Abb. 3 ist ein lotrechter Längsschnitt einer nachgiebigen Gegenhaltevorrichtung und de: zugehörigen Antriebsteile.

Abb. 4 ist ein waagerechter Längsschnitt der in Abb. 3 gezeichneten Antriebsteile nebst der zugehörigen Gegenhaltevorrichtung.

Abb. 5 und 6 sind die "Seiten- und Oberansicht dieser Antriebsteile.

Abb. 7 bis 9 sind die Querschnitte nach den to entsprechend bezifferten Linien der Abb. 3,

Abb. 10 und 11 sind Querschnitte der nachgiebigen inneren Gegenhaltevorrichtung in ihrem Zusammenwirken mit den im Schnitt gezeichneten Hohlkörperteilen. Abb. 12 ist ein Querschnitt einer abgeänderten Gegenhaltevorrichtung im zusammengedrückten Zustand.

Abb. 13 ist ein gleichartiger Querschnitt einer dritten Ausführungsform. Abb. 14 und 15 sind teilweise lotrecht geschnittene Seitenansichten einer vierten Ausführungsform der nachgiebigen inneren Gegenhaltevorrichtung.

Abb. 16 ist die Ansicht auf eine Einzelheit ?-5 mit Schnitt nach der Linie 16-16 der Abb. 14. Abb. 17 ist die Aufsicht auf ein Speichenrad mit Vorrichtung nach den Abb. 14 und 15. Abb. 18 ist ein diametraler Querschnitt durch ein erfindungsgemäß angefertigtes Speichenrad.

Abb. 19 bis 22 sind Querschnitte und zeigen verschiedene Stufen der erfindungsgemäß durchgeführten Schweißung.

Die in der gebräuchlichen Weise durchgebildeten und betriebenen Stumpfsehweißmaschinen enthalten im allgemeinen Klemmwerkzeuge, die das Werkstück in Ebenen ungefähr rechtwinklig zur Ebene der Fuge der Teilstücke erfassen. Als Beispiel werde das¹ gebräuchliche Stumpfschweißen von großen Stanzstücken mit verhältnismäßig weit offenem Querschnitt genommen. Schweißgesenkteile legen sich auf die einander gegenüber befindlichen Seitenflächen jedes Bestandteiles so nahe bei der Ebene der Fuge, als mit dem richtigen Rande für den Schweißvorgang, den Wärmezuständen, dem Spielraum usw. verträglich ist. Die Gesenkteile und das Werkstück, welches sie tragen, werden ebenfalls: ungefähr rechtwinklig zur Ebene der Werkstückfuge gegeneinander bewegt.

Bei der Maschine gemäß der Erfindung ist ein unteres ortsfestes Gesenk 30 und ein beweglicher oherer Gesenkteil 31 vorgesehen. Jeder Gesenkteil ist mit Greiffläcben versehen, die der Oberfläche der Querschnitthälfte entsprechen, mit welcher die Giesenkberührung beim Schweißen herzustellen ist. Bei dem veranschaulichten Fall weist das zu fertigende Rad zwei Stanzstücke 32, 33 auf, die die Metallhälften eines mit Speichen versehenen Radgestells 34 (Abb. 18) bilden, das in seiner Mittelebene 35 in Hälften zerlegt ist. Wie aus den Abb. 19 bis 22 ersichtlich, umfassen die Gesenkteile 30 und 31 die ,äußere Fläche der verhältnismäßig kleinen Speiehenteile ziemlich vollständig. Jedoch ist zwischen ihnen ein ausreichender Spielraum an jeder Fuge für den Schweißvorgang vorhanden.

Die Gesenkteile liegen einander gegenüber und können mittels des hydraulischen Motors 36 (Abb. 1), dessen Kolben den beweglichen Gesenkteil 31 trägt, einander genähert und voneinander weggezogen werden. Ein Untersatz 37 trägt unmittelbar das ortsfeste Gesenk 30, und auf dem Untersatz errichtete Säulen 38 tragen nicht nur den Motor 3 6, sondern führen auch mittels eines geeigneten Kopfes den oberen Gesenkteil 31.

