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Verfahren und Vorrichtung zum Stumpfschweißen von dünnen Blechen Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stumpfschweißen der Enden von dünnen
Blechen sowie auf eine hierzu dienende Vorrichtung. Die Erfindung ist für die Vorbereitung
von Stumpfschweißverbindungen von dünnen Blechen, Platten oder Streifen aus Siliciumstahl,
rostfreiem Stahl, anderen magnetischen oder nichtmagnetischen Eisen- oder Stahllegierungen
und aus verschiedenen Nichteisenmetallen und deren Legierungen geeignet, kann jedoch
auch bei anderem Werkstoff Verwendung finden.
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Unter dünnen Blechen, Platten oder Streifen sind solche zu verstehen,
deren Dicke etwa 0,3 bis o,85 mm beträgt bzw. einer Feinblechlehre zwischen
22 und 3o entspricht. Es sind gemäß der Erfindung jedoch auch dünnere oder dickere
Werkstoffe mit vollem Erfolg vorbereitet worden.
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Dünne Bleche und daraus bestehende Platten oder Streifen und solche
aus den vorstehend angegebenen Stoffen sind häufig nicht eben, sondern mehr oder
weniger wellig oder bauchig, so daß es schwer ist, eine einwandfreie Stumpfverschweißung
der Stoßkanten zu bewerkstelligen.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung haben nun die
Aufgabe, die aneinanderstoßenden Platten- oder streifenenden derart vorzubereiten,
daß
die Schweißkanten während des Schweißvorganges genau zusammenpassen.
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Die Brauchbarkeit der Erfindung ist nicht von der Verwendung eines
bestimmten Schweißverfahrens abhängig. Zwecks Erläuterung-der Erfindung wird dieselbe
jedoch in Verbindung mit einem Schweißbrenner beschrieben.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß jedes Blech an
der Sch-,veißstelle auf der gleichen Fläche sowie mit dem gleichen Druck festgeklemmt
wird wie in der Schere, in der die zu verschweißenden Blechränder beschnitten wurden.
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Es ist auch wesentlich, dafür zu sorgen, daß die genaue Stoßlage der
Plattenenden über die ganze Länge der Stoßkanten nicht durch- Wärmezustände gestört
wird, die von dem durchgeführten Schweißvorgang oder von früheren Schweißvorgängen
herrühren. Die Lösung dieser Probleme bildet ein weiteres Ziel der Erfindung.
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Eine beispielsweise Ausführungsform einer für das Verfahren nach der
Erfindung geeigneten Vorrichtung zeigt die Zeichnung, und zwar ist Fig. i ein schematischer
Grundriß einer Beschneide-, Schweiß- und Haspelvorrichtung für dünnes Blech, Fig.2
ein Teilschnitt durch die Beschneidevorrichtung nach Linie 2-2 in Fig. i, Fig. 3
eine Vorderansicht der Beschneidevorrichtung und Fig. 4 ein Schnitt durch die Klemmvorrichtungen
des Schweißapparates nach Linie 4-4 in Fig. 1. Zur Erläuterung der Erfindung -diene
zunächst folgendes: Es hat sich herausgestellt, daß das genaue Zusammenpassen der
Plattenenden zum Verschweißen nur erhalten werden kann, wenn die Plattenenden auf
einer bestimmten Fläche festgeklemmt, beschnitten und unter den gleichen Bedingungen
festgeklemmt werden wie während des Beschneidens. Dabei ist dafür zu sorgen, daß
während des Schweißens keine Störung des vorerwähnten Zustandes eintritt. Obwohl
mechanische Klemm- oder Niederhaltemittel verwendet werden können; so: -wurde doch
