NO317183B1 - Apparat for friksjonssveising (FSW) - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for friksjonssveising {FSW), omfattende en sveisesammenstilling, et arbeidsbord som støtter arbeidsstykket eller arbeidsstykkene som skal sveises, og minst ett klemmemiddel for å klemme arbeidsstykkene til hverandre og/eller til arbeidsbordet eller arbeidsstykket til arbeidsbordet, respektive, under sveising.

Definisjonen friksjonssveising (FSW) henviser til en sveisemetode hvor arbeidsstykkene som skal sammenføyes plastifiseres langs deres sammenføyningsskjøt ved tilførsel av friksjonsvarme fra en roterende sveisesonde som beveges langs skjøten mellom arbeidsstykkene mens den på samme tid presses mot arbeidsstykkene. Som beskrevet i WO93/10935 og W095/26254 bør sveisesonden fremstilles av et materiale som er hardere enn arbeidsstykkene, og under sveising bør arbeidsstykkene være fast festet relativ til hverandre og til arbeidsbordet. I så henseende skiller denne teknikken seg fra konvensjonell friksjonssveising hvor friksjonsvarmen utvikles av den relative bevegelsen til arbeidsstykkene ettersom de presses sammen, dvs. friksjonsvarmen frembringes kun av de to komponentene som skal skjøtes sammen. Ifølge de ovenfor nevnte publikasjonene anvendes denne sveiseteknikken for sveising av ulike sammenpassende materialer, så som plastikk, metall, etc. innenfor ulike anvendelsesområder, f.eks. for å sammenføye arbeidsstykker, for å reparere sprekker i et arbeidsstykke, osv. Ut-formingen av sveisesonden bestemmes f.eks. av materialet som skal sveises og av den bestemte anvendelsen.

I fremstillingen av skip, jernbanevogner, broer, olje-plattformer osv. er profilseksjoner av ekstrudert aluminium eller aluminiumslegeringer viktige som bygningskomponenter med bakgrunn i korrosjonsmotstand, lette vekt, osv. På grunn av at dimensjonene til profilseksjonene som produseres i dag ved ekstruderingsteknikker er forholdsvis små og på grunn av at sveisemetodene som for tiden anvendes for å skjøte sammen profilseksjoner av aluminium ikke gir et fullstendig tilfredsstillende resultat med hensyn til styrke, overflate, og deformasjon, har ikke aluminium opp-nådd mer enn begrenset anvendelse, til tross for de ovenfor nevnte fordelene som dette materialet innehar.

Ved isteden å anvende friksjonssveiseteknikk frembringes en sveiseskjøt hvor den nedre overflaten har en fin og glatt overflate, som resulterer i få områder med konsen-trert belastning. I tillegg er skjøtens styrke som frembringes ved denne sammenføyningsmetoden nesten lik til den til basismaterialet. Et problem som oppstår ved anvendelse av sveiseteknikken ifølge det ovenfor nevnte patentet for å skjøte sammen profilseksjoner av aluminium er at i prinsippet må sveisesonden strekke seg hele veien gjennom skjøten mellom arbeidsstykkene som skal sveises sammen for å sikre at den resulterende skjøten vil strekke seg fra de øvre overflatene til arbeidsstykkene til de nedre overflatene. Imidlertid på grunn av plastifiseringen under sveiseoperasjonen, vil aluminium innta det samme utseende som den øvre overflaten til arbeidsbordet, med det resultat at et spor dannet i arbeidsbordets overflate vil vises som en projeksjon i den nedre overflaten til panelet. For å frembringe en gjennomgående skjøt, må sveisesonden i prinsippet strekke seg vertikalt gjennom hele skjøten, med den tilhørende betraktelige risiko at den øvre overflaten til arbeidsbordet vil komme i kontakt med sveiseverktøyet og med det utsettes for overflateskader, f.eks. i form av spor. For å unngå skade på den øvre overflaten mens på den samme tid å sikre at den resulterende skjøten i prinsippet er en gjennomgående skjøt må avstanden fra sveisesonden til arbeidsborden, spesielt den øvre overflaten, holdes på et minimum. Den akseptable avstanden fra den nedre enden til sveisesonden til den øvre overflaten til arbeidsbordet bestemmes ut fra materialet som skal sveises sammen, og med f.eks. en aluminiumslegering med typebestemmelse 5083 er avstanden opptil ca. 0,2 mm, med en toleranse på ca. + 0,1 mm.

