WO1997004913A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden von drahtenden einer umreifung von verpackungsgut - Google Patents

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WO1997004913A1
WO1997004913A1 PCT/EP1996/003257 EP9603257W WO9704913A1 WO 1997004913 A1 WO1997004913 A1 WO 1997004913A1 EP 9603257 W EP9603257 W EP 9603257W WO 9704913 A1 WO9704913 A1 WO 9704913A1
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welding
current
pressure
wire ends
wire
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PCT/EP1996/003257
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Kuhn
Dieter Teutrine
Original Assignee
Certus Maschinenbau Gmbh
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/04—Flash butt welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/02—Pressure butt welding

Definitions

  • the invention relates to a method and a Vorrichtur.g for connecting the wire ends of a strapping of packaged goods by resistance welding with the features in the preamble of the main method and device claim.
  • the wire ends are then butted together under pressure and welded together by applying a welding current.
  • the welding point is then actively and quickly cooled down by switching on a cooling air flow.
  • a tempering treatment follows the cooling process in order to remove undesired martensite hardness again.
  • the previously known method and the device operate in a time-controlled manner.
  • the pressure or feed movement of the wire ends takes place via a hydraulic cylinder, which during the
  • the invention solves this problem with the features in the main method and device claim.
  • the tolerances in the weld quality and strength can be more narrowly defined.
  • the welding process is easier to control and less dependent on fluctuating boundary conditions. The welding results are more reproducible.
  • the targeted control of the pressure or the contact pressure is particularly advantageous, possibly in conjunction with a current control.
  • the pressure control or the current control allow the uneven wire ends in front of the welder to be smoothed in a targeted manner and thus to create better current transitions and welding conditions. Smoothing is possible in different ways, e.g. by strong mechanical pressing or by melting
  • the contact pressure of the wire ends is kept essentially constant in the various pressure stages.
  • the wire ends can be melted undisturbed and more uniformly than in the prior art.
  • the initially high pressure is preferably reduced to a lower pressure level shortly before and / or during welding.
  • the high pressure will only come back in the upsetting phase.
  • the slow cooling can be promoted by a gradual reduction in the welding current and / or, if appropriate, by switching on a post-heating current.
  • the method according to the invention and the associated device can be used for any strapping of any packaging goods.
  • a preferred area of application is pressed bales made of fiber materials.
  • FIG. 1 a strapping device in a schematic side view
  • Figure 2 Flow diagram for flows and pressures during
  • FIGS. 3 and 4 Variants in the flow chart of FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a strapping device (1) with which one or more straps are formed from a flexible tensioning wire (2) around a packaged product (3).
  • the packaged goods (3) can be of any shape. In the shown and preferred embodiment, it is a press bale (3) made of fibers, which is produced in a baler (not shown) and is held under high pressure during strapping between two press rams (21).
  • the strapped packaging goods may have a tendency to expand after relieving pressure.
  • the strapping should then prevent the packaged goods (3) from breaking apart.
  • a packaging film, a sack or another packaging material can also be wrapped around the bale (3) or another item to be packed before the strapping is attached. The subsequent strapping fixes this packaging material.
  • the strapping device (1) has a feed device (4) for the tensioning wire (2), which is drawn off from a wire supply (7) by means of suitable drives.
  • the tension wire (2) consists of a metal band a preferably circular or possibly also flat rectangular cross section.
  • the strapping device (1) also includes a wire guide (6) with which the tensioning wire (2) supplied is placed around the packaged goods (3).
  • a wire guide (6) with which the tensioning wire (2) supplied is placed around the packaged goods (3).
  • Strapping heads (6) which are placed on both sides of the press ram (21) and interact with the lacing grooves provided there to shoot through the tensioning wire (2).
  • a tensioning device (8) and a welding device (5) are arranged on one side of the wire guide (6).
  • the tensioning device (8) has a separating device (10) for cutting or pinching off the tensioning wire (2) in the required length and one
  • Infeed drive (9) with which the wire ends (11, 12) can be butted together.
  • the feed drive (9) preferably has a hydraulic cylinder or another suitable one
  • the contact pressure can preferably be switched in two or more pressure stages (19, 20) (see FIG. 2). Those in the higher pressure stage (20) on the wire ends
  • the (11,12) pressing force is, for example, approx. 1400 N at a cylinder pressure of approx. 100 bar.
  • the lower pressure stage (19) there is, for example, a contact pressure of approx. 140-280 N at a cylinder pressure of 10-20 bar.
  • the lower pressure level (19) has a size of approximately 10-20% of the higher pressure level (20).
  • the contact pressure at the wire ends (11, 12) can be kept or controlled essentially constant within the pressure stages (19, 20) by means of suitable sensors and drain valves (not shown).
