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Maschine zum Anschweißen von metallischen Stäben oder Bolzen an gekrümmte
oder ebene Flächen aus Metall Das Anschweißen von Stäben oder Bolzen an eine Unterlage
mit Hilfe des Widerstandsschweißverfahrens ist unter anderem bei der Herstellung
von Dampfkesselausrüstungen üblich, indem beispielsweise eine große Anzahl Stäbe
konzentrisch an ein Stahlrohr angeschweißt werden, um seine Wärmeleitfähigkeit zu
vergrößern. Hierbei ist es von großem Vorteil, wenn man bei der Herstellung der
Stäbe von einem Draht in Ringform ausgehen kann. Um dies zu ermöglichen, sind erfindungsgemäß
eine Vorrichtung zum Richten des von einem Ring zugeführten drahtförmigen Werkstoffes,
eine als Zugvorrichtung ausgebildete Greif-und Schneidzange und eine Klemm- und
Schweißzange als zusammenarbeitende Maschineneinheit vorgesehen, die, wenn sie in
mehrfacher Ausführung vorhanden ist, eine Vielfachschweißmaschine bildet. Die Schweißmaschine
ist hierbei so ausgebildet, daß ein und dieselbe Einrichtung den Draht ergreift,
in die Schweißbacken einführt; durch ein Richtwerk zieht, auf die richtige Länge
abschneidet und ein Gleiten des Drahtes zwischen den Schweißbacken dadurch verhindert,
daß sie den Schweißdruck aufnimmt: Dadurch, daß man alle diese Vorgänge und auch
die Schweißung selbst mit einer einzigen, gedrängt zusammengebauten Einheit durchführt,
schafft man die Möglichkeit, daß eine in weiten Grenzen schwankende Anzahl von Einheiten
um einen beispielsweise rohrförmigen Körper angeordnet oder nach Auswechseln der
Backen zum Anschweißen von Stäben an Blechen verwendet werden kann. Man gewinnt
weiter hierdurch
eine große Vielseitigkeit beim Ansetzen der Schweißvorrichtungen
an weitgehend verschiedene Ausführungsformen der Werkstücke, wodurch die Wirtschaftlichkeit
der Maschinenausrüstung in hohem Maße gesteigert wird. Ein anderer, sehr großer
Vorteil besteht darin, daß die Schweißengen aller Einheiten auf einmal ausgeführt
und zentral gesteuert werden.
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Beim Anschweißen von Stäben an Blech wird die Schweißeng von beiden
Seiten mit zwei oder mehreren einander gegenüberstehenden Einheiten ermöglicht,
in welchem Fall ein besonderer federnder Hilfskontakt neben der oberen Schweißbacke
und isoliert von dieser angeordnet wird. Hierbei ergeben bei entsprechendem Anschluß
des zugehörigen Transformators die beiden an der Backe bzw. an dem Hilfskontakt
angeschlossenen -Pole des Transformators eine Serienschweißung mit der gegenüber
angebrachten Einheit. Dies geschieht ohne die bei der Serienschweißung mit einem
Transformator sonst unvermeidlich großen induktiven Verluste infolge der in den
Stromkreis eingeschalteten Eisenmasse. Die Hilfskontakte liegen bei geringer Blechstärke
vorteilhaft einander gegenüber, so daß der Strom direkt durch das Blech fließt.
Wenn die Schweißeng in der Nähe der Blechkante erfolgt, müssen die Hilfskontakte
außerhalb der Blechkante miteinander Kontakt haben. Hierdurch wird beträchtlich
an Schweißleistung gespart.
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Beim Schweißen an Rohren erfolgt dagegen reine Serienschweißung zwischen
zwei Einheiten, die nicht einander diametral gegenüberliegen müsen. Beim Anschweißen
an Rohre werden die einzelnen Vorrichtungen vorteilhaft auf einem Ring mit dem Rohr
im Mittelpunkt montiert, wodurch jede Vorrichtung leicht längs des Umfanges verschiebbar
wird. Die erforderliche radiale Verstellung bei jeder Einheit ist im folgenden beschrieben.
Die Einstellung der Schweißvorrichtung wird hierdurch denkbar einfach.
