DE4236171C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Schweißen von endlos aneinanderzufügenden Metallbändern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Schweißen von endlos aneinanderfügenden Metallbändern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 bzw. 1

Derartige Bandschweißverfahren und Bandschweißvorrichtungen werden benötigt, um Rohmaterialbänder, die in Bandwickeln zwecks Weiterverarbeitung in Werkzeugautomaten angeliefert werden, endlos aneinanderzuschweißen, wobei die Schweiß­ stelle keine Störungen beim nachfolgenden Bearbeitungspro­ zeß verursachen darf.

Bekannte gattungsgemäße Bandschweißvorrichtungen (DE 40 13 883 A) bestehen aus einer Bandaufnahmeeinrichtung für die jeweiligen Enden der aneinanderzufügenden Metallbänder, ei­ ner Schneideinrichtung zum Beschneiden der Enden der Me­ tallbänder, sowie aus einer Schweißeinrichtung zum Ver­ schweißen der beschnittenen Bandenden.

Aus der DE 41 00 302 C ist eine Bandschweißmaschine zum Schwei­ ßen von gestoßenen Schnittflächen von Metallbändern bekannt. Die Bänder werden zunächst in Schneidstellung und anschließend in Schweißstellung positioniert.

Aus der DE 36 26 974 A ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Stumpfschweißen von Blechen mittels eines Laserstrahls be­ kannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung so­ wie ein Verfahren zum Schweißen von endlos aneinanderzufügenden Metallbändern zu schaffen, bei denen die Schweißverbindung ohne eine Metallbandverdickung oder eine Metallbandverbreiterung herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die Merkmale der Ansprüche 8 bzw. 1.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß das Schneidwerkzeug der Schneideinrichtung einen ungeradlinigen, um eine Mittelachse alternierenden Formschnitt ausführt. Der unge­ radlinige Formschnitt bewirkt, daß beim Überlappen der beiden beschnittenen Bandenden unter der Schweißzange der Schweißein­ richtung kleine Hohlräume entstehen, die das Schweißmaterial, das durch die geringfügige Überlappung der Metallbänder über­ schüssig vorhanden ist, in diese Hohlräume fließen kann. Auf diese Weise entsteht weder eine Metallbandverdickung noch eine Metallbandverbreiterung, so daß keine Nachbearbeitung der Schweißstelle erforderlich ist.

Dabei ist vorgesehen, daß der Formschnitt vorzugsweise wellen­ förmig ist.

Besonders vorteilhaft weisen die zu verschweißenden Bandenden einen gleichartigen, aber relativ zueinander phasenverschobenen Formschnitt auf. Mit einem derartigen phasenverschobenen Form­ schnitt läßt sich das Verhältnis von sich überlappenden Metall­ bandabschnitten und Hohlräumen exakter einstellen, so daß eine noch bessere Vergleichmäßigung der Schweißstelle erreichbar ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Formschnitt unter einem Winkel zu den Längskanten der Metallbänder ver­ läuft. Ein schräger Formschnitt hat den Vorteil, daß die Festigkeit des Metallbandes an der Schweißstelle in geringerem Umfang beeinflußt ist, so daß bei der nach­ folgenden Verarbeitung der Metallbänder keine Knicke an den Schweißstellen auftreten können.

Die Schneideinrichtung und die Schweißeinrichtung sind auf einem gemeinsamen orthogonal zu den Metallbändern bewegbaren Schlitten um eine orthogonal zu der Metall­ bandebene verlaufende Achse schwenkbar angeordnet. Die Schneideinrichtung und die Schweißeinrichtung können einzeln oder auch synchron verschwenkt werden, wobei der Schlitten in eine Schneidposition, in eine Mittel­ position und in eine Schweißposition verschiebbar ist. In der Mittelposition können die Metallbänder die Band­ schweißvorrichtung durchlaufen, ohne mit der Schneid- oder Schweißeinrichtung zu kollidieren.

Die Bandaufnahmeeinrichtung kann aus zwei nebeneinander angeordneten Spanneinrichtungen für die Bandenden be­ stehen, die in Längsrichtung der Metallbänder beweglich geführt sind. Die beiderseits des die Schneideinrich­ tung und die Schweißeinrichtung aufnehmenden Schlittens angeordneten Spanneinrichtungen sind in Längsrichtung der Metallbänder beweglich, so daß sie nach dem Aus­ führen des Schneidvorgangs aufeinanderzubewegt werden können, um die Stoßkanten der Bandenden sich geringfü­ gig überlappend für den Schweißvorgang zusammenzufügen.

Die Spanneinrichtungen sind bei einem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel im Querschnitt schwalbenschwanzförmig gestaltet und bestehen aus einer starren und einer stufenlos zustellbaren Spannbacke. Die schwalbenschwanz­ förmige Spanneinrichtung mit einer stufenlos zustell­ baren Spannbacke ermöglicht es, Metallbänder in einem großen Weitenbereich zwischen ca. 8 und 80 mm Band­ breite einzuspannen, wobei die schwalbenschwanzförmige Querschnittsform der Spannbacken gleichzeitig eine Niederhaltefunktion an den Längskanten der Metallbänder ausübt.