  • the cylinder pressure can vary.
  • the feed drive (9) has a large-volume oil reservoir with a corresponding pressure generator for actuating the cylinder. As a result, the hydraulic oil flows at high speed even at low pressure and allows the piston to extend quickly at all pressure levels (19, 20).
  • the tensioning device (8) also has suitable tensioning means for holding the wire ends (11, 12).
  • a suitable pulling device is present in the tensioning device (8) or the feeding device (4), with which the wire loop or strapping is tensioned and after the welding of the. Wire ends (11.1?) Can be released from the wire guide (6).
  • the components of the wire feeder (4) and the tensioning device (8) can be designed in any suitable manner.
  • the structural design can be the same as that in DE-A 38 14 470.
  • the welding device (5) has two or more electrodes (not shown) which are connected to the wire ends (11, 12) in a suitable manner and are connected to a welding current source (13) via lines.
  • the welding current source (13) can emit three or more different current levels. For this purpose, it can be provided in a suitable manner with different taps on the welding transformer or can be controlled in another way. Apart from the three or more different current levels, the welding device (5) can otherwise be designed in a similar manner as in DE-A 38 174 470 his .
  • Transport means are optionally arranged on the wire guide (6) in order to move them relative to the packaged goods (3).
  • several straps can be placed at the same time, several wire guides (6) with associated tensioning and welding devices (8, 5) being provided.
  • Strapping device (1) a suitable computer-based and preferably programmable controller (14), which e.g. housed in the control cabinet of the feed device (4).
  • the controller (14) has one or more
  • connection or strapping process is preferably time-controlled in the manner described below.
  • Figure 2 gives a timing diagram for the switching of the different currents and pressures.
  • the clamping and welding device (8, 13) can have suitable sensors or other measuring devices (not shown) for monitoring, controlling and regulating the described processes, with which currents, pressures or forces, movements, speeds, positions etc. can be detected and measured become.
  • the wire guide (6) is moved into position with respect to the packaged goods (3) and a tensioning wire (2) is shot through the guide channels by the feed device (4).
  • the tension wire (2) is from above into the right wire guide shown in Figure 1
  • the free upper wire end (11) is in the clamping device (8) stopped and held with suitable jaws.
  • the wire loop is then tightened by moving the feed drive backwards.
  • the separating device (10) then cuts off the supplied wire, the lower wire end (12) being held in place with suitable clamping means and aligned with the upper wire end (11).
  • the two wire ends (11, 12) can then be brought closer together via the feed drive (9).
  • the wire ends (11, 12) can have uneven surfaces after the separation. These are smoothed before the actual welding. The welding and connection process takes place in the manner illustrated in FIGS. 2, 3 and 4.
  • Figures 2 and 3 show a variant with mechanical smoothing of the wire ends (11, 12).
  • the two wire ends (11, 12) in section "A" are pressed together with pressure and over a selectable period of time.
  • the high pressure stage (20) is switched at approx. 100 bar.
  • the pressing can take place according to FIG. 2 without current or according to FIG. 3 with a low contact current (22).
  • the pressure flow (22) can be lower than the preheating flow (15) and serves to facilitate the deformation of the wire ends
  • the smoothing in section "A” takes place by melting the wire ends (11, 12).
  • the wire ends (11, 12) are pressed together with the low pressure stage (19) or essentially without pressure.
  • a pre-melting stream (23) is switched on, which melts and flattens the protruding tips on the end faces.
  • the pre-melt current (23) can be in the order of the preheating current (15).
  • the lower pressure stage (19) is switched to approximately 10 bar or 10% of the higher pressure stage (20).
  • the welding current source (13) switches a preheating current (15) in section "B". For example, this is approximately 27% of the maximum
  • the welding current (16) is switched while maintaining the low pressure level (19), which is approximately 83% of the maximum current, i.e. e.g. approx. 3.5 kA.
  • the current can be increased in a ramp or abruptly.
  • the welding current (16) is applied in section "C". It only lasts a short time, e.g. 0.1 see.
  • a protective gas can be supplied during the preheating and welding process. This can be done in a similar manner as in DE-A 38 14 470. An inert gas or alternatively carbon dioxide or another suitable gas can be used as the protective gas.
  • the welding current (16) is switched off again, which can also be ramped or abrupt.
  • the low pressure level (19) is present and continues for a certain period after the welding current (16) has been switched off. Due to the low pressure level (19) only one during the preheating and plasticizing phase of the wire ends (11, 12) lower and substantially constant contact pressure exerted so that the wire ends can melt evenly and at rest.