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Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist im
folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigt Fig. i und 2
eine Schweißeinheit von der Seite und von oben, Fig. 3 und 4 die Ausführung der
Vorderseite der Schweißbacken beim Schweißen von Stäben, Bolzen öd. dgl. an eine
gekrümmte bzw. ebene Fläche und Fig. 3 und 6 schematisch eine Ausführungsform eines
mechanischen Gerätes zur Begrenzung der Bewegung der Greif- und Schneidzange in
Schneidrichtung während des Vorschubs.
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Die Schweißeinheit gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus
einer Greif- und Schneidzange i mit Schneiden 2 und Schenkeln 3 und aus einer Schweißzange
4 mit Backen 5 und 6 sowie Armen 7 und B. Diese Teile sind in der unten beschriebenen
Weise an einer hohlen Kolbenstange9 befestigt, die in einem Zylinder io gleitet.
Der Zylinder io ist auf einem längs einer festen Unterlage i 1 verstellbaren Träger
12 befestigt. i Das Ausgangsmaterial für die Schweißung ist der Draht 13, der von
einer nicht gezeigten Haspel über ein Richtwerk 14, durch die Kolbenstange 9, die
Schneiden 2 und die Schweißbacken 5 und 6 gegen das Werkstück 15 herangeführt wird.
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Die Schenkel 3 der Greif- und Schneidzange i sind auf einem Zäpfen
16 auf der Kolbenstange 9 gelagert. Die Schenkel: 3 werden durch die Kolbenstangen
18 bewegt, die gelenkig an der hohlen Kolbenstange 9 in Zapfen i9 gelagert sind.
Der eine Arm 7 der Schweißzange 4 ist verschiebbar auf der höhlen Kolbenstange g
angeordnet und gegen diese isoliert. Der Draht wird zwischen der Schweißbacke 5
am Arm 7 und der Schweißbacke 6 am Arm 8 eingespannt, welch letzterer drehbar in
einem Zapfen 2o im Arm 7 gelagert ist. Am Arm 8 ist ein Zylinder 21 mit einer Kolbenstange
22 drehbar gelagert, der seinerseits im Oberteil des Armes 7 drehbar gelagert ist.
Durch 23 sind Anschlüsse für das Druckmittel angedeutet, die zu einem zentralen,
nicht gezeigten Steuerteil führen. 24 ist der Schweißtransformator und 31 ein Hilfskontakt,
der beim Anschweißen an ebene Flächen verwendet wird.
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In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage
gezeigt, die die Einzelteile unmittelbar nach dem vollendeten Anschweißen eines
Stabes 13' einnehmen.
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Durch Druckluft oder ein anderes geeignetes Druckmittel werden die
Kolben der Zylinder 17 und der Zylinder 21 so beaufschlagt, daß die Schneiden 2
an der Greif- und Schneidzange i und die Schweißzange 4 geöffnet werden. Hierauf
wird Druckluft oder ein anderes geeignetes Druckmittel in den Zylinder io eingelassen,
so daß die hohle Kolbenstange g und mit ihr das ganze aus der Greif- und Schneidzange
i und der Schweißzange 4 bestehende Einrichtung nach rechts (gemäß der Zeichnung)
eine Strecke geführt wird, die der gewünschten Länge des Stabes entspricht. Die
bereits an das Werkstück angeschweißten Stäbe werden nun von dem Arm 7 und dessen
Schweißbacke freigegeben, so daß das Werkstück 15 nach unten um eine Strecke geführt
werden kann, die der gewünschten Teilung zwischen den Stäben entspricht. In Abänderung
kann auch das Werkstück fest sein und die Schweißvorrichtung eine entsprechende
Strecke gehoben werden. Hierbei gleiten die offenen Schneiden 2 und die Schweißbacken
5 und 6 über den aus der hohlen Kolbenstange g herausragenden Draht 13. Wenn die
Kolbenstange 9 ihre rechte Endlage erreicht hat, wird Luft unter niedrigem Druck
in die Zylinder 17 und den Zylinder 21 eingelassen, wobei die Schneiden 2 und °
die Schweißbacken 5 und 6 den Draht mit mäßigem Druck umgreifen. Nun wird Druckluft
in den Zylinder io in der Weise eingelassen, daß die Kolbenstange 9 sich nach links
bewegt, wobei die genannten Schneiden und Schweißbacken den Draht mit sich ziehen,
bis dieser Kontakt mit dem Werkstück macht. In diesem Augenblick wird der Druck
in den Zylindein
17 und im Zylinder 21 erhöht, wobei die Backen
der Schweißzange 4 den Draht mit hohem Druck festspannen; die Schneiden 2 schneiden
den Draht ab, so daß ein Stab von gewünschter Länge erhalten wird. Nun wird der
Schweißstromkreis eine vorbestimmte Zeitgeschlossen, und der Schweißstrom wird von
dem einen Pol des Transformators 24 durch Stromleiter 25 und den Arm 8 an den Stab
und durch das Werkstück 15 und zurück zum anderen Pol des Transformators geführt.