På grunn av denne avstandens små dimensjonene kan toleranseområdet i henhold til variasjonene i tykkelse til profilseksjonene av aluminium overstige denne avstanden ved noen anvendelser, med det resultat at langs noen områder slutter den frembrakte skjøten å være en gjennomgående skjøt og at langs noen områder av skjøten i det produserte panelet fremvises uønskede fremspring på den nedre overflaten på grunn av uønskede spor på den øvre overflaten til arbeidsbordet. Det er likeledes vanskelig å produsere komponentene som omfattes i et friksjonssveiseapparat med en tilstrekkelig grad av stivhet for å sikre at kreftene som er involvert i sveiseoperasjonen ikke forårsaker at komponentene bøyes utover i en grad som går utover det akseptable avstandstoleranseområdet. Dette forholdet er spesielt vanskelig å oppnå når forholdsvis store arbeidsstykker med en lengde utover ca. 4 m og en bredde på ca. 0,5 m skal sveises sammen.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å frembringe et apparat for friksjonssveising (FSW). Dette apparatet muliggjør at to arbeidsstykker kan sveises sammen på en slik måte at skjøten i sluttproduktet i prinsippet er en gjennomgående skjøt og er glatt og jevn, også på overflatene til arbeidsstykkene som støter mot arbeidsbordet under sveising, for å sikre at den resulterende skjøten har en høy styrkegrad. Dette formålet oppnås også i tilfellet med å sveise sammen forholdsvis store arbeidsstykker og/eller arbeidsstykker som fremviser en viss variasjon i tykkelse.

Dette formålet oppnås ifølge den foreliggende oppfinnelse ved hjelp av et apparat for friksjonssveising (FSW) av typen som definert i innledningen og som er karakterisert ved at den også omfatter en anordning for å regulere posisjonen til sveisesammenstillingen vertikalt, dvs. i en høyderetning, relativ til arbeidsbordet under bevegelse av sveisesammenstillingen i en langsgående retning langs sveiseskjøten som dannes under sveising, for å frembringe en optimal avstand mellom arbeidsbordet og sveisesammenstillingen.

Fordi apparatet også omfatter en anordning for å regulere posisjonen til sveisesammenstillingen vertikalt relativ til arbeidsbordet under sveising, er det mulig å opprettholde en optimal avstand fra sveisesammenstillingen til arbeidsbordet under hele sveisingen, til tross for varia-sjoner i tykkelsen til arbeidsstykkene og/eller utilstrekkelig stivhet til apparatets komponenter, slik at en skjøt som i prinsippet er en gjennomgående skjøt med en glatt og jevn nedre overflate produseres hver eneste gang.

Anordningen for å regulere avstanden omfatter foretrukket en måleanordning for å måle endringer i avstanden i en høyderetning mellom sveisesonden og arbeidsbordet som stiger under sveising, og en høydereguleringsanordning for å regulere sveisesammenstillingens posisjon relativ til arbeidsbordet som en funksjon av nevnte avstandsendringer.

F.eks. ordnes måleanordningen for å måle avstandsendringene ved å måle avstanden mellom sveisesammenstillingen og en målebjelke som ikke er koblet til sveisesammenstillingen eller arbeidsbordet.

Måleanordningen kan f.eks. støttes av en måleholder som er koblet til et i prinsippet stivt eller ikke helt stivt arbeidsbord og som er ordnet for å måle avstandsendringene ved å måle avstanden til et referanseeleraent anordnet på sveisesammenstillingen.

F.eks. ordnes måleanordningen til å måle avstandsendringene ved suksessivt å måle avstanden vertikalt fra sveisesammenstillingen til arbeidsbordet, hvor måleanordningen foretrukket omfatter en laser avstandsmåler som er anordnet på sveisesammenstillingen.

Måleanordningen kan ordnes til å måle avstandsendringene ved å måle endringene i tykkelse til arbeidsstykket eller arbeidsstykkene i langsgående retning, kombinert ved å måle avstandsendringene i høyderetningen mellom sveisesammenstillingen og arbeidsstykket/arbeidsstykkene som stiger under sveising. I dette tilfellet omfatter måleanordningen foretrukket en tykkelsesmåler og en enhet for suksessivt å måle og/eller registrere avstandsendringene mellom sveisesammenstillingen og arbeidsstykket/arbeidsstykkene .

Tykkelsesmåleren kan anordnes i forbindelse med sveisesammenstillingen og omfatte en ultralydmåler, eller anordnes separat fra sveisesammenstillingen.

Den ovenfor nevnte enheten kan omfatte målemidler, så som en laser avstandsmåler, anordnet på sveisesammenstillingen .

Den ovenfor nevnte enheten kan omfatte registrerings-midler koblet til høydereguleringsanordningen og ordnet til å følge de øvre overflatene til arbeidsstykkene eller- den øvre overflaten til arbeidsstykket under sveising.