  • the infeed drive (9) can react quickly and precisely to the plasticization of the wire ends (11, 12) and the wire ends (11, 12) can be brought closer together and at the appropriate speed without welding spatter and under Gradual lateral displacement of the weld pool form the desired weld bead.
  • the microstructure formation in the melting range is influenced favorably.
  • the stepwise connection of the preheating and welding current (15, 16) also has an advantageous effect.
  • the introduced welding energy or amount of heat can be adjusted and regulated. This is possible by measuring the current or resistance and tracking the current in the process.
  • the weld is slowly cooled.
  • external cooling by a cooling air flow or the like is preferably dispensed with. The slow cooling takes place in the shown
  • a post-heating current (17) can be delayed in section "E" for, for example, about 0.4 see. be switched, the z. B. reaches a height of about 17% of the maximum current.
  • the post-heating current slows down the cooling and also ensures a slight post-heating of the welding point.
  • the high pressure stage (20) is preferably still present during the reheating phase.
  • the welding current (16) can be gradually reduced and e.g. be gradually or smoothly lowered via sections "D" and "E". This depends on the type of welding current source (13) and the welding current control. With this lowering, reheating may also take place by temporarily increasing the current.
  • connection process is complete and the strapping is wrapped around the packaged goods (3).
  • the strapping device (1) can then continue to the next strapping point or after the end of
  • the strapping device (1) can be suitably placed on packaging devices or similar other machines. In the preferred embodiment, it is located on a
  • Baler (not shown). This can be a carousel press or a central press in a baler with multiple pre-presses.
  • Modifications of the exemplary embodiment shown are possible in various ways with regard to the method and the device.
  • the specified sections, current levels and pressures may vary depending on the wire material and boundary conditions.
  • the current and pressure levels can also be graduated and changed even more finely.
  • the structural configurations of the components of the strapping device (1) can also be changed.
  • the type of wire guidance during the strapping can also be different than in the exemplary embodiment shown.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)
  • Wire Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden der Drahtenden (11, 12) einer Umreifung von Verpackungsgut (3). Der Spanndraht (2) wird um das Verpackungsgut (3) geführt, straff gezogen und abgeschnitten, wobei die Drahtenden (11, 12) anschließend unter hohem Druck stumpf zusammengepreßt und durch Anlegen eines Schweißstroms verschweißt werden. Die Drahtenden (11, 12) werden dabei zumindest vor und/oder während des Schweißens mit einem steuerbaren und im wesentlichen konstanten Druck zusammengepreßt. Hierfür ist eine Spannvorrichtung (8) mit einem Zustellantrieb (9) vorgesehen, der eine Drucksteuerung mit vorzugsweise mindestens zwei unterschiedlich hohen Druckstufen (19, 20) besitzt.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Drahtenden einer Umreifung von Verpackunqsqut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtur.g zum Verbinden der Drahtenden einer Umreifung von Verpackungsgut durch Widerstandsschweißen mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
Ein solches Verfahren nebst Vorrichtung sind aus der DE-A 38 14 470 bekannt. Der zugeführte Spanndraht wird über eine Drahtführung um das Verpackungsgut geschlungen und dann abgeschnitten. Durch das Abschneiden entstehen
Grate an den Drahtenden. Die Drahtenden werden dann unter Druck stumpf zusammengepreßt und durch Anlegen eines Schweißstroms miteinander verschweißt. Die Schweißstelle wird anschließend unter Einschaltung eines Kühlluftstroms aktiv und schnell abgekühlt. An den Kühlvorgang schließt sich eine Anlaßbehandlung an, um unerwünschte Martensithärte wieder zu beseitigen. Das vorbekannte Verfahren und die Vorrichtung funktionieren zeitgesteuert. Die Anpreß- oder Zustellbewegung der Drahtenden erfolgt über einen hydraulischen Zylinder, der während des
Aufschmelzens die Drahtenden mit vollem Druck ungesteuert zusammenpreßt. Die eingesetzte Schweißstromquelle gibt nur zwei unterschiedliche Stromhöhen für den Schweißstrom und den niedrigeren Anlaßstrom ab. Der Schweißstrom wird nur ein- und ausgeschaltet. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Schweißgüte und die Festigkeit der Umreifung erheblichen Streuungen unterliegen und nicht immer von ausreichender Qualität sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, die höheren Qualitätsanforderungen gerecht werden. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung lassen sich die Toleranzen in der Schweißgüte und der Festigkeit enger fassen. Das Schweißverfahren ist besser beherrschbar und weniger von schwankenden Randbedingungen abhängig. Die Schweißergebnisse sind besser reproduzierbar.