Nachdem die Schweißung beendet ist, wird der Arbeitsvorgang in der oben beschriebenen
Weise wiederholt.
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Der Zeitverlauf der einzelnen Operationen wird automatisch durch einen
Impulsgeber gesteuert, beispielsweise durch eine mechanisch oder in anderer Weise
angetriebene rotierende Nockenscheibe, die in der richtigen Reihenfolge die Ventile
auf den verschiedenen Zylindern und die Kontaktoren für den Schweißstrom betätigen.
Dieser Impulsgeber kann für eine Mehrzahl Schweißeinheiten gemeinsam sein und wird
zweckmäßigerweise von demselben Motor angetrieben, der den Vorschub in eine neue
Schweißlage bewirkt.
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Es ist vorteilhaft, die einzelnen Arbeitsvorgänge so einzustellen,
daß der Draht abgeschnitten wird, bevor er in Berührung mit dem Werkstück kommt,
wobei der abgeschnittene Stab 13' bei fortgesetzter Bewegung gegen das Werkstück
beim Schweißen in einem kleinen Abstand von dem stillstehenden Draht 13 zu liegen
kommt. Hierdurch wird verhindert, daß Streuströme von dem Stab 13' auf den Draht
13 übergehen.
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Anstatt, wie oben beschrieben, die Zylinder 17 und den Zylinder 21
erst mit niedrigem Druck zu füllen, der es den Schneiden 2 und den Schweiß-' backen
5 und 6 ermöglicht, den Draht 13 zu fassen und an das Werkstück heranzuführen, um
darauf, wenn hoher Druck in die Zylinder 17 und den Zylinder 21 eingelassen wird,
den Draht abzuziehen, können die Zylinder 17 mit je einer mechanisch wirkenden Steueranordnung
versehen sein, die vollen Druck in den Zylindern 17 und auch im Zylinder 21 auch
während des Verschiebens des Drahtes selbst ermöglicht. Durch diese Steueranordnungen
wird die Bewegung der Schenkel 3 teils so geregelt, daß die Schneiden 2 nur in eine
bestimmte einstellbare Tiefe des Drahtes während des Vorziehens eindringen, teils
so, daß sie den Draht abschneiden, nachdem der Vorschub ganz oder teilweise beendet
ist. Da man gemäß dem Vorstehenden einen Abstand zwischen dem abgeschnittenen Stab
und dem Draht zu erzielen wünscht, wenn der Schweißstrom eingeschaltet wird, soll
der ganze Vorschub sich aus der Summe von Stablänge, Abstand und dem bei der Schweißung
verbrauchten bzw. aufgestauchten Teil des Stabes zusammensetzen.
