Lichtbogenschweissmaschine Beim Lichtbogen-Stumpfschweissen von Dünnblechen oder beim Schweissen von Längs- oder Rundnähten von Hohlkörpern stellt sich die Aufgabe, die zu verschweissenden Teile im Blechquerschnitt, versetzungsfrei aufzuspan nen. Dies wird meistens dadurch zu erreichen ersucht, dass die Bleche von zwei beidseitig der Elektrode liegenden Druckbalken gegen eine starre Unterlage gepresst werden. Häufig werden an diesen Druckbalken noch unter Federdruck stehende Finger, hydraulische oder pneumatische Druckzylinder angeordnet, die möglichst nahe der Schweissnaht wirken sollen, damit die Arbeitsstücke in Nahtnähe plan auf der Unterlage aufliegen.
Es sind auch schon Vorrichtungen gebaut worden, bei denen sich die einzelnen Druckelemente auf einen nachgiebigen Schlauch abstützen, der mit Luft oder Wasser gefüllt wird und so eine gleichmässige Anpressung erzielen soll.
Schliesslich fanden für die Montage grö sserer Eisenkonstruktionen elektromagnetische Haltevorrichtungen Anwendung, die die sonst gebräuchlichen Heftschrauben und Heftnieten zu ersetzen bestimmt sind, um ein vorheriges Lochen der zu verbindenden Bauteile zu ver meiden.
Alle diese Vorrichtungen haben den Nach teil, dass Teile der Aufspannvorrichtung so wohl unter als auch über dem Schweissgut lie gen und beim Handschweissen, besonders aber beim Automatenschweissen das Aufspannen, die Arbeit und die Übersicht behindern und den Lichtbogen beeinflussen, wenn die oben liegenden Druckelemente zu nahe an der Naht liegen. Ferner können sich die Balken unter den Presskräften deformieren und stellenweise vom Schweissgut abheben, Bei Feinblechen wirken sich Versetzungen über 10% der Blechdicke bereits ungünstig aus.
Die erfindungsgemässe Lichtbogenschweiss maschine zeichnet sich dadurch aus, dass zum Festhalten der zu verschweissenden Bleche mindestens eine als Unterlage für die Bleche dienende Platte vorgesehen ist, welche durch Mittel, die an der dem Schweisskopf abgekehr ten Seite der Maschine angeordnet sind, ma- gnetisierbar ist, wobei mindestens die Ober fläche der Unterlagsplatte durch eine Metall schiene unterbrochen ist, welche als Unterlage für die zu schweissenden Kanten dient, wobei beiderseits der Metallschiene in den Platten teilen mindestens je ein bei der Magnetisie rung als Luftspalt wirkende Unterbrechung der Plattenoberfläche angeordnet ist, so dass beidseitig der Metallschiene gleichnamige Ma gnetpole liegen.
Bei der Lichtbogenschweissmaschine sind alle Teile zum Festhalten der zu schweissen den Bleche nur auf einer Seite der Bleche angebracht, und es ragen daher keine Teile in den Raum auf der Elektrodenseite des Schweissgutes hinein. In den Zeichnungen sind Ausführungsfor men des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, und zwar zeigen:
Fig.1 eine automatische Lichtbogenschweiss maschine im Aufriss, Fig. 2 eine Seitenansicht, Fig. 3 einen Grundriss, Fig. 4 einen Teilschnitt durch die Spann vorrichtung der Maschine mit aussenbeheizter Metallschiene gemäss einer ersten Ausfüh rung, Fig. 5 einen Teilschnitt durch die Spann vorrichtung der Maschine mit innenbeheizter Metallschiene gemäss einer zweiten Ausfüh rung, Fig. 6 einen Teilschnitt durch die Spann vorrichtung der Maschine mit eingelegter Me tallschiene gemäss einer Variante, Fig. 7 einen Teil durch die Spannvorrich tung der Maschine, die Befestigung und Zen trierung der Spannplatten zeigend, Fig. 8 einen Zentrierbolzen, die Fig.
9 und 10 je einen Querschnitt durch ein geschweisstes Blech, Fig.ll ein durchlaufendes Spannplatten paar mit zwischengelegter Metallschiene, Fig.12 ein unterteiltes Spannplattenpaar mit zwischengelegter Metallschiene, Fig. 13 eine durchlaufende Spannplatte mit eingebauter Metallschiene, Fig. 14 einen Teilschnitt durch Magnet- Spannplatten mit Kraftlinienverlauf und Fig. 15 ein Schaltschema der Magnetspann plattenvorrichtung.
In der aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen automatischen Schweissanlage ist der Schweiss kopf mit 5 bezeichnet, welcher auf einem in der Höhe verstellbaren Balken 4 verschiebbar gelagert ist. Der Balken 4 ruht auf zwei Säu len 1, die ihrerseits auf Grundplatten 2 an geordnet sind. Ein unterhalb des Schweiss kopfes 5 angeordneter Balken 6 liegt auf zwei an den Säulen 1 in der Höhe verstellbaren Supporten 3 auf. Am Balken 6 sind Spann platten 7, ein Gruppenschalter 26 und ein Um former 8 befestigt, welche Teile eine von den andern Teilen der Schweissanlage unabhän gige Einheit bilden. Die Spannplatten 7 kön- nen eben oder gewölbt ausgebildet sein. Der Balken 6 kann seitlich durch eine Einstell schraube 27 in geringem Masse nach vorn oder hinten verschoben werden, um ihn nötigen falls parallel zum Führungsbalken 4 auszu richten.