Schweißstrom wird den Gesenkteilen von einer ringföarmig angeordneten Reihe von Umformern 39 zugeführt, deren Leitungsenden an je einen von den Geseriktedlein 30 und 31 in solcher Weise angeschlossen sind, daß der Strom in einen Kreis geschickt wird, der die zu verschweißenden Querschnitthälften in Reihe enthält. Die Anschlüsse der Umformer an die Gesenkteile sind ringsum in solcher Weise verteilt, daß eine sehr gleichmäßige Aufbringung des Schweißstromes verbürgt ist. Zwischen die Gesenkteile 30 und 31 ist in der Achsrichtung je einer Speiche des gezeichneten Rades eine nachgiebige Gegenhaltevorrichtung eingefügt. Diese Vorrichtung ist überall dort, wo sie in den Abb. 2 bis 13 erscheint, in ihrer Gesamtheit mit 40 bezeichnet und besteht aus einem ausdehnbaren und zusammenziehbaren Körper, der einen oberen und einen unteren Teil 41 und 42 aufweist. Die Teile haben zahlreiche Stufen, um bei kleinster gegenseitiger Verschiebung ' der Teile eine gleichmäßige Zusammenziehung und Ausdehnung herbeizuführen. Bei dem in den Abb. 10 und 11 gezeichneten Querschnitt ist der Körper verhältnismäßig klein, nämlich in seinem Querschnitt kleiner als der lichte Querschnitt der zu verschweißenden Teilstücke 32, 33, insbesondere beim zusammengezogenen Zustande. In der Längsrichtung hat die Vorrichtung ungefähr die volle Länge desjenigen Sektors des Werkstükkes, bei welchem sie angewandt wird, also im vorliegenden Fall die Länge der Radspeichen. Die obere und untere. Fläche der Glieder 41, ist den Innenflächen der Querschnittshälften 32, 33 längs einer Fläche angepaßt, die sich in ihrer Ausdehnung der Berührungsfläche der Schweißgesenke 31 nähert (Abb. 19 bis 22).

Die auseinander- und zusaminenziehbaren Vorrichtungen 40 sind als Ganzes mit Bezug

auf das Innere der Werkstückhälften in der Achsrichtung ein- und ausschiebbar, und zwar mittels radial angeordneter Verschiebevorrichtungen 43 in Gestalt von Preßluftmatoren, deren Kolben 44 an je einem Fortsatz 45 des Untersatzes $7 der Maschine verankert und deren Zylinder 46 in der Achsrichtung auf Führungen 47 vor- und zurückschiebbar sind. Dieses motorische Triebwerk ist gegen die Untersätze 45 isoliert. Die Verschiebevorrichtung 43 trägt den Körper 40 mittels eines langarmigen Fortsatzes 47', dervom vorderen Ende des Zylinders 46 abgeht, so daß beim Vor- und Zurückschieben des Zylinders 46 der Körper 40 in den Werkstückquerschnitt hineingeschoben und zurückgeholt wird.

Jede Verschiebevorrichtung 43 trägt auf ihrem vorderen Ende einen Preßluftmotor 48. Dieser weist einen mit dem Zylinder 46 aus einem Stück bestehenden Zylinder 49 und einen Kolben 49' auf. Der Fortsatz 47' ist mit dem unteren Glied 41 der Vorrichtung 40 verbunden. Der Kolben 49' ist durch einen Lenker 50 mit dem oberen Glied 42 in solcher Weise verbunden, daß das Glied 42, wenn links des Kolbens 49' (Abb. 4) Preßluft eingelassen wird, nach außen gezogen und die Vorrichtung 40 auseinandergedrückt wird, während bei Aufhebung dieses Druckes und 'Einlassung des Druckmittels rechts des Kolbens 49' das Glied 42 nach innen gedruckt und die Vorrichtung 40 zusammengezogen wird. Durch Aufrechterhaltung des Druckes links des Kolbens 49' wird die Vorrichtung nachgiebig im auseinandergedrückten Zustande (Abb. 5) festgehalten. Die Antreiber 43, 48, die in der aus Abb. 2 ersichtlichen Weise in ringförmigen Reihen um das Mittelstück der Maschine herum angeordnet sind, sind für gleichzeitige Tätigkeit mittels eines Systems von elastischen Leitungen verbunden, die in der aus Abb. 3 ersichtlichen Weise durch gemeinschaftliche Ventile gesteuert werden. Sämtliche gleichartigen Ein- und Auslässe nach den verschiedenen Antreibern hin werden vom gleichen Ventil zusammen gesteuert, und die sämtlichen Ventile werden durch ein zwischen sie geschaltetes Kopplungsgestänge 50' gemeinschaftlich gesteuert.

