DE2908574C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen der Längsnaht von rohrförmigen Rumpf-Rohlingen für Behälter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 36 52 818 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden die innere und die äußere Kammer durch langgestreckte Profile von U-förmigen Querschnitt gebildet, die sich über eine solche Länge an dem Dorn entlang erstrecken, welche die Länge des Rohlings mehrfach übersteigt. Die Randbereiche der Profilteile liegen entweder direkt oder mit Hilfe von Dichtmanschetten unter gegenseitiger körperlicher Berührung aneinander bzw. an der inneren Mantelfläche und der äußeren Mantelfläche des Rohlings an. Die kontrollierte Atmosphäre wird dabei bevorzugt im großen Abstand von der eigentlichen Schweißstelle am Ende der Profilteile einge­ leitet. Am entgegengesetzten Ende der Kammer wird das eingeleitete Gas wieder abgezogen und ggf. im Kreislauf zurückgefördert. Die kontrollierte Atmosphäre bildet somit eine kontinuierliche Strömung, deren Richtung der Wanderungsrichtung des Rohlinges entspricht und die sich über eine große Länge des Dornes erstreckt. Diese Ausbildung ist relativ aufwendig und erfordert einen erheblichen Einbauraum vor und hinter der Schweißstelle. Auch unterliegen Teile der Vorrichtung aufgrund des direkten körperlichen Kontaktes einer erheblichen Abnutzung. Dieser Kontakt beeinträchtigt auch die Bewegung des Rohlinges und erfordert besondere Maßnahmen für einen gleichförmigen Vortrieb. Zwar ist in der Druckschrift auch vorgesehen, daß man die Zone der Zuführung der kontrollierten Atmosphäre auch auf den Bereich in unmittelbarer Nachbarschaft der Schweißstelle beschränken kann. Hierbei werden jedoch keine Kammern mehr gebildet. Vielmehr sind an den Stirnflächen der Elektrodenscheiben Manschetten angeordnet welche über die Umfangskante der Elektrodenscheiben radial hinausragen. Die kontrollierte Atmosphäre wird durch einen Kanal in der Achse der Elektrodenscheiben zugeführt, die in Abhängigkeit von der Drehung der Elektrodenscheibe jeweils mit solchen in Umfangsrichtung verteilten radialen Kanälen in Verbindung treten, die für den Augenblick gerade in Richtung auf die Schweißstelle gerichtet sind. Im Bereich der Schweißstelle werden durch den Preßdruck die Manschetten in Kontakt mit der Umfangsfläche des Rohlings beiderseits der Schweißstelle gedrückt. Der Bereich der Schweißstelle steht jedoch mit der Umfangsatmosphäre ungeschützt über die sich in Drehrichtung und entgegen der Drehrichtung rasch aufweitenden Spalte zwischen Rohlingoberfläche und kreisförmiger Umfangsfläche der Elektrodenscheibe. Dadurch besteht die Gefahr, daß ein starker Anteil von Luft durch die Bewegung der Elektrodenscheiben und durch die Bewegung des Rohlinges in den Bereich der Schweißzone gelangt, so daß in diesem Bereich eine kontrollierte Atmosphäre nicht aufrechterhalten werden kann. Um Gefahren zu vermeiden muß daher kontrollierte Atmosphäre in erheblichem Überschuß zugeführt werden, was zu starken Gasverlusten und zur Verteuerung führt.