Der Formschnitt verläuft bei einem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel unter einem Winkel von ca. 10° bis 25°, vorzugsweise 15°, relativ zur Orthogonalen zu den Längskanten der Metallbänder. Bei einem Winkel von vor­ zugsweise 15° ist einerseits eine deutliche Festigkeits­ erhöhung in Längsrichtung des Metallbandes an der Schweißstelle feststellbar und andererseits die Schweiß­ naht nicht unverhältnismäßig verlängert.

Bei einem wellenförmigen Formschnitt kann die Höhe der Amplituden im wesentlichen der Dicke der Metallbänder entsprechen.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Schräglage des Formschnitts derart an die Breite der Metallbänder angepaßt, daß an den jeweiligen Längskanten des Metallbandes relativ zur Mittelachse des Formschnitts eine Aussparung verbleibt. Diese Aus­ sparungen an den Längskanten des Metallbandes verhin­ dern, daß der Schweißgut über die Breite des Metall­ bandes vorstehen kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 7 die unterschiedlichen Funktionsphasen der Band­ schweißvorrichtung,

Fig. 8 die Bandenden mit wellenförmigen phasenver­ schobenen Formschnitt,

Fig. 9 den Formschnitt gemäß Fig. 8 bei geringfügiger Überlappung,

Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit A in Fig. 9, und

Fig. 11 die Spannbacken der Bandaufnahmeeinrichtung.

Die Bandaufnahmeeinrichtung 1 zum Zusammenschweißen der Bandenden 8, 10 von Metallbändern 2 weist eine Schneid­ einrichtung 4 mit einem Schneidwerkzeug 5 auf, sowie eine Schweißeinrichtung 6, z. B. eine Widerstandsschweiß­ einrichtung, die gemeinsam auf einem orthogonal zu der Längsachse der Metallbänder 2 verschiebbaren Schlitten 18 angeordnet sind. Der Schlitten 18 ist aus einer in Fig. 1 gezeigten Mittenposition heraus in eine Schneid­ position gemäß Fig. 2 bis 4 sowie in eine Schweißposi­ tion gemäß Fig. 5 und 6 verfahrbar.

Die Bandenden 8, 10 der Metallbänder 2 werden von einer Bandaufnahmeeinrichtung 12 mit Hilfe von beiderseits des Schlittens 18 angeordneten Spanneinrichtungen 20, 22 eingespannt. Beide Spanneinrichtungen 20, 22 sind in Längsrichtung der Metallbänder 2 verschiebbar, um die Stoßkanten der Bandenden 8, 10 für den Schweiß­ vorgang leicht überlappend gegeneinanderzusetzen.

Die Spanneinrichtungen 20, 22 bestehen jeweils vorzugs­ weise aus zwei Spannbacken 24, 26 von denen eine, wie aus Fig. 11 ersichtlich, z. B. pneumatisch zustellbar ist.

Das Schneidwerkzeug 5 der Schneideinrichtung 4 besteht aus einer feststehenden Hartmetallmatrize und einem pneumatisch, pneumatisch-hydraulisch oder hydraulisch betätigten Zylinder mit Kniehebelunterstützung.

Sowohl die Schneideinrichtung 4, als auch die Schweiß­ einrichtung 6 sind auf dem Schlitten 18 um eine ortho­ gonal zu den Metallbändern 2 verlaufenden Achse schwenk­ bar angeordnet, um die Bandenden 8, 10 unter einem vor­ gegebenen Winkel beschneiden und anschließend schweißen zu können.

Die Bandenden 8, 10 werden nicht nur unter einem Winkel zwischen ca. 10° bis 45° zur Orthogonalen zu den Längs­ kanten 16 der Metallbänder 2, sondern auch mit einem ungeradlinigen Formschnitt 14 beschnitten.

Der ungeradlinige Formschnitt 14 ist um eine Mittel­ achse alternierend ausgeführt. Fig. 8 zeigt ein Aus­ führungsbeispiel eines wellenförmigen Formschnitts 14. Die sich gegenüberstehenden Bandenden 8, 10 können einen gegenläufigen Wellenschnitt aufweisen, z. B. um eine Halbwelle versetzt, so daß, wie aus Fig. 9 und 10 ersichtlich, Überlappungsbereiche 15 und Lücken 17 im Wechsel entstehen. Beim Schweißvorgang kann das über­ schüssige Schweißgut aus den Überlappungsbereichen 15 in die Lücken 17 fließen, ohne daß Bandverdickungen entstehen können.

Die Neigung der Mittelachse des Formschnitts 14 kann so eingestellt werden, daß an den Längskanten 16 der Metallbänder 2 immer Lücken entstehen. Dadurch ist sichergestellt, daß kein Schweißgut über die Breite des Metallbandes 2 hinaustreten kann.