Die in den Abb. 10 und 11 gezeichnete Ausführungsform der Vorrichtung 40 weist zu beiden Seiten der Glieder 41, 42 Führungsplatten si, 52 auf, die sich aufeinanderlegen und die Glieder 41, 42 in Flucht halten.' Bei den Ausführungsformen nach den Abb. 12 und 13 ist eine gleichartige Einrichtung benutzt. Aber gemäß Abb. 10 und 11 wird eine Verschleißplatte 53 am oberen Glied 42 verwendet. Diese Platte soll den Verschleiß der Vorrichtung bei Berührung mit der oberen von den zusammenzuschweißenden Hälften aufnehmen. Bei der Ausführungsform nach Abb. 13 bestehen die mit dem unteren Glied 41 verbundenen inneren Führungsplatten 5 i, 52 aus Fiber, umfassen das untere Glied 41 vollständig und isolieren es, gegen das obene Glied 42. Die Außenfläche der Führungsplatten 51, 52 steht in inniger Verbindung mit den Seitenflächen eines U-förmigen, sich darüberlegenden Führungsgebildes 54, das als Führung dient und zugleich mit seiner .oberen Fläche den beim Angriff am Werkstück auftretenden Verschleiß aufnimmt. Die Unterfläche des Plattengebildes 51, 52 in Abb. 13 ist durch Auf spritzen mit Metall überzogen, damit es bei der Berührung mit der unteren Werkstückhälfte der Abnutzung besser widersteht.

Die in den Abb. 14, 15 und 16 gezeichnete Ausführungsform der Vorrichtung 40 ist im wesentlichen den zuvor beschriebenen gleichartig. Dagegen hat der Auseinander- und Zusammentreiber, statt aus einem Preßluftmotor zu bestehen, die Gestalt einer Feder 5 5, die in der Achsrichtung zwischen den Gliedern 41 und 42 angeordnet ist und sie an dein entsprechenden Widerlagern sound 57 >erfaßt. Eine derartige nachgiebige Zusammen- und Auseinandertreibvorrichtung kann von Hand zwischen die zusammenzuschweißenden Teilstücke in der in Abb. 17 erläuterten Weise ein- und ausgeschoben werden. Durch Verstellung der Mutter 56 von Hand nach links (Abb. 14 und 15) wird die Feder 55 zusammengedrückt und dadurch je nach Komprimierung der Feder 55 das Glied 42 gegenüber dem Glied 41 nach links verschoben und somit die Vorrichtung 44 auseinandergetrieben.

Beim Betrieb der Schweißmaschine werden die einander gegenüberliegendem Gesenkteile 30 und 31 voneinander entfernt. Die Vorrichtungen 40 werden in zusammengedrücktem Zustande von -den Antreibern 43 über die Gesenke 30, 31 hinweg nach außen verschoben. Alsdann wird die untere Hälfte i°5 des zu schweißenden Querschnittes auf das untere Gesenk 30 gelegt. Bei Verwendung der Vorrichtung 40 von Abb. 10 und 11 werden hierauf Isolationsblätter 58 auf die Innenfläche der Hälfte gelegt, und zwar längs der gesamten Länge jeder Speiche des gezeichneten Gegenstandes. Diese Blätter sind so breit und lang, daß sie die Vorrichtungen 40 wirksam isolieren, wenn diese auf die untere Hälfte 32 gebracht werden. Danach werden die Antreiber 43 in Gang gesetzt, so daß sie je eine Vorrichtung 40 in Achsrichtung radial einwärts zu den Hälften 32 verschieben. Gleichzeitig mit dieser Verschiebebewegung oder, falls dies bevorzugt wird, nach Beginn dieser Verschiebung werden die Antreiber 48 in Tätigkeit gesetzt, so daß sie die Vorricli-