Von besonderem Vorteil ist hierbei die gezielte Steuerung des Drucks bzw. der Anpreßkraft, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Stromsteuerung. Beim Stand der Technik konnte es in der Praxis vorkommen, daß die Schweißung mißlang, weil die Einschaltdauer des
Schweißstroms und die damit verbundene Plastifizierung der Drahtenden nicht richtig auf die Zustellbewegung der Drahtenden und den gleich bleibenden Anpreßdruck abgestimmt war. Mit der erfindungsgemäßen Druck- und/oder Stromsteuerung sind diese Probleme beseitigt.
Insbesondere erlauben es die Drucksteuerung bzw. die Stromsteuerung die unebenen Drahtenden vor dem Schweißer gezielt zu glätten und damit bessere Stromübergänge und Schweißvoraussetzungen zu schaffen. Das Glätten ist auf unterschiedliche Weise möglich, z.B. durch starkes mechanisches Pressen oder durch Anschmelzen
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Anpreßdruck der Drahtenden in den verschiedenen Druckstufen im wesentlichen konstant gehalten. Das Aufschmelzen der Drahtenden kann dadurch ungestörter und gleichmäßiger als beim Stand der Technik erfolgen.
Vorzugsweise wird der anfänglich hohe Druck kurz vor und/oder während des Schweißens auf eine niedrigere Druckstufe abgesenkt. Der hohe Druck wird erst wieder in der Stauchphase aufgeschaltet.
Durch eine langsame Abkühlung der Schweißstelle zwischen dem Schweißvorgang und dem Anlaßvorgang ergibt sich eine bessere und gleichmäßigere Festigkeit der Schweißstelle und der Umreifung. Die Gefügeausbildung ist günstiger und gleichmäßiger. Vorzugsweise wird auf eine
Kühlluftunterstützung zugunsten einer möglichst langsamen
Abkühlung verzichtet. Die langsame Abkühlung kann durch eine allmähliche Verringerung des Schweißstroms und/oder gegebenenfalls durch Aufschalten eines Nachwärmstroms begünstigt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung können für beliebige Umreifungen von beliebigen Verpackungsgütern eingesetzt werden. Ein bevorzugter Anwendungsbereich sind Preßballen aus Faserwerkstoffen.
in den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen
Figur 1: eine Umreifungsvorrichtung in schematischer Seitenansicht,
Figur 2: Ablaufdiagramm für Ströme und Drücke beim
Verbindungsvorgang und
Figur 3 und 4: Varianten im Ablaufdiagramm von Fig. 2.
Figur 1 zeigt eine Umreifungsvorrichtung (1), mit der ein oder mehrere Umreifungen aus einem biegsamen Spanndraht (2) um ein Verpackungsgut (3) gebildet werden. Das Verpackungsgut (3) kann von beliebiger Gestalt sein. Im gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Preßballen (3) aus Fasern, der in einer Ballenpresse (nicht dargestellt) hergestellt und während der Umreifung zwischen zwei Preßstempeln (21) unter hohem Druck gehalten wird.
Die umreiften Verpackungsgüter können eine Tendenz haben, sich nach Druckentlastung auszudehnen. Die Umreifung soll dann ein Auseinanderbrechen des Verpackungsgutes (3) verhindern. Gegebenenfalls kann vor Anbringung der Umreifung auch noch eine Verpackungsfolie, ein Sack oder ein anderes Verpackungsmaterial um den Ballen (3) oder ein anderes zu verpackendes Gut geschlagen werden. Die anschließende Umreifung fixiert dieses Verpackungsmaterial.
Die Umreifungsvorrichtung (1) besitzt eine Zuführvorrichtung (4) für den Spanndraht (2), der mittels geeigneter Antriebe von einem Drahtvorrat (7) abgezogen wird. Der Spanndraht (2) besteht aus einem Metallband mit einem vorzugsweise kreisrunden oder gegebenenfalls auch flachen rechteckigen Querschnitt. Als Material kommen vorzugsweise kohlenstoffhaltige Stähle zum Einsatz, die auch Legierungsbestandteile enthalten können, wie z. B. Mangan oder Silicium.
Zur Umreifungsvorrichtung (1) gehören ferner eine Drahtführung (6), mit der der zugeführte Spanndraht (2) um das Verpackungsgut (3) herumgelegt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um zwei
Umreifungsköpfe (6) , die von beiden Seiten an die Preßstempel (21) angestellt werden und mit den dort vorhandenen Schnürnuten zum Durchschießen des Spanndrahts (2) zusammenwirken.
An der Drahtführung (6) sind auf einer Seite eine Spannvorrichtung (8) und eine Schweißvorrichtung (5) angeordnet. Die Spannvorrichtung (8) besitzt eine Trennvorrichtung (10) zum Abschneiden oder Abzwicken des Spanndrahtes (2) in der benötigten Länge und einen
Zustellantrieb (9) mit dem die Drahtenden (11,12) stumpf zusammengepreßt werden können.
