DE69409772T2

DE69409772T2 - Anlage zum Aneinanderfügen und zum Schweissen von zwei aufgewickelten Metallbänder mittels eines Laserstrahls um ein kontinuierliches Metallband herzustellen

Info

Publication number: DE69409772T2
Application number: DE69409772T
Authority: DE
Inventors: Gilles Peru; Francis Sauvage
Original assignee: Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Current assignee: Sollac SA
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2014-12-08
Also published as: EP0659518B1; FR2713963B1; ES2115902T3; KR950017056A; DE69409772D1; EP0659518A1; ATE165264T1; FR2713963A1; JPH0839276A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Aneinanderfügen und zum Verschweißen von zwei aufgewickelten Metallbändern mittels eines Laserstrahis, um ein kontinuierliches Metallband herzustellen.
Bei Verfahren der Stahlindustrie ist es bekannt, nach einem Kaltwalzen der Bänder, die vorher einer Heißbehandlung zur Verminderung der Dicke unterworfen waren, diese kaltgewalzten Bänder anschließend zu walzen, um sie zu homogenisieren oder zu entrosten oder zu ummmanteln.
Damit die Behandlungen beim Ablauf kontinuierlich durchgeführt werden können, ist es notwendig, die Bandspulen abzurollen und die Bänder eines an das andere aneinanderzufügen, um ein kontinuierliches Band zu erhalten.
Zu diesem Zweck plaziert man in Form einer Überlappung das Ende einer ersten Spule auf den Anfang einer zweiten Spule, deren Band an das Band der ersten Spule anzufügen ist, wobei man jedes Band mit dem anderen Band überbrückt und die Uberbrückungsstelle unter der Einwirkung von leitenden Rändelrädern verschweißt, zwischen denen ein elektrischer Schweißstrom fließt.
Während dieser Operation wird das Ende des ersten Bandes in bezug auf die stromabwärts gelegene Bearbeitungsstation angehalten.
Diese Operation ist ohne Arretierung des Bandablaufs in der Bearbeitungsstation durch Zwischenschaltung einer Stauvorrichtung zwischen der Bearbeitungsstation und der Schweißanlage möglich. Diese Stauvorrichtung für die Bänder ist während der Arretierung des Endes des ersten Bandes leer und füllt sich, sobald der Vorgang des Zusammenfügens beendet ist und das Band der zweiten Spule weiterläuft.
Das Problem beim Zusammenfügen der Bänder liegt prinzipiell in der Tatsache, daß die Operation des Schweißens ein örtliches Glühen und eine Überdicke des Bandes im Bereich der Überlappung bewirkt.
Dieses Glühen hat eine Rekristallisation in der Schweißzone zur Folge.
Die Bänder sind jedoch anfänglich kaltgewalzt worden, sie sind daher stark mit einer Lamellenstruktur in Richtung der Walzung versehen.
Die metallographische Struktur des kontinuierlichen Bandes im Anschluß an das Aneinanderfügen zweier Bänder ist also heterogen: Eine kleine Zone des Glühens und der Rekristallisation ist eingefaßt von zwei Zonen starker Verformung. Es ergibt sich also in mechanischer Hinsicht ein heterogenes Profil, wobei die Elastizitätsgrenze und die Bruchbelastbarkeit in der Schweißzone höher ist als im übrigen Band und als Folge davon die Härte in der Schweißzone eine Senke hat.
Das hat zur Folge, daß wenn man an einem solchen Band bei der Behandlung so zieht, daß man hofft, es müsse diesen Zug aushalten können, dann bewirkt man sehr häufig ein Reißen des Bandes im Verbindungsbereich zwischen den beiden Zonen.
Um dieses Problem zu vermeiden, ist es notwendig, ein homogenisierendes Ausglühen des Bandes vor dem Schweißen durchzuführen.
Dieses Ausglühen ist aber nicht sehr wünschenswert, insbesondere deshalb nicht, weil man die Struktur des Kaltformens des Bandes erhalten will.
Neben diesen metallurgischen Problemen weist die Schweißzone eine Überdicke von der Größenordnung von 30 bis 50% der Anfangsdicke des Bandes auf.
Diese Überdicke erweist sich bei einer Spule mit durchgehendem Band als nachteilig, denn bei der Bildung von Windungen weist die Spule an der Stelle der Überdicke infolge der Schweißstelle eine Abweichung von der Kreisförmigkeit auf, die das Band zu Ausschuß werden läßt.
Zum Zwecke der Verkleinerung dieses Makels des Bandes ist es bekannt, hinter den Rändelrädern, zum Zwecke der Verschweißung am Ort der Überlappung eine Schmiederolle vorzusehen, um die Schweißung nach seiner Bildung etwas zu zerdrücken, wenn das Metall noch schmiedbar ist.
Diese Operation mittels einer Querrolle ermöglicht eine Verkleinerung der Überdicke der Schweißstelle und damit eine Reduktion der Dicke des Bleches um 5 bis 20%. Die gesamte Überdicke kann nicht beseitigt werden. pAus metallurgischer Sicht formt die Rolle etwas das Metall am Ort der Schweißzonen und ermöglicht deutlich eine Verringerung des Phänomens der Heterogenität des kontinuierlichen Bandes, dennoch bleibt das Problem bestehen.