Registreringsmidlene kan omfatte føringsruller.

Målemidlene kan f.eks. kobles til de ovenfor nevnte klemmemidlene og klemmemidlene og sveisesammenstillingen kan ordnes slik at de støttes av en felles støtte, og i dette tilfellet kan tykkelsesmåleren og måleenheten omfatte en felles måleanordning, så som en posisjonssensor.

Nevnte anordning regulerer foretrukket posisjonen til sveisesammenstillingen relativ til den øvre overflaten til arbeidsbordet.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives detaljert med henvisning til de vedlagte tegninger som illustrerer ulike utførelser av apparatet ifølge oppfinnelsen, hvori: Fig. 1 viser et riss av en første utførelse av et apparat for friksjonssveising (FSW) ifølge oppfinnelsen. Fig. 2a viser et forstørret riss av en sveisesonde som danner en del av apparatet. Fig. 2b viser et delvis tversgående forstørret snitt av en høyderegulerende anordning som danner deler av apparatet. Fig. 3 viser et riss av en andre utførelse av apparatet. Fig. 4 viser et riss av en tredje utførelse av apparatet. Fig. 5 viser et riss av en fjerde utførelse av apparatet . Fig. 6 viser et riss sett forfra av en femte utførelse av apparatet. Fig. 7 viser et riss av en sjette utførelse av apparatet.

Anlegget som vises i fig. 1 er tilpasset til å sveise sammen ekstruderte seksjoner av aluminiumsprofiler 1 for å danne et aluminiumspanel 3. Uttrykket aluminium anvendes heri for å henvise enten til rent aluminium eller en aluminiumslegering eller et annet metall, så som magnesium. Antallet seksjoner av aluminiumsprofiler som skal sveises sammen bestemmes av bredden til angjeldende profilseksjon, som f.eks. kan ha en bredde på 300 mm og en lengde på 12 m, og av den ønskede bredden til det ferdige panelet. Fremstillingen utføres ved å sveise nye seksjoner av aluminiumsprofiler til den marginale kanten på høyresiden til den etterfølgende profilseksjonen, som illustrert i fig. 1, denne etterfølgende profilseksjonen er til gjen-gjeld tidligere sveiset til den høyre marginale kanten til den foregående profilseksjonen. Med andre ord, bredden til seksjonen av aluminiumsprofil som fremstilles øker med bredden til en profilseksjon i hver separate sveise-operasjon.

Ifølge eksemplet som vises i fig. 1 øker platen 3 som fremstilles med en seksjon av aluminiumsprofil 2, bestå-ende, ved slutten av den pågående sveiseoperasjonen, av fem seksjoner av aluminiumsprofiler. Etter sveising forskyves • platen til venstre, som fig. 1 viser, ved en mellomliggende kjedetransportør 14, over en avstand som tilsvarer bredden til den angjeldende profilseksjonen. På samme tid innføres en ny seksjon av aluminiumsprofil ved hjelp av innførings-midler 4 0 som er ordnet for forskyvning langs bjelker 41. Sistnevnte er fast festet til apparatets maskinramme 50.

Under sveising holdes seksjonen 2 av aluminiumsprofil og det halvferdige aluminiumspanelet 3 sammen og festes til arbeidsbordet 7 med klemmemidler 5 og 6, respektive. Klemmemidlene 5 og 6, respektive, omfatter triangelformede trykkelementer som via armer 8 og 9, respektive, presses til en kontaktposisjon med de respektive arbeidsstykkene 2 og 3 under sveising, ved hjelp av trykksylinderenheter 10 og 11, respektive. Trykksylinderne 10 og 11 er koblet til arbeidsbordet 7 og til maskinrammen 50, respektive. Klemmemidlene er "anordnet i par ordnet for kontakt langs kantene til skjøten mellom arbeidsstykkene. Avstanden mellom senterlinjene til to tilstøtende par er ca. 500 mm i dette eksemplet. På grunn av den reduserte plassen som er til-gjengelig, drives hvert trykkelement 5 av separate trykk-sylindre 10 hvori to tilstøtende trykkelementer 6 drives av en felles trykksylinder 11 via armen 9. For dette formålet har armen en U-form og trykkelementene kobles til bena til den U-formede armen og trykksylinderne til sideflaten der-av. I dette tilfellet omfatter arbeidsbordet et stasjonært, horisontalt maskinbord 7a hvorpå en støtteskinne 7b er fast festet.