Der Zustellantrieb (9) hat vorzugsweise einen hydraulischen Zylinder oder einen anderen geeigneten
Krafterzeuger mit einer Drucksteuerung zur Einstellung des auf die Drahtenden (11,12) einwirkenden Anpreßdrucks bzw. der Anpreßkraft. Der Anpreßdruck ist vorzugsweise in zwei oder mehr Druckstufen (19,20) (vgl. Figur 2) schaltbar. Die in der höheren Druckstufe (20) auf die Drahtenden
(11,12) einwirkende Preßkraft beträgt z.B. ca. 1400 N bei einem Zylinderdruck von ca. 100 bar. In der niedrigeren Druckstufe (19) steht z.B. eine Anpreßkraft von ca. 140-280 N bei einem Zylinderdruck von 10-20 bar an. Die niedrigere Druckstufe (19) hat dabei eine Größe von ca. 10-20% der höheren Druckstufe (20) . Der Anpreßdruck an den Drahtenden (11,12) kann über geeignete Sensoren und Ablaßventile (nicht dargestellt) innerhalb der Druckstufen (19,20) im wesentlichen konstant gehalten bzw. geregelt werden. Der Zylinderdruck kann dabei variieren. Der Zustellantrieb (9) hat ein großvolumiges Ölreservoir mit entsprechendem Druckerzeuger für die Betätigung des Zylinders. Das Hydrauliköl strömt dadurch auch bei niedrigem Druck mit hoher Geschwindigkeit und läßt den Kolben in allen Druckstufen (19,20) schnell ausfahren.
Die Spannvorrichtung (8) besitzt ferner geeignete Spannmittel zum Festhalten der Drahtenden (11,12). Außerdem ist in der Spannvorrichtung (8) oder der Zuführvorrichtung (4) eine geeignete Zugvorrichtung vorhanden, mit der die Drahtschleife bzw. Umreifung gespannt und nach dem Verschweißen der. Drahtenden (11,1?) aus der Drahtführung (6) freigegeben werden kann.
Die DrahtZuführung (4) und die Spannvorrichtung (8) können mit ihren Komponenten in beliebig geeigneter Weise konstruktiv ausgestaltet sein. Insbesondere kann die konstruktive Ausführung, abgesehen von der Mehrstufigkeit des Zustellantriebs (9), die gleiche wie die in der DE-A 38 14 470 sein.
Die Schweißvorrichtung (5) besitzt zwei oder mehr Elektroden (nicht dargestellt), die mit den Drahtenden (11,12) in geeigneter Weise verbunden sind und über Leitungen an eine Schweißstromquelle (13) angeschlossen sind. Die Schweißstromquelle (13) kann drei oder mehr unterschiedliche Stromhöhen abgeben. Sie kann hierzu in geeigneter Weise mit verschiedenen Anzapfungen am Schweißtrafo versehen sein oder in anderer Weise steuerbar sein. Abgesehen von den drei oder mehr unterschiedlichen Stromhöhen kann ansonsten die Schweißvorrichtung (5) in ähnlicher Weise wie bei der DE-A 38 174 470 ausgebildet sein .
An der Drahtführung (6) sind gegebenenfalls Transportmittel angeordnet, um diese gegenüber dem Verpackungsgut (3) zu verfahren. Unter Umständen können mehrere Umreifungen gleichzeitig gelegt werden, wobei mehrere Drahtführungen (6) mit zugehörigen Spann- und Schweißvorrichtungen (8,5) vorgesehen sind.
Zur Steuerung und gegebenenfalls Regelung der nachfolgend beschriebenen Funktionsabläufe hat die
Umreifungsvorrichtung (1) eine geeignete computergestützte und vorzugsweise programmierbare Steuerung (14), die z.B. im Schaltschrank der Zuführvorrichtung (4) untergebracht ,ist. Die Steuerung (14) hat ein oder mehrere
Mikroprozessoren nebst ein oder mehreren Datenspeichern für Programm-, Prozeß- und sonstigen Daten sowie geeignete
Ein- und Ausgabeschnittstellen.
Der Verbindungs- oder Umreifungsvorgang läuft in der nachfolgend beschriebenen Weise vorzugsweise zeitgesteuert ab. Figur 2 gibt ein Zeitdiagramm für die Schaltung der verschiedenen Ströme und Drücke an. Die Spann- und Schweißvorrichtung (8,13) können zur Überwachung, Steuerung und Regelung der beschriebenen Abläufe geeignete Sensoren oder sonstige Meßeinrichtungen (nicht dargestellt) aufweisen, mit denen Ströme, Drücke bzw. Kräfte, Bewegungen, Geschwindigkeiten, Positionen etc. erfaßt und gemessen werden.