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Ein Beispiel einer Ausführung dieser Steueranordnung ist in Fig. 5
und 6 dargestellt. Auf dem Zylinder io ist eine in axialer Richtung beispielsweise
mit Stellschrauben 27 verschLebbare Hülse 26 (Anschlag) angeordnet, diie gabelförmige
Arme 28 trägt, die sich- parallel mit der Kötbenstange 9 gegen die Zylinder
17 erstrecken, so daß diese zwischen den Armen 28 frei beweglich sind. Die
letzteren haben Gleitflächen 29. Die Zylinder 17 sind mit einstellbaren Gleitstücken
30 versehen, die auf den Gleitflächen 29 gleiten. Wenn die Greif-und Schneidzange
i sowie die Schweißzange 4 (Fig. i) sich nach vorwärts bewegen (nach links in der
Zeichnung), wird die Bewegung der Zylinder 17 so begrenzt, daß die Schneiden 2 nur
in eine gewisse vorbestimmte Tiefe in den Draht eingreifen. Wenn die Zangen i und
4 eine vorbestimmte Lage erreicht haben, verlassen die Gleitstücke 3o die Gleitflächen
29, so daß die Schenkel 3 auseinandergehen und der Draht infolge des auf die Zylinder
27 wirkenden vollen Druckes abgeschnitten wird. Die Steuereinrichtungen können so
eingestellt werden, daß der Draht abgeschnitten wird, bevor der abgeschnittene Stab
13' das Werkstück berührt, wie oben erwähnt wurde.
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Die geschlossenen Schneiden der Greif- und Schneidzange i bilden bei
fortgesetzter Bewegung ein sehr vorteilhaftes Widerlager für den abgeschnittenen
Stab 13'.
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Zweckmäßige Ausführungsformen der Schweißzarge 4 mit Schweißbacken
5 und 6 zum Schweißen von Stäben an Rohre oder an eine gekrümmte Fläche bzw. an
ein ebenes Blech zeigen die Figuren 3 und 4, die Ansichten in Richtung der Pfeile
längs der Linie A-A in Fig. r darstellen. Der Arm 7 (Fig. 4) wird in beiden Fällen
so ausgeführt, daß er nicht mit den bereits geschweißten Stäben in Berührung kommt.
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Beim Schweißen von Stäben an ein ebenes Blech wird der obere Arm 8
der Schweißzange 4 zweckmäßigerweise mit einem von diesem isolierten Hilfskontakt
versehen (schematisch durch 31 angedeutet), der federnd an dem Werkstück anliegt
und an den anderen Pol des Transformators 24 angeschlossen ist, so daß er die Rückleitung
des Schweißstromes bildet. Eventuell kann der Hilfskontakt 31 beweglich befestigt
werden, federbelastet oder von einem Druckzylinder' zur Erzielung des erforderlichen
Kontaktdruckes becinflußt, auf dem Transformator oder auf einem anderen Teil der
Vorrichtung anstatt an dem Arm B. Beim Schweißen von einem oder mehreren Paaren
gegenüberstehender Stäbe von beiden Seiten des Bleches werden die Hilfskontakte
so angeordnet; daß sie einander gegenüber mit dem Werkstück Kontakt machen. Hierdurch
wird eine Serienschweißung einer Schweißeinheit mit einer gegenüberliegenden Schweißeinheit
erzielt, vorausgesetzt, daß die Polarität des Transformators der letzteren entgegengesetzt
ist. Die Hilfskontakte 31 werden außerdem so angeordnet, daß sie direkt außerhalb
des Bleches miteinander Kontakt machen, wenn die Stäbe nahe der Blechkante angeschweißt
werden. Zweckmäßigerweise werden die Schweißbacken so ausgeführt, daß sie beim Übergang
vom Schweißen an eine ebene Fläche zum Schweißen an eine gekrümmte Fläche oder umgekehrt
leicht ausgewechselt werden können.
Um die Länge der Stäbe verändern
zu können, müssen die Schrauben 32 auf dem Arm 7 der Schweißzange 4 gelockert und
die Zange 4 nach rechts oder links verschoben. werden, je nachdem ob kürzere oder
längere Stäbe gewünscht werden, worauf die Einrichtung in der neuen Lage festgespannt
wird. Durch Lockern der Schrauben 33 auf der Unterlage i i kann der Träger 12 mit
dem Zylinder io in entsprechendem Maß verschoben werden. Die rechte Wand des Zylinders
io kann außerdem in axialer Richtung durch die Mutter 34 stellbar sein zur Begrenzung
der Rückbewegung der Einrichtung, wodurch die erforderliche Druckmittelmenge auf
ein Mindestmaß beschränkt werden kann. Eventuell muß die Schweißeinheit durch eine
Vorrichtung ergänzt werden, die den Draht 13 nach dem Abschneiden festhält.