bis in den aus den AbIb. ι ο und 14 ersichtlichen Zustand auseinanderdrücken. Hierauf wird die obere Querschnitthälfte 33 auf die oberen Flächen der Glieder 42 gelegt. Alsdann wird das obere Gesenk 31 unter der Einwirkung des Motors 36 herunterbewegt und mit der Hälfte 33 in Berührung gebracht. Die Schaltkreise für die Schweißung werden durch einen Handschalter oder durch einen dem Schalter für den Motor 36 richtig zugeordneten selbsttätigen Schalter geschlossen und gesteuert. Bei diesem Zustande werden die Hälften 33, 32 entgegen dem nachgiebigen Widerstand der Vorrichtungen 40 einander genähert. Dem Zusammendrücken dieser Vorrichtungen widerstehen die unter Kraftwirkung gesetzten Antreiber 48 (oder 55 bei der Ausführungsform nach den Abb. 14 und 15). Nunmehr wird die Stumpfschweißao berührung in der Ebene der Fuge 59 zwischen den Teilen (Abb. 19 bis 22) herbeigeführt und die Stumpfschweißung in bekannter Weise vorgenommen. Während dieses Stumpfschweißvorganges ist der Widerstand, ?-5 den die Glieder 41,, 42 der unter der Einwirkung der Gesenke 3O₃ 31 stattfindenden Annäherung der Hälften 32, 33 entgegensetzen, groß genug, um die Hälften 32,, 33 fest gegen das benachbarte obere und untere, von außen angelegte Gesenk 30, 31 zu klemmen. Sobald die Schweißung vollendet ist, werden die Antreiber 48 so in Tätigkeit gesetzt, daß sie die Glieder 41, 42 zusammendrücken, und dann werden die Glieder von den Antreibern 43 radial aus dem fertig geschweißten Stück herausgezogen. Diese Vorgänge können gleichzeitig stattfinden. Ebenfalls gleichzeitig oder später wird der Motor 36 in Tätigkeit gesetzt, so daß er den oberen äußeren Gesenkteil 31 vom unteren, 30, wegzieht. Schließlich wird das fertiggestellte Erzeugnis aus der Maschine herausgenommen.

Bei der Schweißung werden zuerst die Hälften 32, 33 des zu schweißenden Querschnittes mittels Erfassung durch eine iäußere Gesienkfiäche im allgemeinen parallel zur Schweißnahtebene (Abb. 19 bis 22) festgeklemmt, ferner wird durch den damit zusammenwirkenden, von innen nach außen gerichteten Klemmdrucfc Kraft durch die Querschnitthälften selbst übertragen, unabhängig von der Fuge zwischen den Hälften und unabhängig von mechanischen Verbindungen mit der fassenden äußeren Gesenkfläche, indem der Annäherung der Hälften nachgiebig Widerstand geleistet wird. Die Erfassung im Gesenk ist eine umgreifende; sie erstreckt sich so ziemlich über die gesamte Ausdehnung des. verhältnismäßig kleinen Querschnittes und erfolgt im allgemeinen parallel und oberhalb der Ebene der Schweißung. Die Anfangsschritte des Verfahrens umfassen die Herstellung der nachgiebigen Kraft zuerst im Zusammenwirken mit der einen Hälfte 32 und später mit der mit dieser vereinigten Hälfte 33. Ferner gehört zum Verfahren die Bjeschränkung des Stromwegesi auf die Fugen selbst durch die Isolation 58 und die gleichzeitige Verschiebung.