Das Verschweißen des Endes des ersten Bandes mit dem Anfang des zweiten Bandes kann auch im Wege des Funkenschweißens erfolgen.
Diese Artdes Verschweißens führt aber auch zu einer Überdikke des Metalls im Verbindungsbereich, die es notwendig macht, das Band, bevor es letzte Behandlungen erfährt und bevor es aufgerollt wird, abzuschleifen.
Die EP-A1-0 438 609 beschreibt eine Anordnung zum Zusammenfügen, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Es wird eine Anordnung zum Zusammenfügen und Verschweißen mittels eines Laserstrahls von zwei Spulen aus Metallbändern vorgeschlagen, die den Erhalt einer Schweißzone ermöglicht, die keine Überdicke verglichen mit der Anfangsdicke des Bandes hat und durch die man ein durchgehendes Band erhält, das keine Heterogenität in der Struktur aufweist, so daß das Risiko des Reißens des Bandes bei den letzten Behandlungen entfällt.
Die Erfindung bezieht sich also auf eine Anlage zum Aneinanderfügen und zum Schweißen von zwei aufgewickelten Metallbändem mittels eines Laserstrahls, um ein kontinuierliches Metallband herzustellen, bestehend aus:
- Mitteln zum Abrollen und Aufrollen der Spulen,
- einer Stauvorrichtung für das Band der ersten Spule,
- Mitteln zum Abtasten des Endes der ersten Spule und des Anfanges der zweiten Spule,
- Mitteln zum Zerschneiden des Endes der ersten Spule und des Anfanges der zweiten Spule,
- Mitteln zum Führen und Tragen des metallischen Bandes der Spulen,
- einer Anordnung zum Positionieren und Halten der Schweißränder des Endes der ersten Spule und des Anfanges der zweiten Spule derart, daß diese aneinander und in der Achse des Laserstrahls liegen, bestehend aus Mitteln zum Positionieren des Endes der ersten Spule in bezug auf eine horizontale Referenzebene, Mitteln zum Halten des Schweißrandes des Endes der ersten Spule in der Achse des Laserstrahls, Mitteln zum Festklemmen des Endes der ersten Spule, Mitteln zum Positionieren des Anfanges der zweiten Spule in bezug auf die horizontale Ebene, Mitteln zum Halten des Schweißrandes des Anfanges der zweiten Spule an dem Schweißrand des Endes der ersten Spule und Mitteln zum Festklemmen des Anfanges der zweiten Spule,
- und einer Vorrichtung zum Schweißen mittels eines Laserstrahls, die in bezug auf die Verbindungsebene, gebildet durch die Schweißränder der Spulen, verstellbar ist.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Positionieren und Halten der Schweißränder, bestehend außerdem aus Mitteln zum Positionieren der Schweißränder des Endes der ersten Spule in der Achse des Laserstrahls und Mitteln zum Ausüben eines seitlichen Druckes auf die Schweißränder der Bänder der beiden Spulen.
Das Charakteristische und die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird, in welcher Beispiele veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1 schematisch eine Anordnung gemäß der Erfindung zum Zusammenfügen und Verschweißen mittels eines Laserstrahls von zwei aufgewickelten Metallbändern,
- Fig. 2 schematisch einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab der Vorrichtung zum Positionieren und Halten der Schweißränder der beiden Spulen, in welcher Mittel zum Festklemmen in der angehobenen Lage sind,
- Fig. 3 schematisch einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 2,
- Fig. 4 schematisch einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab der Vorrichtung zum Positionieren und Halten der Schweißränder zweier Spulen, in.der die Mittel zum Festklemmen in der Schließstellung sind.
- Fig. 5 bis 8 schematisch Ansichten von verschiedenen Stufen des Zusammenfügens und Verschweißens der Schweißränder zweier Spulen.
Nach dem Kaltwalzen der Bänder werden diese zu Spulen aufgewickelt. Diese werden in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu je zwei aneinandergefügt und miteinander verschweißt
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung zum Zusammenfügen und Miteinander-Verschweißen mittels eines Laserstrahles zweier Spulen 1 und 2 aus Metallbändern sind entsprechend der Laufrichtung der Bänder von zwei Spulen 1 und 2 vorgesehen (siehe Fig. 1)
- Mittel 3 zum sukzessiven Abrollen der Bänder von zwei Spulen;
- Mittel 4 zum Abtasten des Endes 1a der ersten Spule 1 und des Anfanges 2a der zweiten Spule 2;
- Mittel 5 zum Zerschneiden des Endes 1a der ersten Spule 1 und des Anfanges 2a der zweiten Spule;
- eine erste Einheit 6a zum Führen und Tragen der Metallbänder der Spulen 1 und 2;
- eine Vorrichtung 10 zum Positionieren und Halten der Schweißränder des Endes 1a der ersten Spule 1 und des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 zueinander und in der Achse des Laser strahles;
- eine Laserstrahl-Schweißeinheit 11, die gemäß der Verbindungsebene, gebildet durch die Schweißränder der Spulen 1 und 2, verstellbar ist;
- eine zweite Einheit 6b zum Führen und Tragen der Metallbänder der Spulen 1 und 2;
- eine Stauvorrichtung 7 für das Band der ersten Spule
- eine Station 8 oder mehrere zum Bearbeiten der Bänder der Spulen 1 und 2, um beispielsweise eine Homogenisierung, ein Abbeizen oder ein Umhüllen durchzuführen;
- schließlich Mittel 9 zum Aufrollen des Bandes der ersten Spule 1.
Die Mittel 5 zum Zerschneiden sind klassische Zerschneidungselemente, gesteuert durch die Mittel 4 zum Abtasten und bestimmt zum sukzessiven Zerschneiden des Endes 1a der ersten Spule 1 und des Anfanges 2a der zweiten Spule 2.
Gemäß einer Variante können die Mittel 5 zum Zerschneiden durch zwei Schneidwerkzeuge gebildet sein, die durch die Mittel zum Abtasten gesteuert werden, wobei das eine das Ende 1a der ersten Spule 1 und das andere den Arifang 2a der zweiten Spule 2 zerschneidet.
In diesem Falle ist ein erstes Schneidwerkzeug in bezug auf die Abrollung des metallischen Bandes stromaufwärts angeordnet, gerechnet von der Vorrichtung 10 zum Positionieren und Halten der Schweißränder. Es dient dazu, den Anfang 2a der zweiten Spule 2 zu zerschneiden. Ein zweites Schneidwerkzeug ist stromabwärts zu der Vorrichtung 10 zum Positionieren und Halten der Schweißränder angeordnet, welches dazu dient, das Ende der ersten Spule 1 zu zerschneiden.
Die Mittel zum Abtasten 4 werden beispielsweise durch mindestens eine photoelektrische Zelle gebildet.
Die ersten Mittel 6a zum Führen und Tragen des Metallbandes werden durch mindestens eine Reihe von horizontal angeordneten Rollen gebildet, von denen zwei untere Rollen 60a,62a unterhalb des Bandes und eine obere Rolle 61a zwischen diesen und oberhalb des Bandes angeordnet sind.
Die obere Rolle 61a befindet sich zwischen den unteren Rollen 60a und 62a. Die drei Rollen 60a,61a und 62a sind zusammen vertikal mittels geeigneter, nicht dargestellter Mittel verstellbar.
Die zweite Einheit zum Führen und Tragen des Metallbandes 6b wird ebenfalls durch mindestens eine Reihe horizontaler Rollen gebildet, und zwar durch zwei untere Rollen 60b und 62b und einer oberen Rolle 61b.
Die obere Rolle 61b ist zwischen den unteren Rollen 60b und 62b angeordnet. Die drei Rollen 60b, 61b und 62b sind vertikal verstellbar.
Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die Rollen 60b,61b und 62b horizontal verstellbar, und zwar in der Richtung entgegengesetzt zu der Abrollrichtung der metallischen Bänder.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform können die Rollen 60b, 61b und 62b entgegengesetzt zu der Abrollrichtung der metallischen Bänder angetrieben werden.
Die Stauvorrichtung 7 für das Band der ersten Spule 1 besteht aus mehreren Rollen 71, die in vertikaler Richtung verstellbar sind, und aus mehreren festen Rollen 72.
Das Band tritt in die Stauvorrichtung am einen Ende ein, läuft abwechselnd um die Rollen 71 und 72 und tritt aus der Stauvorrichtung am anderen Ende aus.
Wenn das Band sich stromaufwärts von der Stauvorrichtung schneller als stromabwärts bewegt, vergrößert sich die Länge des Bandes im Innern der Stauvorrichtung. Die beweglichen Rollen 71 entfernen sich relativ zu den festen Rollen 72, so daß das Band einwandfrei gespannt gehalten wird.
Wenn umgekehrt das Band sich stromaufwärts von der Stauvorrichtung langsamer als stromabwärts bewegt, dann verringert sich die Länge des Bandes in der Stauvorrichtung und die beweglichen Rollen 71 nähern sich den festen Rollen 72, ohne daß dadurch wesentliche Spannungen in dem Band auftreten.
Die Vorrichtung 10 zum Positionieren und Halten der Schweißränder des ersten Endes 1a der ersten Spule 1 und des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 gegeneinander und in der Achse des Laserstrahls 11 besteht aus folgenden Komponenten.
- Mittel 12 zum Führen der metallischen Bänder am Eingang der Vorrichtung 10;
- Mittel 20 zum Positionieren des Endes 1a der ersten Spule 1 in einer horizontalen Referenzebene;
- Mittel 30 zum Positionieren des Schweißrandes des Endes 1a der ersten Spule 1 in der Achse des Laserstrahls 11;
- Mittel 40 zum Halten des Schweißrandes des Endes 1a der ersten Spule 1 in der Achse des Laserstrahls 11;
- Mittel 50 zum Festklemmen des Endes 1a der ersten Spule 1;
- Mittel 80 zum Positionieren des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 in einer horizontalen Referenzebene;
- Mittel 90 zum Halten des Schweißrandes des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 neben dem Schweißrand des Endes 1a der ersten Spule 1;
- Mittel 100 zum Festklemmen des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 und
- Mittel 110 und 120, mit denen ein seitlicher Druck auf die Schweißränder der Bänder der beiden Spulen 1 und 2 ausgeübt werden kann.
Die Positioniermittel 20 für das Ende 1a der ersten Spule 1 werden durch mindestens einen unteren Schuh 21 gebildet, der sich parallel zur Verbindungsebene der Schweißränder des Endes 1a der ersten Spule 1 und des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 erstreckt.
Dieser untere Schuh bildet eine Kontaktfläche für die untere Fläche des Endes 1a der ersten Spule 1. Er kann auf einem Tragtisch 22 senkrecht zur Verbindungsebene der Schweißränder verrückt werden.
Der untere Schuh 21 weist zwei Stifte 23 auf, die aus seiner unteren Fläche herausragen.
Jeder Stift 23 ragt durch eine Öffnung 24 in dem Tisch 22, um die Führung des unteren Schuhs 21 bei seiner Verrückung quer zu der Verbindungsebene der Schweißränder zu gewährleisten.
Die Mittel 30 zum Positionieren des Schweißrandes des Endes 1a der ersten Spule 1 werden durch einen versenkbaren Längsanschlag 31 gebildet.
Der Anschlag 31 ist mit einem Mechanismus 32 zur vertikalen Verrückung des Anschlages 31 verbunden. Der Anschlag 31 ist vertikal verstellbar, damit die Verbindungsebene, die in seiner seitlichen Fläche liegt, die gegenüber dem unteren Schuh 21 angeordnet ist, mit der Achse des Laserstrahls 11 zusammenfällt.
Der Mechanismus 32 zur vertikalen Verrückung des Anschlages 31 kann durch einen Mechanismus mit einem Exzenter oder durch eine Schraubenwinde mit doppeltem Effekt gebildet werden.
Die Mittel 40 zum Halten des Schweißrandes des Endes 1a der ersten Spule 1 in der Achse des Laserstrahls 11 werden durch mindestens einen oberen Schuh 41 gebildet, der vertikal verstellbar ist und sich parallel zur Verbindungsebene der Schweißränder erstreckt.
Der obere Schuh 31 hat eine Kontaktfläche, die der oberen Fläche des Endes 1a der ersten Spule 1 anliegt. Er ist dem unteren Schuh 20 gegenüberliegend angeordnet.
Der untere Schuh 20 und/oder der obere Schuh 41 können durch mehrere Schuhe ersetzt werden, die nebeneinander liegen und in etwa kontinuierliche Flächen bilden, die in Kontakt mit dem Ende 1a der ersten Spule 1 treten können.
Die Mittel 50 zum Festklemmen des Endes 1a der ersten Spule 1 werden durch mindestens eine Schraubenwinde 51 gebildet, die auf den oberen Schuh 41 einen vertikalen Druck ausüben kann, damit das Ende 1a der ersten Spule 1 zwischen dem oberen Schuh 41 und dem unteren Schuh 21 festgeklemmt werden kann.
Die Schraubenwinde 51 besteht aus einem Körper 52, getragen von einem Träger 53, der sich parallel zu dem oberen Schuh 41 erstreckt, und aus einer Stange 54, die vertikal verstellbar ist und mit dem oberen Schuh 41 verbunden ist.
Die Anordnung, gebildet durch den oberen Schuh 41, die Schraubenwinde 51 und den Träger 53, ist vertikal verstellbar, um den oberen Schuh anheben zu können und auf diese Weise einen Raum zwischen dem oberen Schuh 41 und dem unteren Schuh 21 schaffen zu können, damit die Bänder der Spulen 1 und 2 hindurchtreten können.
Die vertikale Verrückung dieser Anordnung wird durch geeignete Organe, die nicht dargestellt sind, bewirkt, z.B. einen Zahns tangenantr ieb oder eine Schraubenwinde.
Die Mittel 80 zum Positionieren des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 bestehen mindestens aus einem unteren festen Schuh 81, der auf einem Tisch 82 ruht und sich parallel zu der Verbindungsebene der Schweißränder erstreckt.
Der untere Schuh 81 bildet eine Kontaktfläche, die in Verbindung mit der unteren Fläche des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 steht.
Der untere Schuh 81 stützt sich mit einer Seitenfläche 81a, die auf der anderen Seite in bezug auf die Verbindungsebene der Schweißränder liegt, mindestens an einem Abstützorgan 83 ab, das fest mit dem Tragtisch 82 verbunden ist.
Die Mittel 90 zum Halten des Schweißrandes des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 an dem Schweißrand des Endes 1a der ersten Spule 1 werden durch mindestens einen oberen Schuh 91 gebildet, der sich parallel zur Verbindungsebene der Schweißränder erstreckt.
Der obere Schuh 91 besitzt eine Fläche für einen vollständigen Kontakt mit der oberen Fläche des Anfanges 2a der zweiten Spule 2. Der obere Schuh 91 ist dem unteren Schuh 81 gegenüberliegend angeordnet.
Der untere Schuh 81 und der obere Schuh 91 können durch mehrere nebeneinanderliegende Schuhe ersetzt werden, die die im wesentlichen durchgehende Fläche für den Kontakt mit dem Anfang 2a der zweiten Spule 2 bilden.
Die Mittel 100 zum Festklemmen des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 bestehen mindestens aus einer Schraubenwinde 101, die auf den oberen Schuh 91 einen vertikalen Druck ausüben kann, so daß der Anfang 2a der zweiten Spule 2 zwischen dem oberen Schuh 91 und dem unteren Schuh 81 festgeklemmt werden kann.
Die Schraubenwinde 101 besteht aus einem Körper 102, der von einem Träger 103, der sich parallel zu dem oberen Schuh 91 erstreckt, und aus einer Stange 104, die vertikal verstellbar ist und mit dem oberen Schuh 91 verbunden ist.
Die Anordnung aus dem oberen Schuh 91, der Schraubenwinde 101 und dem Träger 103 ist vertikal verstellbar, so daß der obere Schuh 91 angehoben werden kann. Auf diese Weise kann zwischen dem oberen Schuh 91 und dem unteren Schuh 81 ein Raum gebildet werden, der den Durchtritt des Bandes ermöglicht.
Die vertikale Verstellbarkeit dieser Anordnung wird z.B. durch ein Zahnstangengetriebe oder eine Schraubenwinde oder dgl. ermöglicht.
Der obere Schuh 91 stützt sich mit seiner Seitenfläche 91a, die auf der der Verbindungsebene der Schweißränder abgewandten Seite liegt, an mindestens einem Anschlag 92 ab, der mit dem Träger 103 verbunden ist.
Die Anschläge 83 und 92 verhindern ein Gleiten des unteren Schuhs 81 und des oberen Schuhs 91, wenn ein seitlicher Druck auf die Schweißränder des Endes 1a der ersten Spule 1 und des Anfanges 2a der zweiten Spule ausgeübt wird, worauf weiter unten eingegangen wird.
Die Mittel 110 und 120 zum Ausüben eines seitlichen Druckes auf die Schweißränder der beiden Spulen 1 und 2 bestehen einerseits aus mindestens einer ersten Schraubenwinde 111, die mit dem unteren Schuh 21 verbunden ist, und andererseits aus mindestens einer zweiten Schraubenwinde 121, die mit dem oberen Schuh 41 verbunden ist.
Die Schraubenwinde 111 besteht aus einer Stange 112, die horizontal verstellbar ist und mit dem unteren Schuh 21 über mindestens einen Stift 113 verbunden ist, der den Tragtisch 22 durchquert.
In dem Ausführungsbeispiel wirken zwei Schraubenwinden 111 auf den unteren Schuh 21.
Die Schraubenwinde 121 wird von dem Träger 53 getragen und besitzt eine Stange 122, die horizontal verstellbar ist und auf den oberen Schuh 41 unter Zwischenschaltung des Körpers 52 und der Stange 54 der Schraubenwinde 51 wirkt.
In dem Ausführungsbeispiel wirken zwei Schraubenwinden 121 auf den oberen Schuh 41.
Die Schraubenwinden 111 und 121 werden synchron gesteuert und üben auf den unteren Schuh 21 und den oberen Schuh 41 einen Druck aus, der senkrecht zur Verbindungsebene der Schweißränder gerichtet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird folgendermaßen gehandhabt:
Zunächst wird die erste Spule in die Abrollvorrichtung 3 eingelegt. Es wird das Band abgerollt.
Dieses passiert in der Schneidvorrichtug 5 die Rollen 60a, 60b und 60c, in der Vorrichtung 10 zum Positionieren und Halten der Schweißränder die Rollen 60b, 61b und 62b, die Stauvorrichtung 7 und die Station zum Bearbeiten 8. Schließlich wird das Band in Form einer Spule 1 in der Vorrichtung 9 aufgerollt.
Im Anschluß an das Abrollen der ersten Spule wird eine zweite Spule abgerollt, deren Band dieselben Stationen durchläuft.
Um dem Durchtritt des Bandes durch die Vorrichtung 10 zum Positionieren und Halten der Schweißränder zu ermöglichen, bringt die Bedienungsperson die Führungsmittel 6a und 6b in eine obere Position und hebt die oberen Schuhe 41 und 91 an, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist.
Beim Ablauf des Bandes von der ersten Spule 1 tasten die Abtastorgane 4 das Ende 1a des Bandes dieser ersten Spule ab. Sie arretieren den Ablauf dieses Teils des Bandes, wenn es sich zwischen der Schneidvorrichtung und der Stauvorrichtung 7 befindet. Der Teil des Bandes, der sich stromabwärts von der Stauvorrichtung 7 befindet, setzt seine Bewegung normal fort, wobei die Länge des Bandes, die sich in der Stauvorrichtung befindet, ausgenutzt wird.
Die Mittel 4 zum Abtasten steuern die Mittel 5 zum Zerschneiden, um das Ende 2a der ersten Spule 2 zu beschneiden, wie es in Figur 5 dargestllt ist.
Dann läuft der Teil des Bandes der ersten Spule, der sich stromaufwärts von der Stauvorrichtung 7 befindet, weiter und die Bedienungsperson steuert das Hochgehen des Anschlages 31. Dann bewirkt die Bedienungsperson das Absenken der Mittel 6b zum Führen und Tragen des Endes 1a der ersten Spule. Dann folgt eine Verrückung dieser Mittel zum Führen und Halten in eine Richtung entgegengesetzt zur Ablaufbewegung des Bandes der ersten Spule, damit der Schweißrand des Endes 1a der ersten Spule 1 sich an den Anschlag 31 anlegt. Auf diese Weise wird der Schweißrand in der Achse des Laserstrahls 11 positioniert.
Gemäß einer Variante können die Mittel 6b zum Führen und Halten des Endes 1a der ersten Spule in entgegengesetzter Richtung angetrieben werden, was bewirkt, daß der Schweißrand dieses Endes 1a der ersten Spule 1 mit dem Anschlag 31 in Berührung kommt.
Die Bedienungsperson steuert außerdem das Absenken der Anordnung, gebildet aus dem oberen Schuh 41, der Schraubenwinde 51 und dem Träger 53, um das Ende 1a der ersten Spule 1 zwischen dem unteren Schuh 21 und dem oberen Schuh 41 einzuklemmen und den Schweißrand des Endes 1a der ersten Spule 1 in der Achse des Laserstrahls 11 zu halten (siehe Figur 6).
Zugleich tasten die Mittel 4 zum Abtasten den Anfang 2a der zweiten Spule 2 ab und steuern die Arretierung des Bandes der zweiten Spule und die Mittel 5 zum Zerschneiden des Anfanges 2a der zweiten Spule 2.
Nachdem der Anfang 2a der zweiten Spule 2 in die Mittel 6a zum Führen und Halten eingelaufen ist, bewirkt die Bedienungsperson das Absenken der Mittel 6a zum Führen und Halten, damit der Schweißrand des Anfanges 2a der zweiten Spule 2 gegen den Schweißrand des Endes 1a der ersten Spule 1 anstößt, nachdem der Anschlag 31 abgesenkt worden ist (siehe Figur 7).
Sobald der Anfang 2a der zweiten Spule 2 in Kontakt mit dem Ende 1a der ersten Spule 1 tritt, bewirkt die Bedienungsperson das Absenken des oberen Schuhs 91 (Figuren 4 und 7).
Die Schraubenwinden 51 und 101 werden unter Druck gesetzt und wirken auf die oberen Schuhe 41 und 91. Auf diese Weise wird einerseits das Ende 1a der ersten Spule 1 zwischen dem oberen Schuh 41 und dem unteren Schuh 21 und andererseits der Anfang 2a der zweiten Spule zwischen dem oberen Schuh 91 und dem unteren Schuh 81 eingeklemmt, und es werden die Schweißränder in der Achse des Laserstrahls 11 gehalten.
Der Klemmdruck, ausgeübt durch die oberen Schuhe 41 und 91, ist steuerbar und kann den Charakteristik und/oder der Dikke der Metallbänder der Spulen 1 und 2 angepaßt werden.
Um ein Minimum an Spiel zwischen den Schweißrändern zu gewährleisten, steuert die Bedienungsperson den Druck der Schraubenwinden 111 und 121.
Die Stange 112 der Schraubenwinde wirkt unter Zwischenschaltung der Stifte 113 auf den unteren Schuh 21, so daß dieser sich senkrecht zur Verbindungsebene der Schweißränder bewegt. Die Stange 112 der Schraubenwinde 121 wirkt unter Zwischenschaltung der Schraubenwinde 51 auf den oberen Schuh 41, was eine Verrückung desselben senkrecht zur Verbindungsebene der Schweißränder bewirkt.
Die Verrückung des unteren Schuhs 21 und des oberen Schuhs 41 senkrecht zur Verbindungsebene der Schweißränder bewirkt einen seitlichen Druck der Schweißränder gegeneinander. Eine seitliche Verrückung des unteren Schuhs 81 und des unteren Schuhs 91 wird durch die Anschläge 83 und 92 verhindert.
Der seitliche Druck, ausgeübt durch die Schraubenwinden 111 und 121, ist steuerbar, und zwar in Funktion der Charakteristika und/oder der Dicke der Metallbänder. Auf diese Weise wizd ein Verglühen der Bänder und eine Verwerfung im Niveau der Verbindungsebene vermieden.
Sodann steuert die Bedienungsperson die Verrückung der Anordnung zum Schweißen in der Weise, daß der Laserstrahl 11 oberhalb der Verbindungsebene verstellt wird und das Verschweißen der Schweißränder des Endes 1a der ersten Spule 1 mit dem Anfang 2a der zweiten Spule 2 erfolgen kann.
Während dieser Bewegungen und des Verschweißens der Schweißränder wird der Teil des Bandes der ersten Spule 1, der von der Stauvorrichtung 7 stromabwärts gelegen ist, normal aufgerollt und die Länge des Bandes in der Stauvorrichtung vermindert.
Nach dem Verschweißen der Schweißränder bewirkt die Bedienungsperson das Anheben der Träger 53 und 103, was die Anhebung der oberen Schuhe 41 und 91 bewirkt und der Mittel 6a und 6b zum Führen und Tragen des Metallbandes, so daß vermieden wird, daß das Band in Kontakt tritt mit den unteren Schuhen 21 und 81 bei seinem Abrollen.
Die Erfindung hat mehrere Vorteile:
Die erfindungsgemäße Installation ermöglicht das Aneinanderfügen und Verschweißen von zwei Spulen ohne Störung in den Arbeitsstationen, die stromabwärts von der Anordnung angeordnet sind. Außerdem wird aufgrund der Verschweißung der Ränder mit einem Laserstrahl ein Bruch im Bereich der Verbindung zwischen den beiden miteinander verbundenen Spulen vermieden.
Überdies weist die erfindungsgemäße Anordnung nur eine einzige einfache Schneidvorrichtung auf, die sukzessive das Ende der ersten Spule und den Anfang der zweiten Spule beschneidet. Diese Schneidvorrichtung ist außerhalb der Anordnung zum Positionieren und Halten der Schweißränder der beiden Spulen angeordnet.
Eine solche Konfiguration ist wegen des seitlichen Druckes, ausgeübt auf die Schweißränder während des Schweißens, möglich. Es ist nicht ein sehr präziser Schnitt der Schweißränder notwendig, so daß die Verwendung eines Schneidwerkzeuges, das sehr präzise arbeitet, nicht erforderlich ist. Dank des seitlichen Druckes auf die Schweißränder kann das Spiel zwischen diesen im Moment des Verschweißens reduziert sein.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht die Realisierung einer Schweißung ausreichender Qualität, wobei die Überdicken im Bereich der Schweißzone vermieden werden, wie auch eine Kennzeichnung des Bandes im Moment der Aufspulung des Bandes verrnieden wird.

Claims

1. Anlage zum Aneinanderfügen und zum Schweißen von zwei aufgewickelten Metallbändern (1,2) mittels eines Laserstrahls (11), um ein kontinuierliches Metallband herzustellen, bestehend aus:

- Mitteln zum Abrollen (3) und Aufrollen (9) der Spulen (1,2),

- einer Stauvorrichtung (7) für das Band der ersten Spule (1),

- Mitteln (4) zum Abtasten des Endes (1a) der ersten Spule (1) und des Anfanges (2a) der zweiten Spule (2),

- Mitteln (5) zum Zerschneiden des Endes (1a) der ersten Spule (1) und des Anfanges (2a) der zweiten Spule (2),

- Mitteln (6a,6b) zum Führen und Tragen des metallischen Bandes der Spulen (1,2),

- einer Anordnung (10) zum Positionieren und Halten der Schweißränder des Endes (1a) der ersten Spule (1) und des Anfanges (2a) der zweiten Spule (2) derart, daß diese aneinander und in der Achse des Laserstrahls (11) liegen, bestehend aus Mitteln (20) zum Positionieren des Endes (1a) der ersten Spule (1) in bezug auf eine horizontale Referenzebene, Mitteln (40) zum Halten des Schweißrandes des Endes (1a) der ersten Spule (1) in der Achse des Laserstrahls (11), Mitteln (50) zum Festklemmen des Endes (la) der ersten Spule (1), Mitteln (80) zum Positionieren des Anfanges (2a) der zweiten Spule (2) in bezug auf die horizontale Ebene, Mitteln (90) zum Halten des Schweißrandes des Anfanges (2a) der zweiten Spule (2) an dem Schweißrand des Endes (1a) der ersten Spule (1) und Mitteln (100) zum Festklemmen des Anfanges (2a) der zweiten Spule (2),

- und einer Vorrichtung zum Schweißen mittels eines Laserstrahls, die in bezug auf die Verbindungsebene, gebildet durch die Schweißränder der Spulen (1,2), verstellbar ist,

gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (10) zum Positionieren und Halten der Schweißränder, bestehend außerdem aus Mitteln (30) zum Positionieren der Schweißränder des Endes (1a) der ersten Spule (1) in der Achse des Laserstrahls (11) und Mitteln (110,120) zum Ausüben eines seitlichen Druckes auf die Schweißränder der Bänder der beiden Spulen (1,2).

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5) zum Zerschneiden durch zwei Schneidwerkzeuge gebildet werden, die durch die Mittel (4) zum Abtasten gesteuert werden, daß das eine Schneidwerkzeug in bezug auf die Richtung des Abrollens des Metallbandes stromaufwärts von der Vorrichtung (10) zum Positionieren und Halten der Schweißränder angeordnet ist und bestimmt ist, den Anfang (2a) der zweiten Spule (2) zu beschneiden, und daß das zweite Schneidwerkzeug in bezug auf die Richtung des Abrollens des Metallbandes stromabwärts von der Vorrichtung (10) zum Positionieren und Halten der Schweißränder angeordnet ist und bestimmt ist, das Ende (1a) der ersten Spule (1) zu beschneiden.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Führen und Tragen des metallischen Bandes durch mindestens zwei Reihen (6a,6b) aus horizontalen Rollen gebildet werden, die vertikal verstellbar sind und von denen jede zwei untere Rollen (60a,62a und 60b,62b) und eine obere Rolle (61a und 61b) aufweist, zwischen denen die metallischen Bänder laufen, wobei die obere Rolle (61a und 61b) jeder Reihe (6a und 6b) zwischen den unteren Rollen (60a,62a und 60b,62b) angeordnet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine erste Reihe (6a) von Rollen stromaufwärts von der Anordnung (10) zum Positionieren und Halten der Schweißränder in bezug auf das Ablaufen des Metallbandes angeordnet ist.

5. Anlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zweite Reihe (6b) von Rollen stromabwärts von der Anordnung (10) zum Positionieren und Halten der Schweißränder in bezug auf das Ablaufen des metallischen Bandes angeordnet ist.

6. Anlage nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reihe (6b) der Rollen horizontal in entgegengesetzter Richtung zum Ablaufen des metallischen Bandes verstellbar ist.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (20) zum Positionieren des Endes (1a) der ersten Spule (1) durch mindestens einen unteren Schuh (21) gebildet werden, der sich parallel zur Verbindungsebene der Schweißränder erstreckt, eine Kontaktfläche bildet, die mit der unteren Fläche des Endes (1a) der ersten Spule (1) zusammenfällt, und auf einem Tragtisch (22) senkrecht zur Verbindungsebene der Schweißränder verstellbar montiert ist.

8. Anlage nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (30) zum Positionieren des Schweißrandes des Endes (1a) der ersten Spule (1) von einem länglichen und versenkbaren Anschlag (31) gebildet werden, der vertikal angeordnet ist, so daß die Ebene, die durch seine seitliche Fläche gegenüber dem unteren Schuh (21) gebildet wird, mit der Achse des Lasers (11) zusammenfällt.

9. Anlage nach Ansoruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40) zum Halten des Schweißrandes des Endes (1a) der ersten Spule (1) in der Achse des Laserstrahls (11) durch mindestens einen oberen Schuh (41) gebildet werden, der vertikal verstellbar ist, sich parallel zur Verbindungsebene der Schweißränder erstreckt, der eine durchgehende Kontaktfläche mit der oberen Fläche des Endes (1a) der ersten Spule (1) bildet und dem unteren Schuh (21) gegenüberliegt.

10. Anlage nach Anspruch 1, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (50) zum Festklemmen des Endes (1a) der ersten Spule (1) durch mindestens eine Schraubenwinde (51) gebildet werden, die auf den oberen Schuh (41) einen vertikalen Druck ausüben kann, um das Ende (1a) der ersten Spule (1) zwischen dem oberen Schuh (41) und dem unteren Schuh (21) einzuklemmen.

11. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenwinde (51) einen Körper (52), der von einem Träger (53) getragen wird, der sich parallel zu dem oberen Schuh (41) erstreckt, und eine Stange (54) aufweist, die vertikal vestellbar ist und mit dem oberen Schuh (41) fest verbunden ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung an dem oberen Schuh (41) der Schraubenwinde (51) und dem Träger (53) vertikal verstellbar ist.

13. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (80) zum Positionieren des Anfanges (1a) der zweiten Spule (2) durch mindestens einen unteren festen Schuh (81) gebildet werden, der sich auf einem Tragtisch (82) abstützt, sich parallel zu der Verbindungsebene der Schweißränder erstreckt und eine Kontaktfläche bildet, die mit der unteren Fläche des Anfanges (2a) der zweiten Spule (2) zusammenfällt.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der untere Schuh (81) mit seiner Seitenfläche (81a), die in bezug auf die Schweißverbindungsebene auf der anderen Seite liegt, an mindestens einem Anschlag (83) abstützen kann, der mit dem Tragtisch (89) fest verbunden ist.

15. Anlage nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (90) zum Halten des Schweißrandes des Anfanges (2a) der zweiten Spule (2) gegen den Schweißrand des Endes (1a) der ersten Spule (1) durch mindestens einen oberen Schuh (91) gebildet werden, der sich parallel zur Verbindungsebene der Schweißränder erstreckt, eine Kontaktfläche bildet, die mit der oberen Fläche des Anfanges (2a) der zweiten Spule (2) zusammenfällt, und der gegenüber dem unteren Schuh (81) angeordnet ist.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (100) zum Festklemmen des Anfanges (2a) der zweiten Spule (2) durch mindestens eine Schraubenwinde (101) gebildet werden, die auf den oberen Schuh (91) einen vertikalen Druck ausüben kann, um den Anfang (2a) der zweiten Spule (2) zwischen dem oberen Schuh (91) und dem unteren Schuh (81) einzuklemmen.

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenwinde (101) einen Körper (102), der von einem Träger (103) getragen wird, welcher sich parallel zum oberen Schuh (91) erstreckt, und eine Stange (104) aufweist, die vertikal verstellbar ist und fest mit dem oberen Schuh (91) verbunden ist.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, gebildet durch den oberen Schuh (91), die Schraubenwinde und den Träger (103), vertikal verstellbar ist.

19. Anlage nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich der obere Schuh (91) mit seiner Seitenwand (91a), die auf der der Verbindungsebene der Schweißränder abgewandten Seite angeordnet ist, an mindestens einem Anschlag (92) abstützen kann, der mit dem Träger (103) fest verbunden ist.

20. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (110,120), mit denen ein seitlicher Druck auf die Schweißränder der beiden Spulen (1,2) ausgeübt werden kann, einerseits aus mindestens einer ersten Schraubenwinde (111), die mit dem unteren Schuh (21) zum Positionieren des Endes (1a) der ersten Spule (1) verbunden ist, und andererseits aus mindestens einer zweiten Schraubenwinde (121), die mit dem oberen Schuh (41) zum Halten des Endes (1a) der ersten Spule (1) verbunden ist, besteht, daß die Schraubenwinden (111,121) auf den unteren Schuh (21) und den oberen Schuh (41) einen Druck ausüben können, der senkrecht zur Verbindungsebene der Schweißränder ist.

21. Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenwinden (111,121) synchron gesteuert werden.