Skjøten mellom profilseksjonen 2 og platen 3 er ordnet innrettet med senterlinjen til en støtteskinne. Arbeidsstykkene ordnes ikke rett på maskinbordet men på støtte-skinnen innført mellom bordet og arbeidsstykket, og er kun et sikkerhetstiltak, da det er betraktelig enklere å bytte den forholdsvis lille støtteskinnen i forhold til hele maskinbordet, skulle den øvre overflaten utsettes for skade under fremstillingen av panelet. Aluminium er et veldig bløtt metall og plastifiseringen under sveisingen forårsaker at det tilpasser seg en lik form som støtteskinnens øvre overflate, og derfor vil en nedtrykning i den øvre overflaten gjengis i form av utstikkende formasjoner på den nedre overflaten til panelet. Det ferdige aluminiumspanelet ville derfor ikke innfri de bestemte kvalitetsstandarder.

Sveising utføres ved hjelp av en sveisesammenstilling

i form av en sveisesonde 12 og en roterende spindel 13. Som fig. 2a viser omfatter sveisesonden et sylindrisk legeme

12a med en sylindrisk tapp 12b tilkoblet hvor omkretsen er mindre enn den til sondelegemet. På grunn av denne sammenstillingen vil den nedre delen av det sylindriske legemet

stikke frem utenfor den øvre delen til tappen. I det følg-ende skal den nedre delen av legemet henvises som skulderen til legemet og som tegningen viser støter skulderen mot den øvre overflaten til panelet 3 og til profilseksjonen i sveisesondens normalposisjon. Sveisesondelegemet og tappen kan utformes f.eks. på en måte som fremgår fra én av utfør-.eisene som vist i WO93/10935 eller W095/26254. Den øvre delen av legemet 12a er koblet til den roterende spindelen 13 som drives av en drivenhet, ikke vist, så som en driv-motor. Spindelen støttes av en føringsenhet 14 ved hjelp av høydereguleringsanordningen 60. Føringsenheten 14 omfatter en øvre del 14a og en nedre del 14b, hvor den øvre delen er koblet til den nedre delen for å kunne forskyves lateralt relativ til den sistnevnte. Føringsenheten føres langs arbeidsstykkene 2 og 3, drevet av drivenheten, ikke vist. For å sikre at sveisesonden plasseres i den samme posisjonen relativ til kantene til arbeidsstykkenes skjøt langs hele skjøten, anordnes føringsenheten 14 til arbeidsbordet 7 ved hjelp av to føringssko 15a og 16a, som hver føres langs føringsskinner 15b og 16b ordnet på arbeidsbordet. Denne oppstillingen frembringer en rettlinjet bevegelse relativ til arbeidsbordet.

Fig. 1 viser også et avstandsstykke 17 som er fast festet til holderne 18. En trykksylinderenhet 19 forskyver hver holder fra en uvirksom posisjon, (vist med heltrukne linjer), i en posisjon hvor avstandsstykket er atskilt fra støtteskinnen, til en posisjon i kontakt (vist med strek og prikklinjer), hvori avstandsstykket ordnes på toppen av støtteskinnen. I denne stillingen strekker avstandsstykket seg langs hele bakstykket og derfor avgjøres antall holdere av lengden til støtteskinnen, som i dette tilfellet er ca. 16 m, og i det viste eksemplet er det frembrakt seks holdere.

Som fig. 2b viser omfatter høydereguleringsanordningen 60 reguleringsmidler, ikke vist, ordnet for å regulere inn- . stillingen til spindelen vertikalt relativ til den øvre delen 14a til føringsenheten ved hjelp av en innstillings-enhet 61. Den sistnevnte kan f.eks. omfatte en tannstang 62 og et tanndrev 63 anordnet på den øvre delen 14a og drevet av en servomotor, ikke vist på denne tegningen.

Som fig. 1 også viser er en måleanordning 70 fast festet på den øvre delen til spindelen 13. Denne måleanordningen kan f.eks. omfatte en laser avstandsmåler. En stasjonær ordnet utliggende målebjelke 71 som støttes av separate støtter og som rager over hele arbeidsbordet i en langsgående retning, anvendes som referansemiddel for måleanordningen 70, hvor sistnevnte ordnes vertikalt nedenfor målebjelken. Ved suksessiv måling, under sveising, av avstanden fra måleanordningen til målebjelken, som ikke på-virkes av friksjonssveisingen, oppnås en måling som repre-senterer den endrede posisjonen, i bevegelsesretningen til sveisesammenstillingen, til spindelen og til sveisesonden koblet til spindelen relativ til den øvre overflaten til arbeidsbordet 7. Med uttrykket suksessiv måling menes det heri å definere en vedvarende eller periodisk måleprosess. Den vertikalt endrede posisjonen til sveisesonden, forårsaket av utbøyningen til sveisesammenstillingen som et resultat av de involverte kreftene i sveiseoperasjonen, kan så måles. Måleanordningen 70 er koblet til reguleringsmidlene til høydereguleringsanordningen 60 for overføring av de målte avstandsendringene til innstillingsenheten 61 i form av et drivsignal. Forholdet er derfor at hele arbeidsbordet, omfattende maskinbordet, kan fremstilles fullstendig stivt noe som forhindrer at det bøyes utover av de nevnte kreftene men isteden sikrer at det inntar den samme posisjonen under hele sveiseoperasjonen. De målte avstandsendringene mellom måleanordningen og målebjelken korrespon-derer konsekvent til avstandsendringene mellom den ytre enden til sveisetappen 12b og den øvre overflaten til arbeidsbordet.

Ifølge sammenstillingen i fig. 3 støttes ikke målebjelken 71 lenger i en utliggende stilling men er isteden anordnet til støtteskinnen 7b ved hjelp av et antall holdere 72, hvor holderne er koblet til én av deres ender til det ikke helt stive maskinbordet 7a rett nedenfor støttebjelken og fast festet ved deres motsatte ender til målebjelken. Ifølge denne utførelsen er målebjelken 70 anordnet på høydereguleringsanordningen 60 rett ovenfor målebjelken. Målebjelken er fremstilt av et ettergivende materiale, og reflekterer derfor avbøyningen til støtte-bjelken forårsaket av kreftene involvert i sveiseoperasjonen. Ved å måle avstandsendringen relativ til målebjelken kan måleanordningen derfor måle den totale avstandsendringen fra den ytre enden til sveisetappen 12b til den øvre overflaten til arbeidsbordet, som stiger under sveisingen som en reaksjon på avbøyningen utover av sveisesonden såvel som arbeidsbordet.

Fig. 4 viser målebjelken erstattet av en måleholder 73 som er forskyvbar langs arbeidsbordet på en føringsskinne 74, hvor sistnevnte er fast festet på arbeidsbordets ramme 7c. Føringsskinnen er ordnet parallell med føringsskinnene 15b og 16b til føringsenheten. Måleholderen forskyves av

den samme drivenheten som føringsenheten i den langsgående retningen til sveiseskjøten som frembringes under sveising og er ordnet foran skjøten i bevegelsesretningen til sveisesammenstillingen. Måleanordningen 70 støttes av måleholderen 73 og måler avstandsendringen relativ til et referanseelement i form av en plate 75 som er fast festet på spindelen 13. Fordi måleholderen er anordnet på den stive rammen til arbeidsbordet, vil ikke måleholderen oppta avbøyningen utover av maskinbordet som stiger under sveising og vil derfor i prinsippet kun måle sveisesondens ut-bøyningen utover. Som i utførelsen i fig. 1 er sammenstillingen bestemt utfra at maskinbordet er fullstendig stivt.

Ifølge sammenstillingen i fig. 5, beveges måleholderen isteden langs en ettergivende føringsskinne 76 som er koblet til maskinbordet 7a ved hjelp av et antall armer 77. Ved hjelp av én av sine ender er hver arm fast festet til maskinbordet 7a rett under støtteskinnen 76 og ved hjelp av sin motsatte ende er den fast festet til føringsskinnen 76. Føringsskinnen og følgelig måleholderen vil derfor reflek-tere støtteskinnens avbøyning utover. Lik utførelsen i fig. 3 måler måleanordningen 70 den totale avstandsendringen mellom den ytre enden til sveisetappen 12b og den øvre overflaten til støtteskinnen, forårsaket av de nevnte ut-overrettede avbøyningsbevegelsene.

Fig. 6 viser en annen utførelse, hvor spindelen 13 og sveisesonden 12 fast festet dertil er bevegelig, dvs. den vertikale posisjonen til sveisesammenstillingen bestemmes utfra formen på konturen til den øvre overflaten til aluminiumspanelet 3 og seksjonen med aluminiumsprofil 2. I dette tilfellet omfatter måleanordningen en enhet som suksessivt registrerer avstanden mellom den øvre overflaten og skulderen til sveisesonden 12, og en tykkelsesmåler 80, såsom en ultralydmåler. Tykkelsesmåleren er anordnet på den nedre delen av spindelen 13 og lik enheten er den ordnet foran den sistnevnte i sveisesammenstillingens bevegelsesretningen. I dette tilfellet omfatter enheten registrer-ingsmidler i form av en føringsrulle 81 som er koblet til høydereguleringsanordningen 60 og som følger formen til de øvre overflaten til arbeidsstykkene på hvilken som helst side av skjøten, dette fører skulderen til sveisesondelegemet 12a i en tilstøtende kontakt mot disse øvre overflatene under hele sveiseoperasjonen. Hvis arbeidsbordet avbøyes utover når det utsettes for kreftene involvert i sveiseoperasjonen blir dette registrert av føringsrullen og sveisesondens posisjon vil reguleres relativt i forhold til denne posisjonen ved hjelp av høydereguleringsanordningen 60 på en slik måte at skulderen vedvarende vil støte mot den øvre overflaten til arbeidsstykkene. Siden også tykkelsen til arbeidsstykkene kan variere, vil også avstanden mellom den ytre enden til sveisetappen 12b og den øvre overflaten til støtteskinnen 7b variere, bør posisjonen til sveisesonden kun reguleres ved hjelp av førings-rullen. For å unngå denne situasjonen, måles tykkelsen suksessivt ved hjelp av tykkelsesmåleren 80 som lik før-ingsrullen sender signaler til regulatoren 61 i høyde-reguleringsanordningen. Som en respons på disse signalene kontrollerer regulatoren posisjonen til sveisesammenstillingen ved hjelp av reguleringsenheten 62, noe som sikrer at avstanden fra den ytre enden til toppen av støtteskinnens øvre overflate opprettholdes innenfor det ønskede avstandsintervallet, som er i området ca. 0,2 mm + 0,1 mm med en aluminiumslegering av typen 5083. På grunn av denne sammenstillingen vil skulderen til legemet 12a ikke støte mot den øvre overflaten til arbeidsstykkene under hele sveiseoperasjonen i tilfellet med varierende tykkelse.

Fig. 7 viser til slutt en fullstendig ulik utførelse, hvor sveisesonden 12 og spindelen 13 støttes av en sveise-holder 90 som beveges langs to bjelker 91, 92 som er ordnet over arbeidsbordet og som er forbundet ved hjelp av en mellomliggende bjelke 93. Som det videre fremgår fra tegningen er likeledes trykksylinderen 10 og 11 respektive, til klemmemidlene 5 og 6 støttet av bjelkene 91 og 92, respektive. I dette tilfellet danner tykkelsesmåleren og enheten for suksessiv måling av avstandsendringene mellom den nedre enden til sveisesonden 12 og den øvre overflaten til arbeidsstykkene 2, 3 et felles målemiddel i form av et antall posisjonssensorer 94, 95, hvor sistnevnte er ordnet forbundet med trykksylindernes stempelstengene. Antallet posisjonssensorer bestemmes utfra den nødvendige måle-presisjonen og kan variere fra to for hvert apparat til en for hver trykksylinder. Kalibreringsmåling utført direkte på den øvre overflaten til støttemidlene, dvs. uten arbeidsstykkene, danner i dette tilfellet grunnlag for å måle nevnte avstandsendringer. Posisjonssensorene overfører de målte avstandsendringene til høydereguleringsmidler 96 og 97, respektive, ordnet mellom sveiseholderen 90 og bjelkene 91 og 92 og er av en type som illustrert i fig. 2b.

Når et forhåndsbestemt antall seksjoner av aluminiumsprofiler skal sveises sammen for å danne en aluminiumsplate av ønsket størrelse, klemmes i utgangspunktet to seksjoner av aluminiumsprofiler til anlegget 1 ved hjelp av klemmemidlene 5, 6 mens det sikres at luftmellomrommet mellom de tilstøtende marginale kantene til profilseksjonene ikke overstiger størrelsen som er underliggende for å frembringe en utilstrekkelig skjøt. Som det fremgår av fig. 2a, ordnes mellomrommet innrettet med senterlinjen c til støttebjelken 7b. Den kritiske bredden til mellomrommet varierer i forhold til profilseksjonenes angjeldende metallplatetykkelse, og med en metallplatetykkelse på ca. 6 mm er den kritiske størrelsen på mellomrommet ca. 1 mm. Sveiseoperasjonen igangsettes deretter ved å la sveisesonden rotere med en bestemt hastighet mens den på samme tid forskyves langs mellomrommet ved en forhåndsbestemt hastighet. Som beskrevet i innledningen vil de marginale kantene til profilseksjonene plastifiseres mens de på samme tid presses sammen. Kreftene som er involvert i sveiseoperasjonen, dvs. trykkreftene som frembringes av klemmemidlene, vil frembringe en utoverrettet avbøyning av komponentene i apparatet, så som sveisesammenstillingen og/eller arbeidsbordet. I tillegg kan tykkelsen til arbeidsstykkene variere. For å allikevel opprettholde en i hovedsak konstant tykkelse fra den ytre enden av sveisesonden 10 til den øvre overflaten til støtteskinnen, en avstand som er svært liten sammenlignet med dimensjonene til de involverte arbeidsstykkene, måles disse avstandsendringene ved én av måleanordningene som vist på tegningene, hvor alle er ordnet foran sveisesonden i bevegelsesretningen til sveisesammenstillingen men i nærheten dertil, for å sikre at de målte verdiene vil være så presise som mulig slik at et måleavvik klart vil være under de ovenfor nevnte toleransegrensene. Disse måleverdiene overføres så til høydereguleringsanordningens reguleringsmidler, hvor reguleringsmidlene regulerer sveisesammenstillingen ved hjelp av reguleringsenheten, som sikrer at den ønskelige optimale avstanden til den øvre overflaten til arbeidsbordet oppnås langs hele skjøten under hele sveiseoperasjonen .

