DE69130077T2

DE69130077T2 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Ausrichten von zu verschweissenden proximalen Blechkanten

Info

Publication number: DE69130077T2
Application number: DE69130077T
Authority: DE
Inventors: David C. Franklin Ohio 45005 Mcgraw; Gary L. Cincinnati Ohio 45248 Neiheisel
Original assignee: AK Steel Corp
Current assignee: Cleveland Cliffs Steel Corp
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2011-04-12
Also published as: ES2119763T3; EP0452137B1; KR100197855B1; BR9101502A; JPH04223953A; EP0452137A2; EP0452137A3; AU647096B2; AR247127A1; ATE170435T1; US5023427A; CA2040296A1; DE69130077D1; JP2515440B2; AU7430491A; CA2040296C; KR910018117A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Ausrichten der gegenüberliegenden Kanten von zwei oder mehreren nennenswert magnetischen Blechen, die entlang aneinanderstoßender Kanten zu verbinden sind und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen, innigen Ausrichten der gegenüberliegenden Kanten von zwei oder mehreren Blechen aus Stahl oder ähnlichem Material, die entlang einer gemeinsamen Nahtline mittels Hochenergie-Laser, Elektronenstrahl oder Plasma- Bogenschweißvorrichtung stoßgeschweißt werden.

STAND DER TECHNIK

Bei einer großen Vielfalt an Herstellungs- und Stahlverarbeitungsanwendungen ist es oft wünschenswert oder notwendig, Bleche oder Bänder aus Stahl, Legierungen oder ähnliches, wie etwa durch Schweißen entlang einer angrenzenden Kante zusammenzufügen. Ein solches Zusammenfügen kann durch eine konventionelle Nahtschweißausrüstung, Stoßschweißausrüstung, Bogenschweißvorrichtungen, Hochenergie-Laser, Elektronenstrahl- oder Plasma-Bogen-Schweißvorrichtungen ausgeführt werden.
Es wurde beobachtet, daß die Qualität der die Materialbleche zusammenfügenden Schweißnaht direkt sowohl die mechanischen als auch die mikrostrukturellen Eigenschaften der entstehenden Anordnung beeinflußt. Demzufolge ist es absolut wesentlich, die Qualität der Schweißung in vielen der modernen fortschrittlichen Technologieanwendungen zu optimieren. Insbesondere beeinflußt die Qualität der Schweißung die sich ergebende Material-Mikrostruktur, Mikrohärte, Zugeigenschaften, Formbarkeit, Ermüdungsfestigkeit und Bruchfestigkeit, die direkt den Gesamtwert des Zusammenfügungsprozesses und der sich ergebenden, zusammengefügten Teile beeinflussen. Kurzum sollten die mechanischen Eigenschaften der Schweißung so nahe als möglich an jene der zu schweißenden Basismetalle heranreichen. Es sei dazu bemerkt, daß zusammenzufügende Bleche nicht aus identischen Materialien sein müssen und es oft auch nicht sind. Die Justierung oder "fit up" der gegenüberliegenden proximalen Kanten der Bleche des zusammenzufügenden Materials ist ebenso sehr kritisch, um die optimale Schweißnaht zu gewährleisten, insbesondere in Hochgeschwindigkeits-Laserschweißanwendungen, in denen aufgrund der kleinen Laserstrahl-Punktgröße ein sehr schmaler Spalt entlang der Naht aufrecht erhalten werden muß. Ein einheitliches Schweißprofil wird großteils durch den fit-up und die Spaltbreite zwischen den proximalen Kanten während des Schweißprozesses bestimmt.
Stoßschweißen von Stahlbändern und ähnliches wurde durch die Umsetzung von verschiedenen Anordnungen, wie die in US-Patent 4 623 77 beschriebene ausgeführt, welches M. Aihara et al. am 18. November 1986 erteilt worden ist. Insbesondere beschreibt das Aihara-Zitat die Verwendung einer Eintritts- und einer Austritts-Klemme, um die gegenüberliegenden Kanten der zu schweißenden Stahlteile in aneinanderstoßender Lage zu halten. Eine Klemme ist gegenüber der anderen Klemme beweglich, um den Spalt zwischen den anstoßenden Kanten der Stahlbänder einzustellen. Bei Durchsicht dieses Zitats ist jedoch zu erkennen, daß das mechanische Klemmen der zusammenzufügenden Bänder sehr beschwerlich und ineffizient für die Verwendung bei längeren, zusammenzufügenden Blechen ist. In Hochgeschwindigkeitsanwendungen können mechanische Klemmstrukturen auch durch die erforderliche Bewegung der Bleche und/oder der Schweißvorrichtung behindert werden. Das Aihara-Zitat hebt weiters die Probleme hervor, die im allgemeinen mit nichteinheitlichen, gegenüberliegenden Kanten der zusammenzufügenden Teile und mit variierenden Spaltbreiten zu erwarten sind, die von gewöhnlichen Schlagscheren und ähnlichen Trimmvorrichtungen herrühren können.