Es hat sich gezeigt, daß eine kontrollierte Atmosphäre mit ausreichender Sicher­ heit nur aufrechterhalten werden kann, wenn auf beiden Seiten der Bereich der Schweißstelle durch mehr oder weniger dichte Kammern abgeschlossen ist, denen die kontrollierte Atmosphäre zugeleitet wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß unter Beibehaltung von die kontrollierte Atmosphäre aufnehmenden Kammern die Bildung dieser Kammer und die Aufrechterhaltung der kontrollierten Schutzatmosphäre sehr viel einfacher und billiger verwirklicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Aufgrund dieser Ausbildung ist das Volumen der inneren und äußeren Kammer sehr klein, da diese Kammern jeweils auf den engeren Bereich in unmittelbarer Nachbarschaft des Kontaktes zwischen den Elektrodenscheiben und dem Rohling begrenzt sind. Es wird für die Vorrichtung daher auch nur ein geringer Einbauraum beiderseits der Schweißstelle benötigt. Entsprechend gering sind auch die pro Zeiteinheit während des Schweißens benötigten Gasmengen zur Bildung der Schutzatmosphäre. Dadurch wird es aber auch möglich, einen körperlichen und direkten Kontakt zwischen den die Kammer begrenzenden Teilen und dem Rohling bzw. den Elektrodenscheiben zu vermeiden, da bei dem geringen Volumen der Kammern durch Steuerung der Gaszufuhr das Eindringen von störender Luft zuverlässig ausgeschaltet werden kann, ohne daß größere Gasverluste hingenommen werden müssen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zur Bildung der inneren Kammer die Ausnehmung, die zur Aufnahme des inneren Elektroden­ rades in dem Dorn ohnehin vorhanden sein muß, für die Bildung der inneren Kammer ausgenutzt wird, in dem diese Ausnehmung durch eine Manschette, die lediglich die innere Elektrodenscheibe durchtreten läßt, abgeschlossen wird, ohne daß zwischen dieser Manschette und dem Rohling bzw. zwischen der Manschette und der Elektrodenscheibe ein zum Verschleiß führender Kontakt vorliegt. Auf diese Weise ist eine sichere Steuerung der Schutzgasatmosphäre im Bereich der Schweißstelle mit Mitteln ermöglicht, die leicht und auf einfache Weise und billig verwirklicht werden können. Die Länge der inneren und äußeren Kammer kann deutlich kleiner als die Länge des Rohlings selbst sein. Bei dieser geringen Länge der Kammern und deren geringen Abmessungen kann auf eine Strömung der Schutzgasatmosphäre, auf die bei der Vorrichtung nach der eingangs genannten US-PS großer Wert gelegt wird, ganz verzichtet werden. Die äußere Kammer kann damit auch eine nur geringe radiale Höhe aufweisen, wobei die geringen Quer­ schnitte der Kammer der Ausbildung einer ausgeprägten Gasströmung ohnehin entgegenwirken.

Eine Abnutzung der Teile kann nicht auftreten, da diese außer Berührung mit den Elektrodenrädern und mit dem über den Dorn geführten Rohling stehen. Auch ist man frei in der Wahl des Materials für den Profilteil oder die Manschette. Die die Elektrodenscheibe aufnehmende Ausnehmung in dem Dorn bildet im Zusammenwirken mit der Manschette eine Vorratskammer für die Schutzgasat­ mosphäre die in diese Vorratskammer direkt eingeleitet wird. Aus dieser tritt das Schutzgas über den Durchtrittsspalt für die Elektrodenscheibe direkt in den Bereich der Schweißstelle. Die innere Elektrodenscheibe bildet dabei eine Art Förderscheibe, welche die Gasatmosphäre gerichtet aus dem Inneren der Ausneh­ mung des Dornes durch das Fenster der Manschette zur Schweißstelle leitet.

Wegen der berührungsfreien Ausbildung der Vorrichtung und aufgrund der Aus­ bildung und Bemessung der Kammern ist die neue Vorrichtung ganz besonders für Schweißmaschinen geeignet, die mit hohen Durchsatzgeschwindigkeiten arbeiten.

Vorteilhafterweise wird die Zuleitung für die kontrollierte Atmosphäre zu der äußeren Kammer gemäß der Lehre des Anspruchs 2 vorgesehen.

Den Mündungen der Zuleitungen für die kontrollierte Gasatmosphäre in die innere und die äußere Kammer können jeweils gemäß der Lehre des Anspruchs 3 poröse Diffusionskörper zugeordnet werden. Zwar ist die Verwendung von porösen Körpern bei Schutzgasvorrichtungen für Schweißeinrichtungen grundsätzlich bekannt (vgl. US-PS 34 50 857). Bei diesen bekannten Anordnungen bildet jedoch der poröse Körper eine Wand einer langgestreckten Verteilerkammer für das Schutzgas, wobei diese Wand der Oberfläche des zu schweißenden Gegenstandes zugewandt ist und für die Verteilung und den Durchtritt des Schutzgases in den Nahtbereich verantwortlich ist. Demgegenüber ist der poröse Körper jeweils den Austrittsmündungen der Zuleitungen zugeordnet. Durch diese diffundiert die kontrollierte Atmosphäre in die Kammer und verhindert so eine ausgeprägte Strömung, die bei so klein bemessenen Kammern zu entsprechenden Gegenströ­ mungen und damit zur Störung einer kontrollierten Atmosphäre führen können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Aus­ führungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 1.