Zu Beginn der Umreifung wird die Drahtführung (6) in Position zum Verpackungsgut (3) gefahren und von der Zuführvorrichtung (4) ein Spanndraht (2) durch deren Führungskanäle geschossen. Der Spanndraht (2) wird dabej von oben in die in Figur 1 gezeigte rechte Drahtführung
(6) eingeführt und im Uhrzeigersinn um das Verpackungsgut (3) herumgeführt. Das freie obere Drahtende (11) wird in der Spannvorrichtung (8) gestoppt und mit geeigneten Backen festgehalten. Anschließend wird die Drahtschleife durch eine Rückwärtsbewegung des Zuführantriebs gestrafft. Danach schneidet die Trennvorrichtung (10) den zugeführten Draht ab, wobei das untere Drahtende (12) mit geeigneten Spannmitteln festgehalten und zum oberen Drahtende (11) fluchtend ausgerichtet wird. Über den Zustellantrieb (9) können die beiden Drahtenden (11,12) dann einander angenähert werden.
Die Drahtenden (11,12) können nach dem Abtrennen unebene Oberflächen haben. Diese werden vor dem eigentlichen Schweißen geglättet. Der Schweiß- und Verbindungsvorgang findet in der in Figur 2, 3 und 4 verdeutlichten Weise statt.
Figur 2 und 3 zeigen eine Variante mit einem mechanischen Glätten der Drahtenden (11,12). Dazu werden die beiden Drahtenden (11,12) im Abschnitt "A" stumpf mit Druck und über eine wählbare Zeitdauer aneinandergepreßt. Hierbei wird die hohe Druckstufe (20) mit ca. 100 bar geschaltet. Das Anpressen kann gemäß Figur 2 stromlos oder nach Figur 3 mit einem niedrigen Anpreßstrom (22) erfolgen. Der Anpreßstrom (22) kann niedriger als der Vorwärmstrom (15) sein und dient der leichteren Verformung der Drahtenden
(11,12). Bei dieser Anpressung werden die Stirnflächen der Drahtenden (11,12) kalt verformt und mechanisch eingeebnet, so daß beim nachfolgenden Schweißvorgang eine genügend große Stromübergangsfläche besteht.
In der Variante nach Figur 4 erfolgt das Glätten im Abschnitt "A" durch Anschmelzen der Drahtenden (11,12). Hierbei werden die Drahtenden (11,12) mit der niedrigen Druckstufe (19) oder im wesentlichen drucklos zusammengepreßt. Dazu wird ein Vorschmelzstrom (23) geschaltet, der die vorstehenden Spitzen an den Stirnflächen abschmilzt und einebnet. Der Vorschmelzstrom (23) kann in der Größenordnung des Vorwärmstroms (15) liegen.
Anschließend wird in den Abschnitten "B" und "C" die niedrigere Druckstufe (19) mit ca. 10 bar bzw. 10% der höheren Druckstufe (20) geschaltet. In Figur 2 und 3 wird mit einer gewissen Zeitverzögerung nach Beginn der niedrigeren Druckstufe (19) von der Schweißstromquelle (13) ein Vorwärmstrom (15) im Abschnitt "B" geschaltet. Dieser beträgt beispielsweise ca. 27% des maximalen
Stroms. Er steigt bei Figur 2 steil von "0" an. In den Varianten von Figur 3 und 4 werden der vorzugsweise niedrigere Anpreßstrom (22) bzw. Vorschmelzstrom (23) erhöht. In allen drei Varianten kann der Vorwärmstrom (15) auch ohne Zeitverzögerung bei Beginn des Abschnitts "B" geschaltet werden.
Nach einer wählbaren Vorwärmzeit von ca. 0,2 see. wird unter Beibehaltung der niedrigen Druckstufe (19) der Schweißstrom (16) geschaltet, der in der Höhe ca 83% der maximalen Stromhöhe, d.h. z.B. ca. 3,5 kA, betragen kann. Der Strom kann hierbei in einer Rampe oder sprungartig erhöht werden. Die Aufschaltung des Schweißstroms (16) erfolgt im Abschnitt "C". Sie dauert nur kurze Zeit, z.L. 0,1 see. Während des Vorwärm- und Schweißprozesses kann ein Schutzgas zugeführt werden. Dies kann in ähnlicher Weise wie bei der DE-A 38 14 470 geschehen. Als Schutzgas kann ein Inertgas, alternativ aber auch Kohlendioxid oder ein anderes geeignetes Gas zum Einsatz kommen.