Etter overgangen til en fast form av skjøten er så-ledes en homogen sveisesøm med høy styrke blitt dannet. Når sveisesonden 12 har beveget seg langs hele skjøten og den individuelle sveiseoperasjonen deretter er ferdigstilt, aktiveres trykksylinderne 10 og 11, som deaktiverer klemmemidlene 5 og 6. Som en konsekvens løsgjøres aluminiumspanelet 13 som nettopp er dannet fra arbeidsbordet 7 og transporteres av kjedetransportøren 4 til venstre som vist i fig. 1, over en avstand tilsvarende bredden til seksjonen av aluminiumsprofilen, noe som muliggjør at panelet kan sveises på måten som nettopp beskrevet til en ny seksjon av aluminiumsprofil 2 som tilføres ved hjelp av innførings-midler 40.

Det må forstås at oppfinnelsen ikke må begrenses til de ovenfor nevnte utførelsene men kan modifiseres i et antall av ulike måter innenfor rammen av de vedlagte kravene. F.eks. kan måleanordningen 70 ifølge fig. 1 og 3, anordnes på den øvre delen 14a til føringsenheten istedenfor på spindelen 13. Måleanordningen 70 kan f.eks. omfatte en laser avstandsmåler som er anordnet direkte på spindelen 13 og som suksessivt, under sveiseoperasjonen, måler den vertikale avstanden fra den nedre enden til sveisesonden 12 til den øvre overflaten til støtteskinnen 7b. I dette tilfellet er laserstrålen tilpasset å sendes gjennom luftmellomrommet som separerer arbeidsstykkene eller, når luftmellomrommet er svært lite, gjennom et spesielt målespor som frembringes langs skjøten mellom arbeidsstykkene. Istedenfor enheten ifølge fig. 6, som er registrerings-midler, kan det isteden anvendes målemidler i form av en laser avstandsmåler som er anordnet på spindelen 13. Tykkelsesmålinger kan også utføres korrekt før sveise-prosessen ved å måle tykkelsen til seksjonene med aluminiumsprofil ved hjelp av en elektronisk glidepasser ordnet tilstøtende til innføringsmidlene, før innføring i sveisesammenstillingen. Sveiseholderen og klemmemidlene ifølge fig. 7 kan selvfølgelig støttes av ulike bjelker istedenfor av de samme. Istedenfor de triangelformede trykkelementene som presses i kontakt med deres tilhørende arbeidsstykker 2 og 3, respektive, ved hjelp av en trykksylinder 10 og 11, respektive, kan de presses i kontakt med disse midlene ved hjelp av trykkruller. Følgelig er det fullt mulig å anvende apparatet for å sveise sammen arbeidsstykker av andre metaller eller metall-legeringer enn aluminium, så som f.eks. titan eller stål. Som en regel anvendes anlegget for å sveise to arbeidsstykker sammen, så som et halvferdig aluminiumspanel og en ny seksjon med aluminiumsprofil, men det kan likeledes anvendes for å reparere spor som er dannet i arbeidsstykket, så som et ferdig aluminiumspanel.

Claims (19)

1. Apparat (1) for friksjonssveising (FSW) omfattende en sveisesammenstilling (12, 13), et arbeidsbord (7) som støtter arbeidsstykket eller arbeidsstykkene (2, 3) som skal sveises, og minst ett klemmemiddel {5, 6) for å klemme arbeidsstykkene til hverandre og/eller til arbeidsbordet, eller arbeidsstykkene til arbeidsbordet, under sveiseoperasjonen, karakterisert ved at det også omfatter en anordning for å regulere posisjonen til sveisesammenstillingen (12, 13) i en høyderetning relativ til arbeidsbordet (7) under sveisesammenstillingens bevegelse i en langsgående retning langs sveiseskjøten som dannes under sveiseoperasjonen, for å frembringe en optimal avstand mellom arbeidsbordet og sveisesammenstillingen.

2. Apparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at anordningen omfatter en måleanordning (70; 80; 81; 95, 94) for å måle avstandsendringer i høyde-retningen mellom sveisesammenstillingen {12, 13) og arbeidsbordet (7), og til en høydereguleringsanordning (60;

96, 97) for å regulere posisjonen til sveisesammenstillingen relativ til arbeidsbordet som en funksjon av nevnte avstandsendringer.

3. Apparat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at måleanordningen (70) ordnes for å måle avstandsendringene ved å måle avstanden mellom sveisesammenstillingen (12, 13) og en målebjelke (71) som hverken er koblet til sveisesammenstillingen eller arbeidsbordet (7a) .

4. Apparat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at måleanordningen ordnes for å måle avstandsendringene ved å måle avstanden mellom sveisesammenstillingen (12, 13) og en målebjelke (71) som kun er koblet til arbeidsbordet (7a).

5. Apparat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at måleanordningen (70) holdes av en bevegelig måleholder (73) som er koblet til et i prinsippet stivt arbeidsbord (7c) og som er ordnet for å måle avstandsendringene ved å måle avstanden til et referanseelement (75) anordnet på sveisesammenstillingen (12, 13).

6. Apparat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at måleanordningen (70) holdes av en bevegelig måleholder (73), som er koblet til et ikke helt stivt arbeidsbord (7a), og som er ordnet for å måle avstandsendringene ved å måle avstanden til et referanseelement anordnet på sveisesammenstillingen (12, 13).

7. Apparat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at måleanordningen (70) er ordnet for å måle avstandsendringene ved suksessivt å måle avstanden i høyderetningen fra sveisesammenstillingen (12, 13) til arbeidsbordet (7).

8. Apparat i samsvar med krav 7, karakterisert ved at måleanordningen (70) omfatter en laser avstandsmåler anordnet på sveisesammenstillingen (12, 13).

9. Apparat i samsvar med krav .2, karakterisert ved at måleanordningen (80, 81) er ordnet for å måle avstandsendringene ved å måle tykkelsesendringene til arbeidsstykket eller arbeidsstykkene (2, 3) i den langsgående retningen, kombinert ved å måle denne vertikale avstandsendringen som oppstår mellom sveisesammenstillingen (12, 13) og arbeidsstykket/arbeidsstykkene under sveising.

10. Apparat i samsvar med krav 9, karakterisert ved at måleanordningen omfatter en tykkelsesmåler (80) og en enhet (81) for suksessivt å måle og/eller registrerer avstandsendringene mellom sveisesammenstillingen (12, 13) og arbeidsstykket/arbeidsstykkene (2, 3) .

11. Apparat i samsvar med krav 10, karakterisert ved at tykkelsesmåleren (80) er ordnet forbundet med sveisesammenstillingen (12, 13).

12. Apparat i samsvar med krav 11, karakterisert ved at tykkelsesmåleren omfatter en ultralydmåler (80).

13. Apparat i samsvar med krav 10, karakterisert ved at tykkelsesmåleren er ordnet separat fra sveisesammenstillingen (12, 13) .

14. Apparat i samsvar med et av kravene 10-13, karakterisert ved at enheten omfatter målemidler anordnet på sveisesammenstillingen (12, 13), så som en laser avstandsmåler.

15. Apparat i samsvar med et av kravene 10-13, karakterisert ved at enheten omfatter regi-streringsmidler (81) koblet til høydereguleringsanordningen (60), hvor registreringsmidlene er ordnet til å følge den øvre overflaten til arbeidsstykkene (2, 3) eller den øvre overflaten til arbeidsstykket under sveiseoperasjonen.

16. Apparat i samsvar med krav 15, karakterisert ved at registreringsmidlene omfatter en før-ingsrulle (81).

17. Apparat i samsvar med et av kravene 9-16, karakterisert ved at måleanordningen (94, 95) er koblet til de ovenfor nevnte klemmemidlene (5, 6).

18. Apparat i samsvar med krav 17, karakterisert ved at klemmemidlene (5, 6) og sveisesammenstillingen (12, 13) er ordnet for å støttes av en felles støtte (91, 92, 93), og at tykkelsesmåleren og enheten danner en felles måleanordning, så som minst én posisjonssensor (94, 95).

19. Apparat i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at anordningen regulerer posisjonen til sveisesammenstillingen {12, 13}, relativ til den øvre overflaten til arbeidsbordet (7).