Die Vorrichtung weist eine äußere Elektrodenscheibe 1 und eine innere Elektrodenscheibe 2 auf, die so mit zueinander parallelen Drehachsen angeordnet sind, daß sie einen Schweißspalt bilden, durch den die überlappten Längsränder eines rohrförmigen Rumpf-Rohlinges für einen Behälter geführt werden, wobei die sich überlappenden Längskantenbereiche mit 4 und 5 bezeichnet sind. Der Blech­ rohling 3 ist bei seiner Längsbewegung auf einem Dorn geführt, der eine be­ grenzte Ausnehmung 7 für die drehbare Anordnung der inneren Elektrodenscheibe 2 aufweist.

Die Vorrichtung eignet sich auch für das Widerstandschweißen unter Verwendung eines Kupferdrahtes, der zwischen den Elektrodenscheiben und der Schweißstelle angeordnet wird.

Der soweit beschriebenen Vorrichtung ist eine Einrichtung zur Erzeugung einer kontrollierten Gasatmosphäre im Bereich der Schweißstelle zugeordnet. Zur Bildung einer inneren, die Schutzgasatmosphäre aufnehmenden Kammer wird die Ausnehmung 7 in dem Dorn 6 herangezogen, in der die innere Elektrodenscheibe angeordnet ist. Der Bereich dieser Ausnehmung wird von einer Manschette 10 eingeschlossen die so angeordnet und ausgebildet ist, daß sie die Ausnehmung 7 weitgehend abdeckt mit der Ausnahme eines Durchtrittsfensters für die innere Elektrodenscheibe 2. Eine Zuleitung 14 führt die kontrollierte Atmosphäre von einer entsprechenden Gasquelle unmittelbar in die durch die Manschette 10 abge­ schlossene Ausnehmung 7. Die Manschette 10 umgibt den Dorn ohne den Blech­ rohling 3 zu berühren, wie dies aus den Figuren ersichtlich ist. Die äußere Kammer wird durch einen äußeren Profilteil 11 gebildet der abgebogene Rand­ bereiche 12 aufweist, die unmittelbar dicht vor der Außenfläche des Rohlinges 3 enden, ohne mit diesem in Kontakt zu treten. Der äußere Profilteil 11 weist auf seiner Oberseite ebenfalls ein Durchtrittsfenster auf, durch das die äußere Elek­ trodenscheibe 1 ragt, die im übrigen außerhalb der äußeren Kammer angeordnet und gelagert ist. Somit ragt lediglich der der Schweißstelle am nächsten liegende Bereich 8 der äußeren Elektrodenscheibe in die äußere Kammer, während lediglich der der Schweißstelle am nächsten liegende Bereich 9 der inneren Elektroden­ scheibe aus der durch die Manschette 10 abgedeckten inneren Kammer hervorragt.

Der äußeren Kammer wird die Schutzgasatmosphäre von der Quelle über die Leitung 13 zugeführt.

Die Durchlaufrichtung des Rohlinges 3 wird durch die Drehrichtung der Elektrodenscheiben 1 und 2 bestimmt, die durch die Pfeile F in Fig. 1 angedeutet sind. Unter Berücksichtigung dieses Sachverhaltes ist aus Fig. 1 er­ sichtlich, daß in der dargestellten Ausführungsform das Schutzgas der äußeren Kammer im Bereich hinter der Schweißstelle zugeführt wird. In diesem Falle wird das Schutzgas somit in die anderen Bereiche der äußeren Kammer der Bewegungs­ richtung des Rohlinges 3 und der Elektrodenscheiben 1 und 2 entgegen hinein­ gedrückt. Aus der Ausnehmung 7, welche die innere Kammer bildet, wird das Schutzgas dagegen aufgrund der Drehbewegung der inneren Elektrodenscheibe 2 nach oben in Fig. 1 durch das Fenster der Manschette 10 in Bewegungsrichtung des Rohlinges 3 der Schweißstelle zugeführt.