Hinter den Säulen 1 ist der zu verschweissende Blechstapel 11 angeordnet (Fig.2). Auf der Vorderseite des Balkens 6 sind über die Länge verteilte Anschläge 9 angebracht, die bis zur Mitte der Spannvor richtung ausgeschwenkt werden können. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform be steht der Balken 6 aus einem Doppel-T-Profil. Auf diesem liegen die Spannplatten 7 in zwei Reihen, zwischen denen sieh eine Metallschiene 10 auf Leisten 12 abstützt.
Zwischen den beiden Reihen Spannplatten 7 verläuft längs und parallel zu diesen ein Brennerrohr 13, welches von Heizgasen durch strömt wird und das zur Erwärmung der Metallschiene 10 dient. Beidseits der Metall schiene 10 sind je zwei Unterbrechungen in der Plattenoberfläche eingelassen, die bei der Magnetisierung als Luftspalt wirken. In den Unterbrechungen sind Streifen 28 aus un- magnetisierbarem Material eingesetzt, die wie dargestellt - parallel zur Metallschiene verlaufen. Grundsätzlich können jedoch die Unterbrechungen und Streifen 28 auch senk recht oder schräg zur Metallschiene angeord net sein.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Metallunterlage 10, welche einen Hohl raum zur Aufnahme eines Heizelementes 15 besitzt.
Um die Spannplatten 7 von der aus den Metallschienen herrührenden Wärme zu schüt zen, ist diese mit einem Mantel 16 aus wärme isolierendem Stoff umgeben. Das Ganze wird auf den Leisten 12 abgestützt.
In Fig. 6 ist eine von Fig. 4 abweichende Ausführungsform dargestellt, mit nur einer Spannplatte 7'. Die Metallschiene 10 ist in der Mitte der Spannplatte 7' angeordnet.
Fig.7 zeigt die Befestigung der Spann platten 7. Zu diesem Zwecke sind prismenför- mige Einfräsungen paarweise in der Unter lage und in der Spannplatte angeordnet, wo; bei in eine der beiden Einfräsungen Walzen 18 eingelegt sind. Mittels diesen Walzen 18 werden die beiden Plattenreihen genau aus gerichtet geneigt und im richtigen Abstand voneinander gehalten. Einstiche 31, die sich in den Platten und in den Unterlagen genau gegenüber befinden, dienen zur Aufnahme der an den Walzen 18 angebrachten Walzenbündel 19 und sichern auf diese Weise die Spann platten regen Längenverschiebungen.
Sehrau ben 21. mit kugelförmigen Unterlagen 20 zie hen die Magnetspannplatten 7 gegen ihre Un terlagen fest.
Die Fig. 9 und 10 zeigen zwei mittels der Schweissvorrichtung verschweisste Bleche 22. Der warme Zustand der Bleche unmittelbar nach dem Sehweissen ist durch dicke Linien, derjenige nach dem Abkühlen und Schrump fen durch gestrichelte Linien angegeben. Aus den Fig.11 bis 13 sind die Anordnungsmög lichkeiten der Magnetspannplatten 7 ersicht lich. Fig.11 zeigt zwei durchlaufende Magnet spannplatten 7, die nebeneinander angeord net sind. Parallel zu den Platten ist zwischen diesen die Metallschiene 10 angeordnet. In Fig.12 sind die Spannplatten in der Länge unterteilt gezeichnet. Die Metallschiene 10 ist wiederum zwischen den Platten 7 angeordnet.
In Fig.13 ist nur eine Spannplatte 7 ge zeigt. Bei dieser Ausführung liegt die Metall schiene 10 in einer in der Magnetspannplatte 7 angeordneten prismatischen Nut. Wie aus Fig.14 ersichtlich ist, weisen die Magnet spannplatten 7 längsverlaufende Luftspalte 28 auf. Die Schaltung der Stromkreise der einzelnen Magnetspannplatten 7 erfolgt nun So, dass links und rechts der Metallschiene 10 gleichnamige Pole liegen.
In Fig.14 sind beidseitig der Metallschiene 10 zwei Nordpole vorhanden. Dadurch ergibt. sieh ein neutrales Feld, welches über die Me tallschiene 10 den Kraftlinienfluss um Elek trode und Lichtbogen nicht beeinflussen kann.
In Fig.15 ist. die Schaltung der Magnet- spann.platten 7 gezeigt. Es ist zu jeder Spann platte ein separater Stromkreis vorhanden, die durch Gruppenschalter 26 wechselseitig (-in- und ausgeschaltet werden können. Inner- halb einer Gruppe können die einzelnen Spannplatten durch Trenner 25 einzeln ab geschaltet und ausser Betrieb genommen wer den. Zur Beeinflussung der Kraftliniendichte und der Steuerung ist ein Regulierwiderstand 24 vorgesehen, Die Bedienungs- und Wirkungsweise der Lichtbogenschweissmaschine geht aus folgen dem hervor: Ein Werkstück wird vom Blech stapel 11 (Fig.2) von hinten an den vordern Anschlag 9 angestossen. Dadurch kommt der Werkstückrand genau auf die Mitte der Me tallschiene 10 zu liegen.