Nach der vorbestimmten Einwirkzeit wird der Schweißstrom (16) wieder abgeschaltet, was ebenfalls rampenförmig oder schlagartig geschehen kann. Die niedrige Druckstufe (19) steht dabei an und wirkt eine gewisse Zeitdauer nach dem Abschalten des Schweißstroms (16) fort. Durch die niedrige Druckstufe (19) wird während der Vorwärm- und der Plastifizierungsphase der Drahtenden (11,12) nur ein niedriger und im wesentlichen konstanter Anpreßdruck ausgeübt, so daß die Drahtenden gleichmäßig und in Ruhe aufschmelzen können.
Durch den geringen Druck und die trotzdem hohe Vorschubgeschwindigkeit des Zylinders kann der Zustellantrieb (9) schnell und exakt auf die Plastifizierung der Drahtenden (11,12) reagieren und die Drahtenden (11,12) ohne Schweißspritzer und mit der geeigneten Geschwindigkeit einander annähern sowie unter allmählicher seitlicher Verdrängung des Schmelzbades den gewünschten Schweißwulst ausformen. Die Gefügeausbildung im Schmelzbereich wird günstig beeinflußt. Vorteilhaft wirkt sich dabei auch die stufenweise Aufschaltung des Vorwärme- und Schweißstroms (15,16) aus.
Beim Schweißen kann die eingebrachte Schweißenergie bzw. Wärmemenge eingestellt und geregelt werden. Dies ist über eine Strom- bzw. Widerstandsmessung und eine Nachführung der Stromstärke im Prozeß möglich.
Im anschließenden Abschnitt "D" erfolgt zeitverzögert wieder ein Hochschalten des Drucks auf die höhere Druckstufe (20) . Dies bewirkt ein Stauchen der angeschmolzenen Drahtenden (11,12). Das Schutzgas ist im Abschnitt "D" abgeschaltet.
Nach dem Anschmelzen der Drahtenden (11,12) und während des Stauchvorgangs wird die Schweißstelle langsam abgekühlt. Dabei wird vorzugsweise auf eine Fremdkühlung durch einen Kühlluftstrom oder dergleichen verzichtet. Die langsame Abkühlung erfolgt im gezeigten
Ausführungsbeispiel durch die normale Wärmeableitung in der Spannvorrichtung (8) und die Umgebungsluft. Nach dem Abschalten des Schweißstroms (16) kann zeitverzögert im Abschnitt "E" ein Nachwärmstrom (17) für z.B. ca. 0,4 see. geschaltet werden, der z. B. eine Höhe von ca. 17% der maximalen Stromhöhe erreicht. Der Nachwärmstrom verlangsamt die Abkühlung und sorgt auch für eine leichte Nachwärmung der Schweißstelle. Während der Nachwärmphase steht die hohe Druckstufe (20) vorzugsweise noch an.
Alternativ kann der Schweißstrom (16) auch allmählich verringert werden und z.B. über die Abschnitte "D" und "E" stufenweise oder gleitend gesenkt werden. Dies hängt von der Art der Schweißstromquelle (13) und der Schweißstromsteuerung ab. Bei dieser Absenkung kann gegebenenfalls auch noch eine Nachwärmung durch eine zeitweise Stromerhöhung stattfinden.
Im nachfolgenden Zeitabschnitt "F" werden Druck und Strom abgeschaltet. Die Wärme kann sich an der Schweißstelle und über den Spanndraht (2) gleichmäßig verteilen und das Gefüge sich gleichmäßig ausbilden.
Nachfolgend findet im Abschnitt "G" noch eine Anlaßbehandlung statt. Hierbei ein Anlaßstrom (18) geschaltet, der z. B. 30% der maximalen Stromhöhe beträgt. In diesem Zeitabschnitt "G" kann auch der Druck noch einmal aufgeschaltet werden, z.B. mit der niedrigen Druckstufe (19) . Je nach Anwendungsfall kann der Druck aber auch ausgeschaltet bleiben oder die hohe Druckstufe (20) geschaltet werden.
Nach dem Anlassen ist der Verbindungsvorgang beendet und die Umreifung um das Verpackungsgut (3) gelegt. Die Umreifungsvorrichtung (1) kann dann zur nächsten Umreifungsstelle weitertakten oder nach Beendigung des
Umreifungsprozesses das Verpackungsgut (3) zum Abtransport freigeben. Die Umreifungsvorrichtung (1) kann in geeigneter Weise an Verpackungsvorrichtungen oder dergleichen anderen Maschinen plaziert werden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sie sich an einer
Ballenpresse (nicht dargestellt) . Es kann sich hierbei um eine Karussellpresse oder um eine Zentralpresse in einer Ballenpressanlage mit mehreren Vorpressen handeln.