Die Arbeit der Maschine wird durch die folgenden einzelnen Besonderheiten der Vorrichtung vervollkommnet, wenn der Körper 40 bei seiner Einschiebung in den Speichenkranz in gehobener Lage verschoben wird. Durch eine derartige Verschiebung wird jegliehe Berührung mit der Isolation 58, die auf den Boden des unteren Stanzteiles gelegt ist, vermieden und die Verschiebung der Isolation verhütet. Eine derartige Einschiebung" des Körpers 40 wird durch die verschiebbaren klauenartigen Führungskörper 60 erzielt, von denen je einer auf jeder Seite des Zylinders 46 befestigt ist (Abb. 5 und 6). Die Führungskörper haben auf verschiedenen Halbmessern Gleitflächen 61 und 62, die sich auf der Führungsbahn 63 bewegen. An den einander gegenüberliegenden Enden der Führungsbahn 6^ sind Anschläge 64 und 65 so angeordnet, daß sie auf einen Stift 66 der Klaue 60 treffen und abwechselnd die Klaue in ihre Vor- und Rückgangsstellung bringen. Wenn der Köxper 40 von der Speiche nach außen verschoben wird, befindet sich die untere Fläche 62 mit der Führungsbahn in Berührung und bei umgekehrter Verschiebung die Fläche 61, und der Körper 40 wird über den auf dem unteren Gesenk 30 befindlichen Stanzkörper 32 'hinweggehoben.

Während der Körper 40 in Wirkung ist und die Stanzteile 32, 33 an die Gesenkteile 30, 31 anklemmt, ist ein Druck, der gegenüber dem verhältnismäßig hohen Druck, welcher sich gewöhnlich! bei Preßluftmasdhinen vorfindet, geringer ist, im allgemeinen ausreichend; daher erfolgt die Verbindung nach der Vorderseite des Luftmotorkolbens 49' mittels einer Leitung 64°, die die Luft unter herabgesetztem Druck zuführt. Hingegen ist die Hinterseite des Kolbens 49' an die Hochdruckhauptleitung 65° angeschlossen, so daß man in diesem Ende des Zylinders Hochdruck hat. Demgemäß wird beim Zusammendrücken des Körpers 40 Hochdruck benutzt, und eine etwaige Neigung des Körpers, sich festzuspannen oder festzuklemmen, was 'eine Nebenwirkung des Schweißvorganges oder irgendeiner anderen Ursache sein könnte:, kann nicht sein Herausziehen hemmen. Außerdem verbürgt dieser hohe Druck eine solche Arbeitsgeschwindigkeit, daß die gleichzeitige Verschiebung des Körpers 40 aus dem Speichenkranz heraus nicht gestört wird. Zwi-

sehen die Hochdruckleitung 6ζ^α und die Niederdruckleitung 64° ist eine für gewöhnlich durch einen Hahn 67 abgesperrte Leitung 66^a eingeschaltet, so daß der Hochdruck bei Bedarf leicht vor dem Kolben 49' zugeführt werden kann.

Es hat sich herausgestellt, daß das nach diesem Verfahren angefertigte Erzeugnis eine vollkommene Schweißnaht aufweist und sowohl an der Naht als auch an jeder sonstigen Stelle beim geschweißten Querschnitt von Verzerrung frei ist. Mittels des beschriebenen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung kann es mit großer Geschwindigkeit und in wirtschaftlicher Weise angefertigt werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrische Widerstandsschweißmaschine zum Zusammenschweißen zweier Hohlkörperhälften, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen (40) vorgesehen sind, die entgegengesetzt dem von außen die Hohlkörperhälften gegeneinanderpressenden Elektrodendruck einen nachgiebigen Druck innerhalb des Hohlkörpers derart ausüben, daß eine Annäherung der zu verschweißenden Körperhälften nur gegen den nachgiebigen Druck der Vorrichtung (40) stattfindet.
2. 2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Vorrichtung· (40) als Ganzes in das Werkstück hereinschiebbar und aus ihm herausziehbar ist.
3. 3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Vorrichtung unabhängig von den äußeren Druckmitteln auseinander- und zusammendrückbar ist und vorzugsweise Keilanzug hat.
4. 4. Schweißvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zum Zusammen- und Auseinanderdrücken der nachgiebigen Vorrichtung mit dieser verschiebbar ist.
5. 5. Schweißvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Druckflüssigkeitseinrichtung, die beim Auseinanderdrücken unter einem anderen Druck als-beim Zusammendrücken arbeitet.
6. 6. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Vorrichtung· in einer höheren Ebene in das Werkstück eingeschoben und in einer niedrigeren Ebene aus ihm herausgezogen werden kann.
7. 7. Schweiß vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Einrichtung zum gleichzeitigen Betrieb mehrerer nachgiebiger Vorrichtungen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen