DE69630049T2

DE69630049T2 - Schweissvorrichtung

Info

Publication number: DE69630049T2
Application number: DE69630049T
Authority: DE
Inventors: Rolf Larsson
Original assignee: ESAB AB
Current assignee: ESAB AB
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2016-12-05
Also published as: US6031197A; EP0868250B1; EP0868250A1; WO1997021514A1; AU1048197A; CA2238988C; UA47446C2; DE69630049D1; CA2238988A1; SE9504368D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen eines ersten länglichen Werkstücks, wie beispielsweise einer ersten Schiene, mit einem zweiten länglichen Werkstück, wie beispielsweise einer zweiten Schiene, wobei die Endflächen mittels Widerstandsstumpfschweißen, insbesondere Widerstandsabschmelzschweißen, verschweißt werden. Die Vorrichtung umfaßt eine Konstruktion und einen Schlitten, der mit der Rahmenkonstruktion bewegbar verbunden und im Verhältnis dazu in der Längsrichtung der Werkstücke verschiebbar ist, eine erste Klemmvorrichtung, die an der Rahmenkonstruktion oder an dazugehörigen Teilen davon montiert ist, um das erste Werkstück fest zu verklemmen, eine zweite Klemmvorrichtung, die am Schlitten montiert ist, um das zweite Werkstück fest zu verklemmen, Elektroden, die an der Rahmenkonstruktion und am Schlitten oder an den Klemmvorrichtungen montiert sind, um die Werkstücke auf die gewünschte Schweißtemperatur zu erwärmen, sowie ein Preßelement, um die einander zugewandten Enden der erwärmten Werkstücke in der Längsrichtung der Werkstücke gegeneinanderzupressen, um eine feste Schweißverbindung zu bilden.
Ein Problem, das sich ergibt, wenn eine Vorrichtung in der vorgenannten Ausführung zum Verschweißen von beispielsweise einer Anzahl separater Schienen verwendet wird, um eine lange durchgehende Schiene zu bilden, besteht darin, daß sichergestellt werden muß, daß jede Schweißverbindung zwischen zwei angrenzenden Schienen eine ausreichend hohe Bruchfestigkeit besitzt und jede Schiene sicher in einer solchen Position verschweißt ist, daß der obere Teil der so gebildeten durchgehenden Schiene, d. h. der sogenannte Schienenkopf, eine glatte Lauffläche entlang seiner Oberseite und Außenflanke, den sogenannten gleisbildenden Kanten, auf denen sich die Eisenbahnwaggonräder bewegen werden, aufweist. Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine äußerst sorgfältige relative Orientierung der Enden von zwei angrenzenden Schienen sowohl quer als auch vertikal erforderlich. In der EP-0 119 098 wird beispielsweise eine Ausrichtungsvorrichtung beschrieben, die Ausrichtungsmittel umfaßt, um zwei angrenzende Schienenenden im Verhältnis zueinander quer und vertikal auszurichten. Die Ausrichtungsmittel werden vor dem endgültigen Verschweißen entfernt.
Da die Enden der einzelnen Schienen üblicherweise nicht mit einer solchen Präzision gefertigt sind, daß ihre Querschnittsflächen völlig gerade sind und parallel zueinander verlaufen, wenn die Werkstücke in ihrer Position im Rahmen und Schlitten eingeklemmt sind, ist es übliche Praxis, sie vor dem eigentlichen Verschweißen einer sogenannten Vorabschmelzbehandlung zu unterziehen, um überschüssiges Material zu entfernen, so daß der Abstand zwischen den Enden verringert wird. Außerdem sind die Schienenflanken und/oder die oberen Flächen nicht mit einer solchen Präzision gefertigt, daß sie völlig gerade sind, so daß, auch wenn die Werkstückklemmelemente parallel zueinander positioniert sind, eine bündige Lauffläche am Kopf der fertigen durchgehenden Schiene nicht unbedingt erzielt wird. Diese Situation wird weiterhin durch die Tatsache erschwert, daß sich die Schiene in einer Fläche um die verbindende Schweißverbindung herum im Laufe der anschließenden Abkühlung geringfügig verformen kann. Da die Kurzschlußrisiken mit größer werdender Kontaktfläche zwischen den Querschnittsflächen zunehmen, ist das Kurzschlußrisiko folglich im Falle von Schienen mit völlig parallel verlaufenden Endflächen besonders hoch.
Ein weiteres Problem, das bei verschiedenen der heutzutage verwendeten Schweißvorrichtungen, beispielsweise bei Abschmelzschweißmaschinen, auftritt, besteht in der Verwendung eines Preßelements in Form von nur einem großen Druckzylinder, einem sogenannten Stauchzylinder, für das endgültige Zusammenpressen der Werkstücke, beispielsweise Schienen, wobei in diesem Fall geschmolzenes und oxidiertes Material von den einander zugewandten Enden der Werkstücke aus nach außen gequetscht wird, während gleichzeitig das darunter befindliche, auf Schweißtemperatur erwärmte Material verschweißt wird. Da es bei so ausgeführten Schweißvorrichtungen aufgrund von Platzmangel schwierig ist, diesen Druckzylinder in einer solchen Weise zu positionieren, daß seine Längsachse, d. h. Mittellinie, mit den Längsachsen der Werkstücke zusammenfällt, erzeugt diese Art von Stauchzylinder ein Kraftmoment, das auf den Rahmen einwirkt. Das Kraftmoment ist von beträchtlicher Größenordnung, obwohl die Distanz zwischen der Druckzylinderlängsachse und diesen Längsachsen relativ klein ist, da die Preßkraft, die zum Erzielen des Zusammenpressens erforderlich ist, von beträchtlicher Größenordnung ist. Als Folge davon muß die Schweißvorrichtung mit einem ausreichend großen und schweren Rahmen ausgestattet sein, um die Kraftmomente zu absorbieren, ohne sich zu verziehen. Aus der DE-1 068 402 ist beispielsweise bereits bekannt, Stauchzylinder symmetrisch auf beiden Seiten der zu verschweißenden Schienen zu positionieren, um die Biegekräfte und das Torsionsmoment, die während des Stauchvorgangs auf den Rahmen einwirken, zu reduzieren. Eine Voraussetzung, um diese Wirkung zu erzielen, besteht darin, für eine ausgezeichnete mechanische lineare Führung zu sorgen, um sicherzustellen, daß während des Stauchvorgangs eine parallele Anordnung der Werkstücke zueinander aufrechterhalten wird. Diese Stauchzylinder werden gemeinsam gesteuert, um für eine parallele Bewegung der Stauchzylinder zu sorgen. Falls die relativen Höhen oder Seitenmaße der Werkstücke während des Stauchvorgangs verändert werden, wird das Kraftmoment der Stauchzylinder nicht entsprechend angeglichen, und das sich ergebende Kraftmoment muß folglich vom Rahmen absorbiert werden, der daher mit einem zusätzlichen Rahmenteil ausgestattet werden muß. Andererseits wird in dieser Patentveröffentlichung nicht erwähnt, daß die Schweißvorrichtung so konfiguriert ist, daß sie technische Fertigungsmängel an den Schienen, wie beispielsweise gebogene gleisbildende Kanten, kompensieren kann.
Ein weiteres Problem bei Schweißvorrichtungen nach dem Stand der Technik besteht darin, daß sie keinerlei Möglichkeit bieten, die Art der Verformung der während des Schweißvorgangs gebildeten Schweißverbindung zu kompensieren, die durch das eigentliche Zusammenpressen der Schiene aufgrund der während dieses Vorgangs auftretenden Biegekräfte entstehen kann, wobei es als Folge dieser Verformung, trotz sorgfältiger und genauer Ausrichtung der Werkstücke vor dem eigentlichen Schweißen, zu einem inakzeptablen Verschweißen der beiden Werkstücke kommen kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Schweißvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, zwei Werkstücke in einer akzeptablen Weise auch dann zu verschweißen, wenn die Fertigung der Werkstücke im Hinblick auf das Aussehen der Außenflächen oder ihrer Außenkonfiguration nicht mit einem ausreichenden Präzisionsgrad erfolgt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ausrichtung der Werkstückenden in einer solchen Weise zuzulassen, daß trotz einer möglichen Verformung, die sich während des anschließenden Kühlvorgangs ergeben kann, eine gerade Schweißverbindung gebildet werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ausrichtung der Werkstückenden in einer solchen Weise zuzulassen, daß eine Kurzschlußbildung zu Beginn des Verschweißungsvorgangs, auch bei Werkstücken, deren Endflächen nicht völlig parallel sind, verhindert wird.
Im US-Patent 3,982,091 wird eine Vorrichtung zum Verschweißen einer ersten Schiene mit einer zweiten Schiene beschrieben, wobei die Endflächen mittels Widerstandsabschmelzschweißen miteinander verschweißt werden.
Es ist jedoch nicht möglich, den Winkel zwischen den Längsachsen der Werkstücke auszuschalten oder den Winkel zwischen den Vertikalachsen zu bilden.
Dieses Problem wird durch die Erfindung gelöst, die für eine bessere Ausrichtung zwischen zwei länglichen Werkstücken vor, während und nach dem Schweißen sorgt.
Diese Aufgaben werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mittels einer Schweißvorrichtung erfüllt, die wie in der Einleitung beschrieben ausgeführt und durch mindestens zwei Betätiger, die den Schlitten und die Rahmenkonstruktion miteinander verbinden, gekennzeichnet ist, wobei diese Betätiger im Verhältnis zueinander einzeln steuerbar sind, um die einander zugewandten Enden der Werkstücke in einer solchen Weise zu drehen, daß die Querachsen t₁, t₂ oder die Vertikalachsen h₁, h₂ oder die Längsachsen l₁, l₂ der Werkstücke einen dazwischenliegenden Winkel α, β bzw. δ bilden, oder in einer solchen Weise, daß ein bestehender Winkel α, β bzw. δ, der zwischen den Querachsen oder den Vertikalachsen oder den Längsachsen der Werkstücke gebildet ist, vor dem Preßvorgang und/oder während des Preßvorgangs und/oder nach dem Preßvorgang im wesentlichen ausgeschaltet ist.
Da mindestens zwei Betätiger bereitgestellt werden, die im Verhältnis zueinander einzeln steuerbar sind, um die einander zugewandten Enden der Werkstücke auszurichten, wird es möglich, die Werkstücke in einer solchen Weise auszurichten, daß eine akzeptable Schweißverbindung selbst dann erhalten wird, wenn die Werkstücke im Hinblick auf ihre Außenflächen nicht mit der gewünschten Präzision gefertigt sind oder während des Abkühlens, das nach dem Verschweißungsvorgang stattfindet, verformt werden oder die Querschnittsflächen der Werkstücke während des Vorabschmelzens unter Berücksichtigung des Kurzschlußrisikos einen zu hohen Parallelitätsgrad erhalten. Aufgrund der Einzelsteuerung der Betätiger wird es möglich, entweder zwei Betätiger parallel, d. h. gemeinsam, zu steuern, wodurch bewirkt wird, daß sich der Schlitten im Verhältnis zum Rahmen der Länge nach und/oder seitlich und/oder in Längsrichtung bewegt, oder sie separat zu steuern. Wenn die Betätiger separat betrieben werden, können die einander zugewandten Enden der Werkstücke im Verhältnis zueinander in einer solchen Weise gedreht werden, daß die entsprechenden Außenflächen der Werkstücke, auch wenn die entsprechende Außenfläche an einem der Werkstücke gebogen ist, bündig zueinander plaziert sind. Aufgrund dieser Anordnung wird es möglich, auch zwei Werkstücke, wie beispielsweise quadratische Stäbe, deren Endflächen im Prinzip parallel sind, in einer solchen Weise zu drehen, daß z. B. die Vertikalachsen der Stäbe vor dem Preßvorgang im Verhältnis zueinander einen Winkel β bilden, wodurch eine Kurzschlußbildung in den Anfangsstufen des Verschweißungsvorgangs vermieden wird. Sobald das Verschweißen begonnen hat, werden die Werkstücke über den entsprechenden Winkel zurückgedreht, um sicherzustellen, daß eine gerade Schweißverbindung gebildet wird.
Mindestens einer der Betätiger dient vorzugsweise gleichzeitig als ein Preßelement. Aufgrund dieser Anordnung kann die Schweißvorrichtung eine beliebige unerwünschte Fehlausrichtung der Werkstücke kompensieren, die während des eigentlichen Zusammenpreßvorgangs auftreten kann.
Vorzugsweise sind die Enden der Stauchzylinder an separaten Befestigungspunkten schwenkbar mit dem Rahmen und dem Schlitten verbunden, wobei die Befestigungspunkte im Verhältnis zueinander so positioniert sind, daß das während des Preßvorgangs auf den Rahmen einwirkende Gesamtkraftmoment im wesentlichen ausgeschaltet ist. Die Stauchzylinder brauchen jedoch nicht symmetrisch positioniert zu sein, um das Kraftmoment im wesentlichen ausschalten zu können. Diese Anordnung ergibt eine Schweißvorrichtung, die sich, ungeachtet der vergleichsweise schwachen Ausführung ihrer Rahmenkonstruktion, während des eigentlichen Preßvorgangs nicht verzieht, so daß als Folge davon die gesamte Schweißvorrichtung kleiner ausgeführt und somit zu geringeren Kosten hergestellt werden kann.
Zusätzlich kann die Schweißvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in der Art konstruiert sein, wie sie in den abhängigen Ansprüchen definiert ist.
Die Erfindung wird nunmehr nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen zwei mögliche Ausführungsformen der Schweißvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dargestellt sind, ausführlicher beschrieben.
1 ist eine Vorderansicht einer stationären Schweißvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit einer ersten und einer zweiten Schiene.
2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung in Übereinstimmung mit 1.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der 1.
4 ist eine schräge Vorderansicht, die eine mobile Schweißvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine gerade Vorderansicht der mobilen Schweißvorrichtung der 4.
Die 6a–6c sind vergrößerte Teilansichten der Schienen in Übereinstimmung mit 1 während verschiedener Stufen des Schweißvorgangs.
Die 7a–7c sind Teilansichten ähnlich wie die 6a–6c in Draufsichten auf die Schienen.
Die 8a und 8b sind vergrößerte Teilansichten der Schienen in Übereinstimmung mit 2.
Die in 1 dargestellte Schweißvorrichtung kann dazu verwendet werden, zwei Schienen 1, 2 an den vorderen Schienenabschnitten 1a und 2a mittels Abschmelzschweißen miteinander zu verschweißen. Mit dem vorderen Endabschnitt ist eine Fläche gemeint, die sich von der Endfläche der jeweiligen Schiene aus über eine Distanz von etwa 10–20 mm in die Schienen hineinerstreckt. Die Vorrichtung besteht aus einer stationären Rahmenkonstruktion 3 und einem damit bewegbar verbundenen Schlitten 4. Der Rahmen ist mit Klemmbacken 5a, 5b in Form einer unteren und einer oberen Backe 5a bzw. 5b ausgestattet, mit denen die Schiene 1 im Rahmen 3 gesichert wird. Die Backen werden mittels eines Zylinders 6 um die Schiene geklemmt. Wie aus 2 ersichtlich, stößt die obere Backe stumpf gegen die obere Fläche 1b des Schienenkopfes und die untere Backe gegen die untere Fläche 1e der Schiene. Der Rahmen ist auch mit Elektrodenbacken (7) ausgestattet, die mittels eines Zylinders 8 neben dem Schienenendabschnitt 1a um die Schiene 1 geklemmt werden, um elektrischen Strom zu liefern, mit dem dieses Ende auf die gewünschte Schweißtemperatur erwärmt werden kann. In einer entsprechenden Weise ist der Schlitten 4 mit Klemmbacken 9a, 9b in Form einer oberen und einer unteren Backe 9a bzw. 9b ausgestattet, mit denen die Schiene 2 am Rahmen 4 gesichert wird. Diese Backen werden mittels eines Zylinders 10 um die Schiene geklemmt. Wie aus 1 ersichtlich, stößt die obere Backe stumpf gegen die obere Fläche 2b des Schienenkopfes und die untere Backe gegen die untere Fläche der Schiene. Der Schlitten ist auch mit Elektrodenbacken 11 ausgestattet, die mittels eines Zylinders 12 in der Nähe des Schienenendabschnitts 2a um die Schiene 2 geklemmt werden, um elektrischen Strom zu liefern, mit dem dieses Ende auf die gewünschte Schweißtemperatur erwärmt werden kann.
Drei einzeln steuerbare Betätiger in Form der Stauchzylinder 13, 14 und 15 verbinden den Schlitten mit dem Rahmen, wobei die Zylinderkörper der Zylinder an separaten Befestigungspunkten schwenkbar mit dem Rahmen 1 verbunden sind, während ihre dazugehörigen Kolbenstangen 13a, 14a bzw. 15a schwenkbar mit dem Schlitten 4 verbunden sind, so daß die Zylinderachsen im Verhältnis zum Rahmen schwenkbar sind. Wie aus 2 ersichtlich, sind die Zylinder 15 mittels einer Konsole 15b am Rahmen 1 befestigt. Es ist auch von äußerster Wichtigkeit, daß die Zylinder im Verhältnis zueinander in einer solchen Weise arbeiten, daß das während des Zusammenpreßvorgangs auf den Rahmen 1 einwirkende Gesamtmoment ausgeschaltet wird. Wie aus 2 ersichtlich, wird dies in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform dadurch erreicht, daß die Befestigungspunkte der Zylinder 13 und 14 in der Vertikalrichtung ausgerichtet positioniert und mit gleichem Abstand von der Längsachse l₁ der Schiene 1 angeordnet sind und daß die Befestigungspunkte der Zylinder 14 und 15 seitlich ausgerichtet positioniert und mit gleichem Abstand von der Längsachse l₁ der Schiene 1 angeordnet sind. Andere Positionen der Stauchzylinder 13, 14 und 15 sind ebenfalls akzeptabel. Die Stauchzylinder sollten jedoch so positioniert sein, daß sichergestellt ist, daß gedachte Linien, die die Zylinderbefestigungspunkte miteinander verbinden, ein Dreieck bilden.
Wie am deutlichsten aus 3 ersichtlich, ist der untere Teil des Rahmens 3 mit zwei parallelen Füßen 16, 17 ausgestattet, die auf jeder Seite des unteren Teils des Schlittens 4 positioniert sind. Jeder Fuß 16 und 17 ist mit seiner jeweiligen durchgehenden Öffnung 18 und 19 ausgebildet. Der untere Teil des Rahmens weist eine durchgehende Öffnung 20 auf, von der zwei Wellen 21, 22 so aufgenommen werden, daß sie etwas über die Öffnungsenden hinausragen. Jede Welle 21, 22 ist an ihrem äußeren Ende mit einem Stift 23 bzw. 24 ausgestattet, wobei die Stifte im Verhältnis zum Wellenzentrum exzentrisch positioniert sind. An jeder Welle 21 und 22 sind ein Paar Vorsprünge 25, 26 bzw. 27, 28 vorgesehen, wobei jedes Paar Vorsprünge mit einem Betätiger in Form eines Betätigungszylinders 29 bzw. 30 über dazugehörige Kolbenstangen 29a bzw. 30a drehbar verbunden ist. Die Zylinderkörper der Zylinder sind wiederum mit dem Schlitten 4 schwenkbar verbunden.
Wie aus 3 ebenfalls ersichtlich, ist jeder Exzenterstift 23, 24 mittels Gleitblöcken 31 bzw. 32 jeweils in seiner Öffnung 18 bzw. 19 montiert. Die Exzenterstifte 23, 24 sind mittels scheibenförmiger Sitze 33 bzw. 34 drehbar mit den Gleitblöcken verbunden. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Öffnungen 18, 19 in einer solchen Weise konfiguriert, daß sie vertikal praktisch vollständig von den Gleitblöcken ausgefüllt sind, während sie in der Längsrichtung der Schienen etwa doppelt so lang wie die Gleitblöcke sind. Folglich ist der Schlitten im Verhältnis zum Rahmen in der Längsrichtung der Schienen verschiebbar, und diese Verschiebung wird durch die Stauchzylinder 13, 14 und 15 bewirkt.
Der Schlitten ist auch in der Querrichtung der Schienen mittels eines Zylinders 35 verschiebbar, der mit dem Fuß 17 des Rahmens 3 starr verbunden ist. An ihrem äußeren Ende ist die Kolbenstange 35a dieses Zylinders mit einer Platte 36 verbunden, die in einer mit dem Schlitten 4 verbundenen Führungsschiene 37 positioniert ist. Die Führungsschiene 37 ist mit einer Nut 37a ausgebildet, und die Abmessungen der Platte sind so beschaffen, daß die Höhe der Platte größer als die Breite der Nut am Mund 37aa ist, während der Plattenendabschnitt 36a, der mit der Kolbenstange 35a verbunden ist, eine geringere Breite als der Mund aufweist. Durch diese Anordnung wird sichergestellt, daß, wenn die Schiene 2 entlang der Längsachse l₂ verschoben wird, die Führungsschiene im Verhältnis zur Platte 36 verschoben werden kann, ohne daß das Risiko besteht, daß sie sich aus der Platte löst.
Die 6a–6c zeigen lediglich die Schienen 1 und 2 sowie die Klemmbacken 5a, 5b bzw. 9a, 9b in einer Seitenansicht, wobei die Außenflanken des Schienenkopfes mit 1d für Schiene 1 und mit 2d für Schiene 2 bezeichnet sind. Die oberen Flächen 1b, 2b und die Flanken 1d, 2d bilden die gleisbildenden Kantenflächen, auf denen sich die Eisenbahnwaggonräder bewegen werden. In diesen Figuren sind auch die Längsachsen l₁ und l₂ der Schienen 1 und 2 sowie die Vertikalachsen h₁ und h₂ und die Querachsen t₁ und t₂ dargestellt. Mit Vertikalachsen und Querachsen sind im Einführungsteil der Patentbeschreibung, in der Beschreibung der Figuren, in den Ansprüchen sowie in der Kurzbeschreibung eine Achse, die in rechten Winkeln zur oberen Fläche der dazugehörigen Schiene im vorderen Endteil der Schiene verläuft, bzw. eine Achse, die in rechten Winkeln zur Außenflanke der dazugehörigen Schiene im vorderen Endteil dieser Schiene verläuft, gemeint. Wenn die vorstehend beschriebene Vorrichtung verwendet werden soll, um die Schienen 1 und 2 miteinander zu verschweißen, werden die Schienen durch die ursprünglich parallel zueinander positionierten Klemmbacken 5 bzw. 9 in ihrer Position verklemmt; siehe 6a.
Wie aus 6a ersichtlich, verläuft die obere Fläche 1b der Schiene 1 völlig gerade, während die obere Fläche 2b der Schiene 2 gebogen ist. Wenn die Schienen in der in 6a dargestellten Position zusammengepreßt werden würden, würde der Kopf der so gebildeten durchgehenden Schiene entlang ihrer oberen Fläche eine gebogene Lauffläche aufweisen. Dies ist nicht akzeptabel, weil die entstandene Schiene in diesem Fall einer komplizierten Nachbehandlung unterzogen werden müßte, um den Anforderungen an eine gerade verlaufende Lauffläche zu entsprechen. Um diese Situation zu korrigieren, wird der Schlitten 4 in Übereinstimmung mit den Lehren der Erfindung gedreht, und folglich werden auch die Klemmbacken 9a, 9b sowie die Schiene 2, die zwischen den Klemmbacken in der Querrichtung t₂ eingeklemmt ist, wie in 6b dargestellt, gedreht, um den Winkel β zwischen den Vertikalachsen in der Anfangsposition auszugleichen; siehe 6a. Die Schiene 2 wird mittels der Zylinder 13, 14 und 15 gedreht. Die Drehbewegung wird durch Aktivierung der beiden Zylinder 14 und 15 in einer solchen Weise bewirkt, daß sich ihre Kolbenstangen mit der gleichen relativen Geschwindigkeit bewegen, während der Zylinder 13 inaktiv bleibt, oder der Zylinder 13 wird aktiviert, während die Zylinder 14 und 15 inaktiv bleiben. Um die oberen Flächen 1b, 2b der Schienen an den vorderen Abschnitten 1a bzw. 2a auf das gleiche Niveau zu bringen, werden die Klemmbacken 9a, 9b und folglich die Schiene 2 gedreht, bis die Vertikalachsen h₁ und h₂ im wesentlichen parallel verlaufen, d. h. die Klemmbacken 9a, 9b und die Schiene 2 werden über den Winkel β gedreht, wie in 6b dargestellt. Wenn das Ausrichten der Schiene 2 im Verhältnis zur Schiene 1 abgeschlossen ist, werden die Elektrodenbacken 7 und 11 aktiviert, um die Endabschnitte der Schienen 1 und 2 auf die gewünschte Schweißtemperatur zu erwärmen. Die Druckzylinder 13, 14 und 15 werden dann aktiviert, um die Endabschnitte der Schienen 1 und 2 zusammenzudrücken, um eine feste Schweißverbindung zu bilden, wie in 6c dargestellt.
In den 7a–7c sind nur die Schienen 1 und 2 sowie die Klemmbacken 5a, 5b bzw. 9a, 9b in einer Draufsicht dargestellt. Diese Figuren veranschaulichen die Art, in der die Flanken 1c, 1d bzw. 2c, 2d der Schienen 1 und 2 in eine Position verschoben werden, in der sie, obwohl die Schiene 2 gebogene und keine geraden Flanken hat, bündig zueinander verlaufen. 7a zeigt die Schienen 1 und 2 in der Position, in der sie durch die Klemmbacken 5a, 5b bzw. 9a, 9b in ihrer parallelen Anfangsposition verklemmt sind. 7b zeigt die Schienen 1 und 2 in der Position, die sie einnehmen, nachdem die Klemmbacken 9a, 9b und somit die Schiene 2 so gedreht wurden, daß die Flanken der vorderen Endabschnitte 1a und 2a bündig zueinander ausgerichtet sind. In dieser Position wurde die Schiene 2 um ihre Vertikalachse h₂ über einen Winkel δ, bei dem es sich um den Winkel zwischen den Längsachsen l₁ und l₂ der Schienen 1 bzw. 2 in der Anfangsposition handelt, gedreht; siehe 7a. Wie im vorangegangenen Fall wurden auch die Klemmbacken 9a, 9b aus ihrer ursprünglichen Position über diesen Winkel gedreht; siehe 7b. Diese Winkelausrichtung wird dadurch erreicht, daß entweder die Stauchzylinder 13 und 14 in einer solchen Weise aktiviert werden, daß sich ihre Kolbenstangen im Verhältnis zueinander mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, während der Stauchzylinder 15 inaktiv bleibt, oder in einer solchen Weise, daß der Zylinder 15 aktiviert wird, während die Stauchzylinder 13 und 14 inaktiv bleiben. Wenn die Winkelausrichtung abgeschlossen ist, erfolgt das eigentliche Verschweißen der Schienen 1 und 2 in der gleichen Weise, wie im Zusammenhang mit 6c beschrieben.
In den 8a und 8b sind nur die Schienen 1 und 2 sowie die Klemmbacken 5a, 5b bzw. 9a, 9b in einer Seitenansicht dargestellt, wobei die Schiene 2, um sie sichtbar zu machen, durch strichpunktierte Linien markiert ist. Wie aus 8a ersichtlich, weist die Schiene 2 sowohl eine gebogene obere Fläche 2b als auch einen gebogenen Steg 2f auf. Um sowohl die Köpfe 1b und 2b sowie die Stege 1f und 2f der Schienen 1 bzw. 2 voreinander in eine ausgerichtete Position zu bringen, wird die Schiene um ihre Längsachse l₂ über einen Winkel α gedreht, der dem Winkel zwischen den Querachsen t₁ und t₂ der Schienen 1 und 2 in der Anfangsposition entspricht, in der die Klemmbacken 5a, 5b bzw. 9a, 9b parallel zueinander orientiert sind. Die geänderte Position der Klemmbacken 9a, 9b wurde, wie zuvor, gewählt, um die Winkeldrehbewegung über den Winkel α zu verdeutlichen. Die Drehbewegung um die Längsachse l₂ der Schiene 2 ermöglicht es somit, Biegungen im Schienenprofil auszugleichen. Um die Schiene 2 um ihre Längsachse zu drehen, wird nur einer der Betätigungszylinder 29 und 30 aktiviert, oder die Zylinder werden in einer solchen Weise aktiviert, daß sich ihre Kolbenstangen im Verhältnis zueinander mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Wenn die Winkelausrichtung abgeschlossen ist, werden die Schienen 1 und 2 in der vorher im Zusammenhang mit 6c beschriebenen Weise miteinander verschweißt.
Da in den 6a–8b davon ausgegangen wird, daß die Schiene 1 völlig gerade ist und daß die Klemmbacken 9a, 9b parallel zu den Klemmbacken 5a, 5b in der Anfangsposition positioniert sind, werden die Klemmbacken 9a, 9b in einem Maße gedreht, das dem ursprünglichen Winkel β, δ und α zwischen den Vertikalachsen, den Längsachsen bzw. den Querachsen der Schienen entspricht. Es versteht sich, daß es gleichermaßen möglich ist, die Schiene 2 um ihre Vertikalachse h₂, ihre Längsachse l₂ sowie ihre Querachse t₂ zu drehen, bevor die Schiene 2 in der Längsrichtung der Stauchzylinder gegen die Schiene 1 gedrückt wird, um den eigentlichen Schweißvorgang durchzuführen, falls die ursprüngliche äußere Konfiguration der Schiene 2 so beschaffen ist, daß eine Winkelausrichtung in mehr als einer Richtung erforderlich ist, um eine gerade Lauffläche zu erhalten. Die Winkel α, β und δ liegen vorzugsweise im Bereich von –5° bis +5°, insbesondere von –2° bis +2°.
Da sich die Kolbenstangen der Stauchzylinder während des eigentlichen Preßvorgangs auch mit unterschiedlichen gegenseitigen Geschwindigkeiten bewegen können, wird es möglich, die Orientierung der Schienen im Verhältnis zueinander auch während dieses Vorgangs auszurichten. Als Folge davon weist die während des Verschweißungsvorgangs gebildete durchgehende Schiene eine ebene Lauffläche auf, auf der sich die Eisenbahnwaggonräder bewegen. Sollte die Lauffläche der fertigen Schiene, ungeachtet der vor dem eigentlichen Preßvorgang und/oder während des eigentlichen Preßvorgangs erfolgten vorerwähnten Winkelausrichtungen, nach dem Schweißvorgang nicht völlig gerade sein, kann vor dem vollständigen Aushärten der gebildeten Schweißverbindung eine endgültige Ausrichtung der Schiene 2 mit Hilfe der Betätigungs- und Stauchzylinder vorgenommen werden.
4 zeigt eine mobile Schweißvorrichtung zum Verschweißen von zwei Schienen, von denen nur eine, mit 40 bezeichnet, in dieser Figur dargestellt ist. Diese Vorrichtung kann verwendet werden, wenn es erwünscht ist, Schienen an Ort und Stelle in der Gleisanlage zu verschweißen. Um zu verhindern, daß die Vorrichtung zu schwer wird, um bewegt werden zu können, wurden ihre Abmessungen, verglichen mit denjenigen der vorstehend beschriebenen stationären Ausführungen der Vorrichtung, halbiert. Abgesehen davon, daß in dieser Ausführung kein stationärer Rahmen vorgesehen ist, beruht ihre Konstruktion auf den gleichen Prinzipien wie die stationäre Ausführung.
Diese Vorrichtung ist mit zwei Paar Klemmbacken 41 und 42 ausgestattet, die dazu verwendet werden, jeweils eine Schiene zu verklemmen. Jedes Klemmbackenpaar besteht aus zwei Klemmbacken 41a, 41b bzw. 42a, 42b, wobei diese Backen mittels der Zylinder 43 bzw. 44 jeweils um ihre dazugehörige Schiene verklemmt werden. Die nicht dargestellten Elektroden sind in diesem Fall an den Klemmbacken montiert. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform entsprechen die Klemmbackenpaare 41 und 42 ebenfalls dem Rahmen 3 bzw. dem Schlitten 4 gemäß der stationären Ausführung, abgesehen davon, daß beide Klemmbackenpaare in der Längsrichtung der Schienen mittels drei Druckzylindern 45, 46 und 47 verschiebbar sind. Diese Zylinder entsprechen den Zylindern 13, 14 bzw. 15 der stationären Vorrichtung. In dieser Ausführungsform sind jedoch alle Stauchzylinder oberhalb der Längsachse l₄₀ der Schiene 40 positioniert. Diese Anordnung verursacht jedoch keinerlei Probleme, obwohl die Längsachsen l₄₅, l₄₆ und l₄₇ in diesem Fall nicht mit der Längsachse der Schiene zusammenfallen, da das Kraftmoment der Zylinder 46, 47 während des Stauchvorgangs vom Zylinder 45 absorbiert wird, dessen Kolbenstange in Gegenrichtung zu derjenigen der Kolbenstangen der Zylinder 46 und 47 arbeitet.
Mit einzeln steuerbaren Stauch- oder Betätigungszylindern ist gemeint, daß jeder Zylinder hinsichtlich der Position des äußeren Endes seiner dazugehörigen Kolbenstange gesteuert wird, wobei die äußeren Enden der Kolbenstangen ihre extremen äußeren Positionen in der Anfangsposition einnehmen. Während der Winkelausrichtung und des eigentlichen Zusammenpreßvorgangs werden die Zylinderkolbenstangen dann dazu veranlaßt, sich in einer Richtung zu ihren innersten Positionen hin zu bewegen. Da alle Zylinder hinsichtlich ihrer einzelnen Positionen gesteuert werden, wird sichergestellt, daß sich die Zylinderkolbenstangen im Verhältnis zueinander weder voreinander- noch hintereinanderher bewegen. Anders ausgedrückt: Der Rahmen und der Schlitten weisen während des gesamten Zusammenpreßvorgangs stets das gleiche gegenseitige Parallelitätsverhältnis auf, und zwar unabhängig davon, wo sich der Widerstand, d. h. das Kraftzentrum des augenblicklichen Werkstücks, befindet.
Bei Schweißvorrichtungen nach dem Stand der Technik ist das Problem mit Hilfe eines linear montierten Schlittens oder mit Hilfe von Hebeln oder durch Verzicht auf das Erfordernis einer Ausrichtung während des Zusammenpreßvorgangs gelöst worden, wobei jedoch ein gemeinsames Merkmal immer noch darin besteht, daß ein Kraftmoment vom Rahmen absorbiert werden muß, während die Werkstücke zusammengepreßt werden. Wie aus der vorstehenden Beschreibung der Schweißvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ersichtlich, brauchen im Fall der vorliegenden Schweißvorrichtung lediglich diejenigen Kräfte, die die Werkstücke seitlich und vertikal verschieben, vom Rahmen absorbiert zu werden, da das von den Preßkräften erzeugte Kraftmoment im wesentlichen ausgeschaltet ist.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, sondern innerhalb des Schutzbereichs der abhängigen Ansprüche auf viele unterschiedliche Arten modifiziert werden kann. Die Stauchzylinder 13, 14 und 15 können beispielsweise in einer Y-förmigen Konfiguration anstatt in der vorstehend beschriebenen Konfiguration positioniert sein.
Anstatt die Betätigungszylinder 29 und 30 zu verwenden, um die seitliche und vertikale Verschiebung zu erreichen, kann ein anderes Positionierungsmittel, wie beispielsweise ein Elektromotor oder eine Stellschraube, verwendet werden. Anstatt die beiden Wellen 21, 22 in der Bohrung 20 zu positionieren, kann eine Welle exzentrisch innerhalb der Bohrung 20 montiert sein, und in diesem Fall wird die vertikale Ausrichtung durch Drehen der Welle erzielt, und um die Schiene 2 um ihre Längsachse l₂ zu drehen, kann ein Exzenter- oder anderes Rückstellmittel an den Gleitblöcken 31 und 32 vorgesehen sein.
Die Werkstücke brauchen nicht aus zwei Schienen 1 und 2 zu bestehen, sondern können aus zwei quadratischen Stäben bestehen, die mittels sogenannter Stauchung miteinander verschweißt werden. In diesem Fall kann es schwierig sein, den eigentlichen Schweißvorgang einzuleiten, und zwar wegen der beträchtlichen Kurzschlußrisiken mit nachfolgenden Stromstößen aufgrund der beträchtlichen Kontaktfläche zwischen den Stäben, weil ihre Endflächen und folglich ihre Quer-, Vertikal- und Längsachsen in der Anfangsposition parallel sind. Aus diesem Grund wird ein Werkstück vor dem eigentlichen Verschweißungsvorgang im Verhältnis zum anderen Werkstück mit Hilfe von zwei einzeln steuerbaren Betätigern in Form von z. B. zwei Stauchzylindern oder zwei Betätigungszylindern gedreht, wobei der letztgenannte Zylinder, wie im vorherigen Fall, so angeordnet ist, daß ein Werkstück um die Längsachse davon gedreht wird. Beispielsweise wird ein Werkstück im Verhältnis zum anderen Werkstück in einer solchen Weise gedreht, daß die Vertikalachsen der Werkstücke einen dazwischenliegenden Winkel β bilden. Sobald der eigentliche Schweißvorgang begonnen hat, wird das Werkstück über den Winkel β zurückgedreht, um eine gerade Schweißverbindung zu erhalten.

Claims

Vorrichtung zum Verschweißen eines ersten länglichen Werkstücks (1; 40), wie beispielsweise einer ersten Schiene, mit einem zweiten länglichen Werkstück (2), wie beispielsweise einer zweiten Schiene, wobei eine Endfläche (1a) mit einer Endfläche (2a) mittels Widerstandsstumpfschweißen, insbesondere Widerstandsabschmelzschweißen, verschweißt wird, wobei die Vorrichtung eine Rahmenkonstruktion (3; 41) und einen Schlitten (4; 42), der mit der Rahmenkonstruktion bewegbar verbunden und im Verhältnis dazu in der Längsrichtung der Werkstücke verschiebbar ist, eine erste Klemmvorrichtung (5a, 5b; 41), die an der Rahmenkonstruktion oder an dazugehörigen Teilen davon montiert ist, um das erste Werkstück (1; 40) fest zu verklemmen, eine zweite Klemmvorrichtung (9a, 9b; 42), die am Schlitten montiert ist, um das zweite Werkstück (2) fest zu verklemmen, Elektroden (7, 11), die an der Rahmenkonstruktion und am Schlitten oder an den Klemmvorrichtungen montiert sind, um die Werkstücke auf die gewünschte Schweißtemperatur zu erwärmen, sowie ein Preßelement (13, 14, 15; 45, 46, 47) umfaßt, um die einander zugewandten Enden der erwärmten Werkstücke in der Längsrichtung der Werkstücke gegeneinanderzupressen, um eine feste Schweißverbindung zu bilden, gekennzeichnet durch mindestens zwei Betätiger (13, 14, 15, 29, 30; 45, 46, 47), die den Schlitten und die Rahmenkonstruktion miteinander verbinden, wobei diese Betätiger im Verhältnis zueinander einzeln so einstellbar sind, daß sich die einander zugewandten Endflächen der Werkstücke (1, 2) in einer solchen Weise, daß die Querachsen (t₁, t₂) oder die Vertikalachsen (h₁, h₂) oder die Längsachsen (l₁, l₂) der Werkstücke einen dazwischenliegenden Winkel α, β bzw. δ bilden, oder in einer solchen Weise drehen lassen, daß ein bestehender Winkel α, β bzw. δ, der zwischen den Querachsen (t₁, t₂) oder den Vertikalachsen (h₁, h₂) oder den Längsachsen (l₁, l₂) der Werkstücke gebildet ist, vor dem Preßvorgang und/oder während des Preßvorgangs und/oder nach dem Preßvorgang im wesentlichen ausgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Betätiger (13, 14, 15; 45, 46, 47) gleichzeitig als ein Preßelement dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätiger aus einem ersten und einem zweiten Betätigungszylinder (29, 30) und aus dazugehörigen Kolbenstangen (29a, 30a) bestehen, wobei ein Ende jedes Betätigungszylinders schwenkbar mit dem Schlitten (4; 42) verbunden ist, wohingegen mindestens eine sich im Inneren des Schlittens erstreckende Welle (21, 22) drehbar mit dem entgegengesetzten Ende jedes Betätigungszylinders verbunden ist, wobei mindestens ein Ende (23, 24) der Welle in einer ersten Öffnung (18, 19), die im Rahmen (3; 41) usw. ausgebildet ist, exzentrisch montiert ist, wobei die Kolbenstangen der Betätigungszylinder so angeordnet sind, daß sie sich mit gegenseitig unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, so daß der Schlitten und das zweite Werkstück (2), das am Schlitten angeklemmt ist, dazu veranlaßt werden, sich so um die Längsachse (l₂) des zweiten Werkstücks zu drehen, daß das Ende des zweiten Werkstücks im Verhältnis zum Ende des ersten Werkstücks (1) eine solche Position einnimmt, daß der zwischen den Querachsen (t₁, t₂) der Werkstücke gebildete Winkel α einen vorbestimmten Wert einnimmt oder im wesentlichen ausgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätiger von einem ersten und einem zweiten Stauchzylinder (13, 14, 15; 45, 46, 47) und von dazugehörigen Kolbenstangen (13a, 14a, 15a) gebildet sind, wobei die Zylinderkörper der Stauchzylinder schwenkbar mit der Rahmenkonstruktion (3; 41) usw. oder mit dem Schlitten (4; 42) verbunden sind und die Kolbenstangen der Stauchzylinder schwenkbar mit dem Schlitten bzw. der Rahmenkonstruktion usw. verbunden sind, wobei die Kolbenstangen der Stauchzylinder so angeordnet sind, daß sie sich mit gegenseitig unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, so daß der Schlitten und das zweite Werkstück (2), das am Schlitten angeklemmt ist, dazu veranlaßt werden, sich so um die Querachse (t₂) des zweiten Werkstücks zu drehen, daß das Ende des zweiten Werkstücks im Verhältnis zum Ende des ersten Werkstücks (1) eine solche Position einnimmt, daß der zwischen den Vertikalachsen (h₁, h₂) der Werkstücke gebildete Winkel β im wesentlichen ausgeschaltet ist, oder sich so um die Vertikalachse (h₂) des zweiten Werkstücks zu drehen, daß das letztgenannte Werkstück im Verhältnis zum ersten Werkstück (1) eine solche Position einnimmt, daß der zwischen den Längsachsen (l₁, l₂) der Werkstücke gebildete Winkel δ einen vorbestimmten Wert einnimmt oder im wesentlichen ausgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätiger vom ersten und zweiten Stauchzylinder und von einem dritten Stauchzylinder (13, 14, 15; 45, 46, 47) und von dazugehörigen Kolbenstangen (13a, 14a, 15a) gebildet sind, wobei der Zylinderkörper des dritten Stauchzylinders schwenkbar mit der Rahmenkonstruktion (3; 41) usw. oder mit dem Schlitten (4; 42) verbunden ist und die Kolbenstange dieses Zylinders schwenkbar mit dem Schlitten oder der Rahmenkonstruktion usw. verbunden ist, wobei die Kolbenstangen des ersten, des zweiten und des dritten Stauchzylinders so angeordnet sind, daß sie sich in einer solchen Weise bewegen, daß mindestens eine der Kolbenstangen mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die sich von derjenigen der beiden anderen Kolbenstangen unterscheidet, so daß der Schlitten und das zweite Werkstück (2), das am Schlitten angeklemmt ist, dazu veranlaßt werden, sich so um die Querachse (t₂) des zweiten Werkstücks zu drehen, daß das Ende des zweiten Werkstücks im Verhältnis zum Ende des ersten Werkstücks (1) eine solche Position einnimmt, daß der zwischen den Vertikalachsen (h₁, h₂) der Werkstücke gebildete Winkel β einen vorbestimmten Wert einnimmt oder im wesentlichen ausgeschaltet ist, und/oder sich so um die Vertikalachse (h₂) des zweiten Werkstücks zu drehen, daß das zweite Werkstück im Verhältnis zum ersten Werkstück (1) eine solche Position einnimmt, daß der zwischen den Längsachsen (l₁, l₂) der Werkstücke gebildete Winkel δ einen vorbestimmten Wert einnimmt oder im wesentlichen ausgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätiger aus dem ersten und dem zweiten Betätigungszylinder (29, 30) und dazugehörigen Kolbenstangen (29a, 30a), dem ersten und dem zweiten Stauchzylinder und gegebenenfalls dem dritten Stauchzylinder (13, 14, 15; 45, 46, 47) und dazugehörigen Kolbenstangen (13a, 14a, 15a) bestehen, wobei die Kolbenstangen der Betätigungszylinder so angeordnet sind, daß sie sich mit gegenseitig unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, so daß der Schlitten und das zweite Werkstück (2), das am Schlitten angeklemmt ist, dazu veranlaßt werden, sich so um die Längsachse (l₂) des zweiten Werkstücks zu drehen, daß das Ende des zweiten Werkstücks im Verhältnis zum Ende des ersten Werkstücks (1) eine solche Position einnimmt, daß der zwischen den Querachsen (t₁, t₂) der Werkstücke gebildete Winkel α einen vorbestimmten Wert einnimmt oder im wesentlichen ausgeschaltet ist, und so daß die Kolbenstangen der ersten, der zweiten und gegebenenfalls der dritten Stauchzylindereinheit so angeordnet sind, daß sie sich in einer solchen Weise bewegen, daß mindestens eine der Kolbenstangen mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die sich von derjenigen der anderen Kolbenstangen unterscheidet, so daß der Schlitten und das zweite Werkstück (2), das am Schlitten angeklemmt ist, dazu veranlaßt werden, sich so um die Querachse (t₂) des zweiten Werkstücks zu drehen, daß das Ende des zweiten Werkstücks im Verhältnis zum Ende des ersten Werkstücks (1) eine solche Position einnimmt, daß der zwischen den Vertikalachsen (h₁, h₂) der Werkstücke gebildete Winkel β einen vorbestimmten Wert einnimmt oder im wesentlichen ausgeschaltet ist, und/oder sich so um die Vertikalachse (h₂) des zweiten Werkstücks zu drehen, daß das zweite Werkstück im Verhältnis zum ersten Werkstück (1) eine solche Position einnimmt, daß der zwischen den Längsachsen (l₁, l₂) der Werkstücke gebildete Winkel δ einen vorbestimmten Wert einnimmt oder im wesentlichen ausgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchzylinder (13, 14, 15; 45, 46, 47) an ihren Enden schwenkbar mit der Rahmenkonstruktion (3; 41) usw. und am Schlitten (4; 42) an separaten Befestigungspunkten verbunden sind, wobei diese Punkte im Verhältnis zueinander so positioniert sind, daß ein Gesamtkraftmoment, das während des Preßvorgangs auf die Rahmenkonstruktion einwirkt, im wesentlichen ausgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α im Bereich von –5° bis +5°, insbesondere von –2° bis +2°, liegt.
Vorrichtung nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β im Bereich von –5° bis +5°, insbesondere von –2° bis +2°, liegt.
Vorrichtung nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β im Bereich von –5° bis +5°, insbesondere von –2° bis +2°, liegt.