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Nachformschweißmaschine Die Erfindung betrifft. eine Nachforinschweißmaschine
zum Herstellen von vorzugsweise in sich geschlossenen Nähten an Werkstücken, die
zusammen mit einer Musterform um eine waagerechte Achse drehbar sind, deren Drehung
durch den Stellungsunterschied zwischen zwei Tastern einzuleiten ist, die die Musterform
in Vorschubrichtung einander folgend abtasten und bei denen ein den Brenner und
die Tasteinrichtung tragender Schweißkopf in einer rechtwinklig zur Werkstück-und
Musterformdrehachse liegenden Ebene verschiebbar ist. Es ist bekannt, bdi Schweißmaschinen
die Relativbewegung zwischen der Schweißstelle und dem Schweißkopf mittels einer
angetriebenen Rolle zu erzeugen, deren Lager mit dem Schweißkopf fest verbunden
ist und die auf dem Werkstück oder einer damit starr verbundenen Schablone abrollt.
Dabei sind in der Laufbahn der angetriebenen Rolle auf der Schablone Schalter angeordnet,
um die Drehung des Werkstückes um die feste Achse einzuleiten und zu beendcn, wenn
die Form des Werkstückes eine Drehbewegung erforderlich macht. Durch die Bewegung
des Schweißkopfes
entlang der Schweißnaht wird somit die Drehbewegung
gesteuert. Schalter in der Rollenbahn wurden auch bereits vorgesehen, um die Relativgeschwindigkeit'
zwischen Schweißstelle und Schweißkopf örtlich begrenzt zu verändern, um die Schweißgeschwindigkeit
den von Ort zu Ort sich ändernden Schweißbedingungen anzupassen. Es ist beispielsweise
erforderlich, an Stellen des Werkstückes, an denen viel Wärme von der Schweißstelle
in deren Umgebung abgeleitet wird, die Schweißgeschwindigkeit herabzusetzen. Auch
in uß an Stellen, an denen die Naht stark gekrümmt ist, die Schweißgeschwindigkeit
geändert werden. Das Anbringen und die genaue Einrichtung von Schaltern in der Rollenbahn
auf der Schablone ist zeitraubend. Die Schablone muß überdies eine zum Anbringen
von Schaltern geeignete Gestalt haben. Als Schablone kann nicht einfach ein bereits
geschweißtes Werkstück dienen. Da es in der Natur von Regelvorgängen liegt, daß
die durch den Regelimpuls eingeleitete Bewegungsänderung zeitlich nachhinkt, können
die Schalter nicht an den Stellen der Schablone angebracht werden, an denen die
Bewegungsänderung erfolgen soll; sie müssen örtlich versetzt angeordnet werden.
Durch Schalter läßt sich zudem ein Vorgang nicht stetig, sondern nur stufenweise
regeln.
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Bei Nachformwerkzeugmaschinen ist es bekannt, durch zwei im Abstand
voneinander den Umfang einer Musterform abtastende Fühler, entsprechend dem Stellungsunterschied
dieser Fühler, eine Drehbewegung von Muster und Werkstück einzuleiten. Bei derartigen
Maschinen braucht jedoch die an sich schon geringe Relativgeschwindigkeitzwischen
Werkstück und Werkzeug nicht genau konstant gehalten zu werden. Ferner ist schon
eine Schweißmaschine bekanntgeworden, bei der die Drehung eines zu schweißenden
Werkstückes durch einen Fühlfinger eingeleitet und beendet wird. Bei dieser bekannten
Maschine wird jedoch die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Schweißkopf,
also die Schweißgeschwindigkeit, durch die Drehbewegung gestört. Nur regelmäßig
geformte Werkstücke, deren Schweißnähte nahezu gleiche Krümmungsstellen aufweisen,
lassen sich mit dieser bekannten Maschine schweißen.