gefunden, daß die geeignetsten Klemmittel solche sind, die magnetisch arbeiten,
da bei solchen die verschiedenen Faktoren sehr viel leichter und genauer beherrscht
und geregelt werden können. Unter diesen Faktoren sind zu nennen der Klemmdruck
sowie die wirksame Breite der Klemmittel; denn es ist offensichtlich, daß die Formung
der Plattenenden nicht allein durch den Druck, mit welchem die Enden auf eine bestimmte
Unterlage gedrückt werden, sondern auch durch die Breite der Niederhaltemittel bestimmt
wird, d. h. durch die Fläche des Bleches, welche durch die Niederhaltemittel auf
die erwähnte Unterlage gedrückt wird.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. i befindet sich über dem zum Auflegen
des Werkstoffes 17 dienenden Tisch 1 die Beschneidevorrichtung 3, deren bewegliches
Messer von einem Motor 5 aus angetrieben wird. Der Tisch ist mit einer Führung 6
versehen. Wie aus Fig. 2- erkenntlich, hat die Beschneidevorrichtung- -Ein Gestell
7, dessen Kopf den Tischteil 8 bildet. Die Beschneidevorrichtung besteht aus dem
festen Messer 9 und dem beweglichen Messer-io. Die Klemm- oder Niederhaltevorrichtung
hat bei dieser Ausführung einen oberen Kopf i i, der auf an dem Gestell befestigten
Stangen 12 nach oben und unten verschiebbar gelagert ist. Der Kopf i i ist über
eine Totgangverbindung an das bewegliche Messer angeschlossen, so daß durch das
Anheben des Messers in seine höchste Lage am Ende eines Schneidhubes der Klemmkopf
i i ebenfalls angehoben wird. Die Verbindung ist jedoch derart, daß die Klemmvorrichtung
vor dem Beschneiden auf das zu beschneidende Blech zur Einwirkung kommen kann.
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An dem Kopf i i ist in Abständen eine Anzahl von Elektromagnetkernen
14 mit den zugehörigen Wicklungen 15 befestigt. Am unteren Teil der Kerne 14 hängt
eine Klemmleiste 16, die ebenfalls auf den Stangen 12 verschiebbar gelagert sein
kann. Die Wicklungen 15 sind mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbünden.
Die Klemmleiste 16 bildet bei dieser Ausführung einen gemeinsamen Pol der Magneteinrichtung,
die aus den Kernen 14 und den Wicklungen 15 besteht. Die Klemmleiste 16 ist ziemlich
breit. Es ist ferner notwendig, daß die Breite dieser Klemmleiste an der Beschneidevorrichtung
im wesentlichen die gleiche ist wie die Breite der Klemmleisten an der Schweißvorrichtung.
Im allgemeinen soll die Klemmleiste so breit sein, wie dies bei einer gegebenen
Anlage möglich ist, ohne die Ausführung der Arbeiten zu erschweren. Je breiter die
eingeklemmte Fläche des Bleches ist, desto genauer sind die- Ergebnisse. _ Die genaue
Breite der Klemmleiste ist jedoch so -lange nicht entscheidend, als in Verbindung
mit der Beschneidevorrichtung und dem Schweißapparat gleiche Klemmvorrichtungen
verwendet -werden. In der Praxis wurden Klemmleisten verwendet, die eine Breite
von -etwa Zoo mm haben. Es sind jedoch auch schmälere Klemmleisten mit Erfolg verwendet
worden. Wenn beim Betrieb der Beschneidevorrichtung eine Tafel 17 gegen die Führung
angelegt und zum Beschneiden ausgerichtet worden ist, kommt zuerst die Klemmleiste
16 mit der Oberfläche des Bleches in Berührung. Durch einen von Hand oder selbsttätig
betätigten Schalter wird Strom den Magneten der Klemmvorrichtung zugeführt und dabei
das Blech 17 mit großer Kraft zwischen dem Tischteil 8 und die Klemmleiste 16 eingeklemmt.