Bei der elektrischen Festhaltung wird durch Schliessen eines Grup penschalters 26 diejenige Spannplattengruppe I oder II eingeschaltet, auf welcher das Werk stück aufliegt. Nach dem Ausschwenken und Niederdrücken der Anschläge 9 kann das nveite Werkstück an das erste von vorn an gestossen und der zweite Gruppenschalter ein geschaltet werden.
Diese Anordnung weist den Vorteil der individuellen Spannung jedes einzelnen der beidseitig der Metallschiene liegenden Werk- st.üeke auf. Die Kraftlinien verlaufen wie folgt: Das auf die, Magnetplatten aufgelegte Blech 22 bildet einen Teil des ganzen Magnet systems, indem die Kraftlinien statt, durch die Luft durch diejenige Partie im Blech wan dern, welche über dem Luftspalt liegt (rechte Seite, Fig.14).
Ist die Kraftliniendichte grösser, als der Sättigung des Bleches entspricht, treten diese aus dem Blech aus, bilden Streufelder und können dadurch den Lichtbogen stören. Weil aber beidseitig der Metallschienen gleich namige Pole liegen, die sieh abstossen und sich um den Schweissdraht und um den Lichtbogen ein eigenes kräftiges Magnetfeld ausbildet, so ist bei dieser Schaltung eine störende Beein flussung durch das Magnetplattenfeld trotz dem nicht möglich. Ist das über den Blechen liegende Streufeld immer noch zu kräftig, kann mittels des Widerstandes 24 die Kraft- liniendiehte reduziert und die Streuung ver mindert oder zum Verschwinden gebracht werden.
Andere Verhältnisse würden sieh er geben, wenn beidseitig der Metallschiene 10 ungleichnamige Pole oder an den Stossstellen entgegengesetzte Pole sich befinden würden. In beiden Fällen würden an den kritischen Stellen starke Streufelder entstehen, die den Lichtbogen beeinflussen und ein Schweissen unmöglich machen.
Nach dem Spannen der Bleche auf den Magnetspannplatten liegen diese satt und ver setzungsfrei auf der Metallunterlage 10 auf.
Der Balken 4 mit dem Schweisskopf 5 wird min so weit abgesenkt, dass die Stromzufüh rungsbacken 30 den richtigen Abstand vom Blech aufweisen und .die Schweissung vor genommen werden kann. Da sich kein Teil der Spannvorrichtung auf Elektrodenseite des Bleiches befindet, ist das Beschicken der Spannvorrichtung mit den Werkstücken, das Ausrichten der Naht auf die Mitte der Metall schiene 10, das Schweissen, das Entfernen des nicht gesinterten Schweisspulvers, das Ab schlecken und das Kontrollieren und even tuelle Ausbessern der Naht ohne jede Behin derung möglich und stellt damit einen wesent lichen Fortschritt gegenüber den Ausführun gen mit Druckbalken dar, wobei der Verwen dungsbereich der Maschine auch für dünne Bleche erweitert ist.
Durch entsprechende Ausbildung der Nute 29 an der Metallschiene 10 kann die Schweissraupe gegenüber dem Blechquerschnitt nach Bedarf unsymmetrisch angeordnet werden. Die unsymmetrische Lage der Schweissraupe gegenüber dem Blechquer schnitt hat aber einen Verzug der Bleche nach der Seite des grösseren Raupenquer schnittes zur Folge. In Fig.9 und 10 werden sich bei unsymmetrischer Raupe nach dem<B>Ab-</B> kalten die beiden Bleche nach der punktier ten Linie verziehen. Um diesen Verzug zu kompensieren, kann den Spannplatten 7 nach Fig.7 eine entgegengesetzte Vorneigung gege ben werden. Zu diesem Zwecke werden in die äussern oder innern Nuten Walzen eingelegt, die einen grösseren Durchmesser aufweisen, als den einbeschriebenen Kreisen der prismenför- migen Anfräsungen in Fig.7 entspricht.
Auf diese Weise kann den Spannplatten 7 auf ihrer ganzen Länge eine gleichmässige Seiten neigung erteilt werden, die genau den Verzug der Bleche kompensiert. Ein nachträgliches Richten der Bleche mit entsprechenden zu sätzlichen Richtspannungen fällt daher weg. Beim Schweissen von höher Bekohlten oder legierten Werkstücken härtet. die Schweissnaht infolge des raschen Wärmeentzuges durch die Metallschiene 10 auf. In Fig.4 wird die Me tallschiene aussen beheizt, in Fig.5 innen be heizt. Die Heizung dient dazu, die kritische Abkühlungsgeschwindigkeit zu vermindern, so dass sich kein hartes Gefüge bilden kann.