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Es sind auch mechanisch gesteuerte Ohmsche Widerstände oder elektromagnetisch
induktive Vorrichtungen bekannt, mit deren Hilfe Bewegungen proportional den Abweichungen
der Taster von ihrer Grundstellung geregelt werden können. Soll etwa eine vom Schweißkopf
aus gesehen konvexe Stelle des Werkstückes geschweißt werden, so fällt ein in der
Bahn der Rolle vorauslaufender Taster um so weiter aus einer Grundstellung, je stärker
das Werkstück gekrümmt ist. Da der Taster vorausläuft, wird die Bewegungsänderung
bereits eingeleitet; ehe die Rolle an der konvexen Stelle eintrifft. Ein Elektromotor,
der vom Taster geregelt wird, hat daher Zeit zum Anlaufen bzw. zu einer Änderung
seiner Drehzahl. Sind die Bahnabstände zwischen der Rolle und den Tastern verstellbar,
so kann die Trägheit der jedem Taster zugehörigen Antriebsvorrichtung berücksichtigt
werden. Da an besonders stark gekrümmten Stellen der Schweißnaht oder beispielsweise
an Stellen, an denen das Werkstück durch Rippen verstärkt ist, die Schweißgeschwindigkeit,
also die Drehzahl der angetriebenen Rolle, geändert werden muß und es auch an derartigen
Stellen erforderlich sein kann, die Leistung der Energiequelle, die zum Schweißen
verwendet wird, den örtlichen Bedingungen anzupassen, werden außerhalb der Bahn
der Rolle anliegende Taster und in den Bahnen dieser Taster an dem Werkstück oder
der Schablone angebrachte Kurven vorgesehen. Die Kurven können leicht versetzt und
von solcher Form gewählt werden, däß auch schwer zu schweißende Stellen ohne äußere
Eingriffe selbsttätig geschweißt werden können.
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Bei Brennschneidmaschinen, bei denen die Werkstücke ortsfest gelagert
sind, ist es zwar schon bekannt, den Brennervorschub mit Hilfe besonderer Kurven
in Abhängigkeit von der Dicke des- zu schneidenden Werkstückes zu regeln. In Zusammenhang
mit der Vorrichtung nach der Erfindung bringt jedoch die Anordnung von Kurven zusätzliche
Vorzüge.
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Die Nachformschweißmaschine gemäß der Erfindung besitzt die geschilderten
Nachteile nicht, denn der Vorschub zwischen Brenner und Werkstück bzw. Tastern und
Musterform erfolgt durch eine den nacheilenden Taster bildende, angetriebene Rolle,
und die durch die Drehung von Werkstück und Muster an den Krümmungen verursachte
bzw. erforderliche Geschwindigkeitsänderung ist durch Änderung der Drehzahl des
die Rolle antreibenden Motors durch einen auf eine Kurve auflaufenden weiteren Taster
auszugleichen. Mit einer solchen Schweißmaschine lassen sich beliebig gekrümmte
Nähte schweißen. Die Relativgeschwindigkeit zwischen Schweißkopf und Schweißstelle
ist vollkommen unabhängig von der Stellung des Fühlfingers, der die Drehbewegung
des Werkstückes um die waagerechte Achse steuert. Dieser Vorzug ist äußerst wichtig,
insbesondere bei neuzeitlichen elektrischen Schweißmaschinen, bei denen der Schweißkopf
mit etwa z m pro Minute entlang der Naht geführt wird.
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An Hand der Abbildung sei die Nachformschweißmaschine gemäß der Erfindung
beispielsweise bei einer elektrischen Lichtbogenschweißmaschine mit dem Hinweis
beschrieben, daß die kennzeichnende Einrichtung auch in Verbindung mit anderen Schweißverfahren,
z. B. dem autogenen Schmelzschweißen verwendbar ist.