Diese Kraft ist durch entsprechende Stromzuführung leicht und genau regelbar. Es
wird auf diese Weise eine bestimmte Fläche des Bleches- durch eine bestimmte und
regelbare Kraft gedrückt. Nach dem Anpressen senkt sich das bewegliche Messer io,
und es schneidet das Ende der Blechtafel ab. Nach Abschluß des Beschneidehubes hebt
sich das Messer wieder, und nach dem Vorbeigang des Messers an dem abgeschnittenen
Ende der Tafel wird durch die weitere Bewegung des Messers die Klemmleiste angehoben,
wobei der den Elektromagneten zugeführte Strom entweder von Hand oder selbsttätig
ausgeschaltet
wird. Bei der gezeigten Ausführungsform werden die
Enden der Blechtafeln mit geradlinigem Schnitt beschnitten. Bei Benutzung der Vorrichtung
ist es üblich, ein Ende einer Anzahl von Blechtafeln zu beschneiden, sie zu stapeln,
dann herumzudrehen und schließlich das andere Ende zu beschneiden, worauf die Tafeln
stumpf zusammengeschweißt werden können.
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Nachdem dieTafelenden beschnittenworden sind, werden die Tafeln über
einen Tisch 18 geführt, der zum Zweck der Längsausrichtung ebenfalls mit einer Führung
i9 versehen ist. Dabei werden die Enden zweier Blechtafeln oder -streifen an der
Schweißstelle stumpf aneinandergefügt und dann festgeklemmt. Die Tafelenden passen
richtig zusammen, wenn das Festklemmen genau in der gleichen Weise erfolgt wie beim
Beschneiden der Tafelenden. Um dies zu ermöglichen, weisen die Klemmvorrichtungen
an der Schweißstelle Klemmleisten 2o und 21 von der gleichen Art wie die Klemmleiste
16 auf, welche der Beschneidevorrichtung zugeordnet ist. Die Leisten 2o und 21 können
auch die gleiche Kraft auf die gleiche Fläche ausüben. Gemäß Fig. i erfolgt das
Verbinden der Enden mittels eines Brenners 22, doch kann es auch beispielsweise
durch eine Widerstandsschweißung erfolgen.
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In der Schweißeinrichtung, und zwar besonders bei Verwendung eines
Brenners, ist es von Vorteil, die sperrigen elektromagnetischen Teile der Klemmvorrichtungen
unterhalb der Tafelebene anzuordnen.
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In Fig. 4 ist eine besondere Ausführung einer doppelten Klemmvorrichtung
dargestellt. Auf dem Gestell 23 der Schweißeinrichtung sind zwei nebeneinanderliegende
Reihen von die Enden der beiden Blechtafeln festklemmenden Elektromagneten befestigt,
die je aus einem Polstück 24 und einem Polstück 25 bestehen, welche durch einen
Kern 26 verbunden sind, der eine Wicklung 27 trägt. Das obere Ende des Polstückes
25 ist bei 25a umgebogen und springt gegen das Ende des Polstückes 24 vor. Zwischen
dem Ende des Polstückes 24 und dem Ende der Polstückverlängerung 25a ist Vorzugsweise
eine Einlage 28 aus nichtmagnetischem Metall eingelagert. Die Einlage besteht zweckmäßig
aus Kupfer, welches zwischen die Enden der Polstücke eingeschweißt ist. Sie kann
bei 29 durchbohrt sein und ein Kühlmittel führen. Die Oberseite des Polstückes 24,
der Einlage 28 und der PolstückverlängerUng 25a sind bearbeitet, z. B. geschliffen,
damit eine glatte Fläche oder ein glatter Tisch vorhanden ist. Zu den beiden Klemmvorrichtungen
gehören dann noch die schon erwähnten Klemmleisten 2o bzw. 21, welche auf der Tafel
17 aufliegen. Die Breite dieser Leisten 2o bzw. 21 und der Magnetanordnung
ist, wie bereits ausgeführt, die.gleiche wie die Breite der Klemmeinrichtung an
der Beschneidevorrichtung.