Es ist somit ersichtlich, daß man durch die Verlegung der Zuführungsleitung 13 in bezug auf die Schweißstelle die Gasverhältnisse innerhalb der äußeren Kammer beeinflussen kann. So kann das Schutzgas in dem Bereich vor der Schweißstelle oder in den Bereich hinter der Schweißstelle geführt werden. Es sind jedoch auch zwei oder mehr Zuleitungen möglich, um das Schutzgas gleichzeitig in Bereiche unmittelbar vor und unmittelbar hinter der Schweißstelle zu leiten.

Auf diese Weise ist es leicht möglich, daß im Bereich innerhalb und außerhalb der Schweißstelle zuverlässig eine kontrollierte Atmosphäre aufrechterhalten werden kann, die sich über einen Bereich erstreckt, der etwa 2 cm vor der eigentlichen Schweißstelle beginnt und etwa 2 cm hinter der Schweißstelle endet.

Zur Bildung der kontrollierten Atmosphäre kann ein neutrales Gas, wie Argon, Stickstoff oder dergleichen verwendet werden, dem bei Bedarf ein Gasreduktions­ mittel, z. B. Wasserstoff oder dgl., zugesetzt werden kann.

Das Profil und die Ausbildung der Manschette und des äußeren Profilteils werden durch den angegebenen Zweck bestimmt. Es kommt also nicht wesentlich auf die beschriebene Profilbildung an. Den Mündungen der Zuleitungen können jeweils poröse Diffusionskörper zugeordnet sein, über die das Gas ohne Ausbildung von ausgeprägten Strömungen und Gegenströmungen und ohne die Gefahr von Staus in die Kammern eintreten kann. Die Diffusionskörper können aus einem Material mit natürlicher Porösität oder aus zusammengepreßten Fasern, frittierter Bronze oder dgl. bestehen. Unter besonderen Umständen können den Kanten der die innere und äußere Kammer begrenzenden Teile auch Elemente aus gleitend an der Oberfläche des Rohlings angreifenden Material zugeordnet sein.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen der Längsnaht von rohr­ förmigen Rumpf-Rohlingen für Behälter, die aus einem Zuschnitt aus Weißblech oder dgl. gerollt sind und mit sich überlappenden Längsrändern auf einem Dorn durch eine zwischen zwei Elektrodenscheiben gebildete Schweißstelle geführt werden, wobei die innere Elektrodenscheibe in einer Ausnehmung des Dorns gelagert ist, bei der eine Einrichtung zur Erzeugung einer kontrollierten Gas­ atmosphäre im Bereich der Schweißstelle vorgesehen ist, die innere und äußere Kammern aufweist, in die jeweils eine Zuleitung für das die kontrollierte Atmosphäre bestimmende Gas, insb. ein inertes Gas mündet, wobei die äußere Kammer durch einen Profilteil gebildet ist, der ein Durchtrittsfenster für die äußere Elektrodenscheibe sowie abgebogene und abdichtend mit dem Rohling zu­ sammenwirkende Randbereiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und die äußere Kammer jeweils auf einen Bereich in unmittel­ barer Nachbarschaft des Kontaktes zwischen den Elektrodenscheiben (1, 2) und dem Rohling (3) begrenzt sind, die abgebogenen Randbereiche (12) des äußeren Profilteils (11) unmittelbar dicht vor der Außenfläche des Rohlings (3) enden, die die innere Elektrodenscheibe (2) aufnehmende Ausnehmung (7) durch eine zylindrische, den Dorn (6) umgebende und gegenüber dem Blechrohling (3) berührungsfrei angeordnete Manschette (10) abgedeckt ist, die auf der Oberseite einen Durchtritt für die innere Elektrodenscheibe (2) und für die kontrollierte Gasatmosphäre zur Innenseite der Schweißstelle (8, 9) hin aufweist, und daß die Zuleitung (14) der kontrollierten Gasatmosphäre zu der inneren Kammer direkt in der Ausnehmung (7) des Dornes (6) mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (13) der kontrollierten Gasatmosphäre zu der äußeren Kammer (11, 12) in Laufrichtung des Rohlinges (3) im geringen Abstand hinter der Schweißstelle (8, 9) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Mündungen der Zuleitungen (13, 14) für die kontrollierte Gasatmosphäre in die beiden Kammern jeweils ein poröser Diffusionskörper zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zugeführte kontrollierte Gasatmosphäre ein Reduk­ tionsgas enthält.