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Die durch eine gestrichelte Linie angedeutete Naht des Werkstückes
i, das zusammen mit der damit starr verbundenen Schablone z um eine raumfeste Achse
3 drehbar aufgehängt ist, soll geschweißt werden. Vom Werkstück i und der Schablone
a sind nur Ausschnitte dargestellt. Der Schweißkopf q. ist auf der Horizontalschiene
5 und entlang der Vertikalschiene 6 zweidimensional beweglich. Auf der Schablone
a läuft die Rolle 7, die durch den Motor 8 angetrieben wird. Motor io dreht das
Werkstück i und die Schablone 2 um die
Achse 3, damit die durch
den Berührungspunkt von Rolle 7 und Schablone :2 gedachte Tangentialebene praktisch
horizontal ist, so daß die Schweißstelle 9 immer horizontal liegt und das Schweißbad
nicht auslaufen kann. Die Fühler i i und 12 steuern über den Motor io die Drehbewegung
des Werkstückes i um die feste Achse 3. Fühler 13 läuft außerhalb der Bahn von Rolle
7 und wird durch die auf die-Schmalseite der Schablone 2 gesetzte Kurve 14 aus seiner
Normallage abgelenkt; Fühler 13 steuert über Motor 8 die Drehzahl von Rolle 7, also
die Schweißgeschwindigkeit. Von den Fühlern beeinflußte, z. B. an sich bekannte
elektromagnetisch induktiv wirksame Regelglieder gestatten die Drehzahlen der Motoren
8 und io proportional den Abweichungen a bzw. b, also stetig zu regeln.
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Der Schweißkopf 4. ist in einer Stellung dargestellt, die er von links
nach rechts auf der Horizontalschiene 5 entlanggleitend erreicht hat. Der Schweißkopf
.4 ist dabei ausschließlich durch die angetriebene Rolle 7 bewegt worden. Motor
io war in Ruhe, da der Fühler i i in der gleichen Höhe wie die Rolle 7 geblieben
ist. In der Stellung, die in der Abbildung dargestellt ist, hat der Schweißkopf
eine stark gekrümmte Stelle der Schweißnaht erreicht. Der Fühler i i ist um die
Strecke a gefallen und leitet über das zugehörige Regelglied 15 und den Motor io
die Drehbewegung von Werkstück i und Schablone 2 um die raumfeste Achse 3 ein. Die
Drehgeschwindigkeit ist proportional der Strecke a; sie ist also auch von der Krümmung
abhängig. Da sich Werkstück i und Schablone 2 nun entgegen dem Uhrzeigersinn drehen
werden und Rolle 7 auf der Schablone :2 weiterrollt, wird der Schweißkopf 4. mit
der Schiene 5 angehoben und zugleich auf dieser nach links verschoben werden, während
die Lagerung der Schiene 5 auf der Schiene 6 auf dieser aufwärts gleiten wird. Die
Horizontal-und die Vertikalbewegung des Schweißkopfes werden also ausschließlich
durch die Drehung der Schablone und der auf dieser ununterbrochen weiterlaufenden
Rolle 7 bewirkt. Wird der Abstand des Fühlers i i und von der Rolle 7 einstellbar
gemacht, so kann die Zeitkonstante des Fühlers mit Verstärker und die Trägheit der
bei der Drehung um die Achse 3 bewegten Massen berücksichtigt werden. Gleichzeitig
wird Fühler 13 um die Strecke b ausgelenkt und ändert über sein Regelglied 15 die
Drehzahl von Motor 8 und von Rolle 7.
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Der Fühler i2 erfüllt dieselben Aufgaben wie Fühler i i, wenn ein
Werkstück geschweißt und ein neues Werkstück 2 eingesetzt worden ist und die Bahn
in umgekehrter Richtung durchlaufen werden soll. Der Schweißkopf 4 braucht dann
nicht wieder in seine Ausgangslage zurückbewegt zu werden, ehe das neue Werkstück
geschweißt werden kann.
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Um die Abbildung nicht unübersichtlich zu machen, sind ein weiterer
Fühler und weitere Kurven zum Regeln der Schweißstromstärke nicht dargestellt.