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Für die Durchführung der Verschweißung ist es zweckmäßig, zuerst mittels
der Klemmleiste 2o das hintere Ende eines Streifens mit einer genau beschnittenen
Kante einzuspannen. Dann wird das vordere Ende eines nachfolgenden Streifens oder
einer nachfolgenden Tafel stumpf an das Ende des vorher festgeklemmten Streifens
angefügt und dann selbst mittels der Klemmleiste 21 festgeklemmt. Dabei ist der
zugeführte Strom so zu regeln, daß gleiche Druckkräfte wie an der Beschneidevorrichtung
entstehen. Es ist jedoch noch ein anderer Faktor bei der Aufrechterhaltung einer
einwandfreien Aneinanderlage der Stoßenden der Bleche zu berücksichtigen, nämlich
die Temperatur. Selbst wenn man einwandfreie Kanten dadurch erhält, daß das Einklemmen
der Blechenden beim Schweißen unter den gleichen Bedingungen erfolgt wie das Einklemmen
beim Beschneiden, so können die Blechstöße doch von -ihrer genauen Anlage abweichen,
wenn sie ungleiche Temperaturen aufweisen. Werden beispielsweise zwei Tafeln mit
ihren Enden, die längs einer gerade verlaufenden Linie beschnitten sind, eingespannt
und in der Mitte höher als an den Seitenkanten erwärmt, so dehnen sie sich in der
Mitte mehr aus und ein einwandfreies Aneinanderstoßen ist unmöglich, weil die Enden
der Blechtafeln das Bestreben haben, von der geraden Linie abzuweichen und sich
in einer entgegengesetzten Krümmung zu verziehen. Infolgedessen müssen nicht nur
Mittel vorgesehen werden, um die Tafeln beim Schweißen unter den gleichen Bedingungen
wie beim Beschneiden festzuklemmen, sondern man muß auch dafür sorgen, daß eine
Störung dieser Bedingungen durch die Wirkung der Temperatur verhindert wird. Ungleiche
Temperaturen können die Tafeln nicht nur durch den Schweißvorgang an sich erhalten,
sondern auch durch Aufnahme von Wärme in die Teile der Vorrichtung anläßlich einer
früheren Schweißung. Welches auch immer die Art des angewendeten Schweißvorganges
ist, es ist infolge der obigen Einwirkungen notwendig, die Wärmeentwicklung auf
die eigentlichen Tafelenden zu begrenzen und auch das ungleichmäßige Erwärmen oder
Kühlen der Klemmleisten zu verhindern. Es müssen deshalb Mittel vorgesehen werden,
um die Temperatur der Klemmleisten neben den Tafelenden zu regeln.
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Es wurde bereits ausgeführt, daß die unteren Teile der Klemmvorrichtungen
gemäß Fig.4 mit einem Kühlkanal 29 versehen sein können. Die oberen Klemmleisten
2o bzw. 2i sind ebenfalls nahe den Stoßkanten der Bleche mit einem dem gleichen
Zweck dienenden Durchlaß 31 versehen: Zuführungsleitungen für ein Kühlmittel
führen zu den Kanälen 29 und 31. Ein geeignetes Kühlmittel ist Wasser.
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Auf die beschriebene Weise können die Klemmvorrichtungen auf einer
gleichmäßigen Temperatur gehalten werden, so daß das genaue Zusammenpassen der Stoßenden
der Bleche nicht beeinträchtigt und die durch das Schweißen entwickelte Wärme auf
einen dicht neben den Tafelenden liegenden Bereich begrenzt wird.
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Nachdem das Schweißen beendet ist, kann eine Fördervorrichtung 32
nach Aufhebung des Klemmdruckes den Streifen aus der Schweißvorrichtung -herausbewegen
und die Schweißstelle in eine Walzvorrichtung 33 befördern. Dann kann gewünschtenfalls
der
so gebildete Streifen durch die bei 34 dargestellte Vorrichtung aufgewickelt werden.