Der Ablauf des Schweißvorgangs ist folgender:
Zunächst werden die beiden Bandenden 8, 10 der Metall­ bänder 2 in die Bandaufnahmeeinrichtung 12 eingelegt und von den Spanneinrichtungen 20, 22 durch die jeweili­ gen Spannbacken 24, 26 pneumatisch geklemmt (Fig. 1). Der Schlitten 18 mit der Schneid- und Schweißvorrich­ tung 4, 6 befindet sich in der Mittelstellung.

Nach dem Einklemmen der Bandenden 8, 10 fährt, wie aus Fig. 2 ersichtlich, der Schlitten 18 mit der Schneid- und Schweißeinrichtung 4, 6 nach hinten in eine Schneid­ position, bei der die Schneideinrichtung 4 sich über den Bandenden 8, 10 befindet.

Dann fahren, wie in Fig. 3 gezeigt, die beiden Spannein­ richtungen 20, 22 nach innen und bringen die Bandenden 8, 10 unter das Schneidwerkzeug 5 der Schneideinrichtung 4. Dann wird der Formschnitt 14 ausgeführt.

Anschließend fahren, wie in Fig. 4 gezeigt, die beiden Spanneinrichtungen 20, 21 nach außen, so daß, wie in Fig. 5 gezeigt, der Schlitten 18 nach vorne in die Schweißposition verfahren kann. Die Schweißeinrichtung 6 befindet sich nunmehr mit ihrer Schweißzange im Be­ reich der Metallbänder 2. Daraufhin fahren die Spann­ einrichtungen 20, 21, wie in Fig. 6 gezeigt, nach innen und bringen die beschnittenen Bandenden 8, 10 unter die Schweißeinrichtung 6. Ein in den Zeichnungen nicht dar­ gestellter Stößel hebt eines der Bandenden 8, 10 gering­ fügig an, damit die Stoßkanten der Bandenden 8, 10 nicht gegeneinander stoßen, sondern geringfügig über­ lappen können. Daraufhin wird der Schweißvorgang ge­ startet.

Nach dem Schweißvorgang fährt der Schlitten 18 wieder zurück in die Mittelstellung (Fig. 7). Die Spannein­ richtungen 20, 22 geben die bewegliche Spannbacke 26 frei, so daß das zusammengefügte Metallband zu dem nachfolgenden Verarbeitungsautomaten weiterlaufen kann. Die Spanneinrichtungen 20, 22 kehren wieder in ihre Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 zurück.

Claims (10)

1. Verfahren zum Schweißen von endlos aneinanderzufügenden Me­ tallbändern (2), durch Beschneiden der Bandenden (8, 10) der Metallbänder (2), durch anschließendes geringfügiges Überlappen der Bandenden (8, 10) und durch Verschweißen der Bandenden (8, 10), gekennzeichnet durch das Beschneiden der Bandenden (8, 10) mit einem ungeradli­ nigen um eine Mittelachse alternierenden Formschnitt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandenden (8, 10) wellenförmig beschnitten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandenden (8, 10) mit einem gleichartigen, aber re­ lativ zueinander phasenverschobenen Formschnitt (14) be­ schnitten werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bandenden (8, 10) unter einem Winkel zu den Längskanten (16) der Metallbänder (2) beschnitten werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bandenden (8, 10) unter einem Winkel zwischen 10° und 45° relativ zur Orthogonalen zu den Längskanten (16) der Metallbänder (2) beschnitten werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bandenden (8, 10) unter einem Winkel zwischen 10° und 25°, vorzugsweise 15°, relativ zur Ortho­ gonalen zu den Längskanten (16) der Metallbänder (2) be­ schnitten werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schräglage des Formschnitts (14) derart der Breite der Metallbänder (2) angepaßt wird, daß an den jeweiligen Längskanten (16) der Metallbänder (2) relativ zur Mittelachse des Formschnitts (14) eine Lücke (17) verbleibt.

8. Bandschweißvorrichtung (1) zum Verschweißen von endlos an­ einanderzufügenden Metallbändern (2), mit einer Bandauf­ nahmeeinrichtung (12) zum Aufnehmen der Bandenden (8, 10) der Metallbänder (2), mit einem Schneidwerkzeug (5) und mit einer Schweißeinrichtung (6) zum Verschweißen der be­ schnittenen Bandenden (8, 10) dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (4) und die Schweißeinrichtung (6) auf einem gemeinsamen, orthogonal zu der Bewegungs­ richtung der Metallbändern (2) bewegbaren Schlitten (18) um eine orthogonal zu der Metallbandebene verlaufende Ach­ se schwenkbar angeordnet sind.

9. Bandschweißvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bandaufnahmeeinrichtung (12) aus zwei nebeneinander angeordneten Spanneinrichtungen (20, 22) für die Sandenden (8, 10) besteht, die in Längsrichtung der Me­ tallbänder (2) beweglich geführt sind.

10. Bandschweißvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spanneinrichtungen (20,22) im Quer­ schnitt schwalbenschwanzförmig gestaltet sind und aus ei­ ner starren (24) und einer stufenlos zustellbaren auf un­ terschiedliche Bandbreiten einstellbaren Spannbacke (26) bestehen.