Abwandlungen des gezeigten Ausführungsbeispiels sind hinsichtlich des Verfahrens und der Vorrichtung in verschiedener Weise möglich. Die angegebenen Abschnitte, Stromhöhen und Drücke können je nach Drahtmaterial und Randbedingungen variieren. Die Strom- und Druckstufen können auch noch feiner abgestuft und veränderbar sein. Veränderbar sind auch die konstruktiven Ausgestaltungen der Bestandteile der Umreifungsvorrichtung (1) . Grundsätzlich kann auch die Art der Drahtführung bei der Umreifung anders als im dargestellten Ausführungsbeispiel sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Umreifungsvorrichtung
2 Spanndraht 3 Verpackungsgut, Preßballen
4 Zuführvorrichtung
5 Schweißvorrichtung
6 Drahtführung, Umreifungskopf
7 Drahtvorrat 8 Spannvorrichtung
9 Zustellantrieb
10 Trennvorrichtung
11 Drahtende
12 Drahtende 13 Schweißstromquelle
14 Steuerung
15 Vorwärmstrom
16 Schweißstrom
17 Nachwärmstrom 18 Anlaßstrom
19 Druckstufe, niedrig
20 Druckstufe, hoch
21 Preßstempel
22 Anpreßstrom 23 Vorschmelzstrom

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1.) Verfahren zum Verbinden der Drahtenden einer Umreifung von Verpackungsgut durch Widerstandsschweißen, insbesondere in einer
Ballenpresse, wobei der von einem Drahtvorrat abgetrennte Draht mit den Enden unter Druck stumpf zusammengepreßt und durch Anlegen eines Schweißstroms verschweißt wird, dadurch ° g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drahtenden (11,12) vor und/oder während des Schweißens mit einem in der Höhe gesteuerten Anpreßdruck zusammengepreßt werden.
5 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Anpreßdruck in verschieden hohen Stufen (19,20) geschaltet wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch 0 g e k e n n z e i c h n e t, daß der Anpreßdruck i^ den verschiedenen Stufen (19,20) im wesentlichen konstant gehalten wird.
4.) Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch 5 g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drahtenden (11,12) vor und/oder beim Schweißvorgang mit unterschiedlich hohen Strömen (15,16) beaufschlagt werden.
0 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drahtenden (11,12) vor dem Schweißen unter hohem Anpreßdruck und stromlos oder mit einem niedrigen Anpreßstrom (22) zusammengepreßt werden.
5
6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drahtenden (11,12) mit niedrigem Anpreßdruck zusammengepreßt und mit einem Vorschmelzstrom (23) beaufschlagt werden.
7.) Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Anpreßdruck in der niedrigeren Druckstufe (19) ca. 10-20% des Drucks in der höheren Druckstufe (20) beträgt.
8.) Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß beim Schweißen zuerst ein niedriger Vorwärmestrom (15) und danach der höhere Schweißstrom (16) geschaltet wird.
9.) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schweißstrom (16) ca. zwei bis dreimal so hoch wie der Vorwärmestrom (15) ist.
10.) Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drahtenden (11,12) nach dem Schweißen einer Anlaßbehandlung unterzogen werden, wobei die Schweißstelle zwischen dem Schweißvorgang und dem Anlaßvorgang langsam abgekühlt wird.
11.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schweißstelle zwischen dem Schweißvorgang und dem Anlaßvorgang elektrisch nachgewärmt wird.
12.) Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schweißstrom (16) allmählich verringert wird oder ein Nachwärmestrom (17) geschaltet wird.
13.) Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Abkühl- oder Nachwärmphase die Drahtenden (11,12) unter Anpreßdruck zusammengepreßt werden.
14.) Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Anlaßstrom (18) etwa gleich hoch wie der Vorwärmestrom (15) ist und der Nachwärmestrom (17) ca. ein bis zwei Drittel so hoch ist.
15.) Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Anpreßdruck in der Abkühl- oder Nachwärmphase zumindest zeitweise wieder erhöht wird.
16.) Vorrichtung zum Verbinden der Drahtenden einer Umreifung von Verpackungsgut durch Widerstandsschweißen, insbesondere in einer Ballenpresse, mit einer Zuführ- und Spannvorrichtung für den Spanndraht und einer Schweißvorrichtung mit einer Schweißstromquelle sowie einer Steuerung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spannvorrichtung (8) einen Zustellantrieb (9) mit einer Drucksteuerung aufweist.
17.) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Zustellantrieb (9) mindestens zwei unterschiedlich hohe Druckstufen (19,20) besitzt.
18.) Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schweißstromquelle (13) mindestens drei unterschiedliche Stromhöhen abgibt, wobei der Schweißstrom (16) in Stufen oder gleitend schaltbar und/oder ein Nachwärmstrom (17) schaltbar ist.
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