US-Patent 4 765 532, erteilt an A. Uomoti et al. am 23. August 1988, beinhaltet auch mechanische Klemmmitttel zum Klemmen der gegenüberliegenden Endstellen von nacheinanderfolgenden zusammenzufügenden Bändern. Die Uomoti-Vorrichtung beinhaltet weiters eine Korrekturmaschinenvorrichtung, die in Verbindung mit einem bewegbaren Tisch angebracht ist, um die gegenüberliegenden Kanten der beiden Bänder gleichzeitig zu bearbeiten, sodaß die Abweichung des dazwischenliegenden Spaltes minimiert wird, wenn der Tisch gegen einen stationären Tisch bewegt wird, um die entsprechenden Bänder gegeneinander zu fügen. Wie in Aihara et al. sind die mechanischen Klemmstrukturen von Uomoti relativ groß und schwerfällig, und neigen daher dazu, den Zusammenfügungsprozeß ineffizient zu machen.
Die üblichen Fit-up- und Justierungsprobleme bei Laserstoßschweißanwendungen berücksichtigend, lehrt das US-Patent 4 577 088, welches am 18. März 1986 an C. Sharp erteilt worden ist, daß die gegenüberliegenden Seiten des Werkstückes in aneinanderstoßender Lage gekantet werden müssen, um die Grate an den Kanten von der Schweißlinie zu eliminieren. Das Werkstück gemäß Sharp ist als ein Einzelstück zu betrachten, das zu einem zylindrischen Teil geformt und nahtgeschweißt wird, um einen Dosenkörper oder ähnliches zu bilden. Die Kanten der Werkstücke werden während des Schweißens aufeinander zugebogen, indem Tangentialkräfte mittels mechanischer Klemmvorrichtungen angewandt werden, die um den Rand des Werkstückes angeordnet sind. Die Sharp-Methode zum Laser-Stoßschweißen beschränkt sich auf das Ausbilden von Dosenkörpern oder ähnlicher zylindrischer Objekte und beinhaltet die inhärenten Mängel, die sich beim Verwenden von schwerfälligen, mechanischen Klemmvorrichtungen ergeben. Darüberhinaus kann die Anwendung der gekanteten Orientierung des Werkstückes nicht auf die weitaus mehr verbreitete, im wesentlichen planare Lage ausgedehnt werden, die bei Stoßschweißverfahren oft erforderlich ist.
Das US-Patent 4 733 815, das am 29. März 1988 an J. Sturm erteilt worden ist, offenbart ein Verfahren zum Führen von Blechen auf verschiedenen Transportebenen, die in einem schrägen Winkel zueinander das kontinuierliche Zuführen von stoßzuschweißenden Blechen unter Verwendung einer stationären Schweißvorrichtung ermöglichen. Während die von Sturm vorgeschlagene Anordnung in Anwendungen anwendbar sein kann, die ein kontinuierliches Zuführen von Material ermöglichen, ist eine solche Anordnung nicht leicht auf Stoßschweißanwendungen anpaßbar, in denen kleinere Stücke in einer nichtkontinuierlichen Weise nahtgeschweißt werden. Zusätzlich erfordert Sturm die Verwendung von großen Greifrollen, die oberhalb und unterhalb der Bänder oder Bleche benachbart zur Schweißvorrichtung angeordnet sind. Ähnlich sieht der z-Stangen- Führungsapparat aus US-Patent 4 354 090 (das am 12. Oktober 1982 an C. Nilsen erteilt worden ist) gegenüberliegend angeordnete Kanäle vor, die die gegenüberliegenden Kanten der Bleche zusammenführen, während sie kontinuierlich gegen das Entladeende der z-Stange zugeführt werden. Die Kanäle sind konisch und konvergieren aufeinander zu, um progressiv aneinanderstoßende Kanten von Blechen schaffen, während diese in Längsrichtung durch die z-Stangen-Anordnung bewegt werden.
Magnetische Vorrichtungen wurden auf Bogenschweiß-Anwendungen angewandt, wie sie etwa in den US-Patenten 4 436 980 und 4 443 686 gezeigt sind, die an N. Pache et al. erteilt wurden, sowie in US-Patent 4 714 818, das K. Mazac erteilt worden ist; insbesondere zum Steuern des Schweißbogens um die Berandung einer Schweißnaht, welche auf aneinanderstoßende Rohrabschnitte und ähnliches angewandt wird. Magnete sind ebenso verwendet worden, um die Niederhalt-Kräfte auf magnetische, zusammenzuschweißende Bleche auszuüben. Insbesondere beschreibt US-Patent 3 582 609, das am 1. Juni 1971 an J. Morely et al. erteilt worden ist, basismontierte elektromagnetische Klemmen auf jeder Seite des Rahmens, um die benachbarten Enden der zusammenzufügenden Bänder zu greifen. Da die magnetische Klemme des Morely-Zitats eine magnetische Bettplatte unterhalb des zu klemmenden Materials und einen Elektromagneten darüber verwendet, muß das tatsächlich zu klemmende Material nicht magnetischer Natur sein. Es sind jedoch die Morely- Magnetklemmen von der Schweißzone beabstandet, um die Induktivitätsänderungen im Schweißkreis zu verhindern und es müssen mechanische Nasenklemmvorrichtungen verwendet werden, um das Krümmen des Bandes zwischen der Klemme und der Schweißzone zu verhindern. Als eine Folge davon ist die Klemmanordnung von Morely ziemlich aufwendig und eingeschränkt.
US-PS-4 840 303 offenbart die Verwendung von elektromagnetischen Spannfuttern auf einem bewegbaren Werktisch, um die Kanten von gewickeltem Stahl langer Länge in Ausrichtung zum Stoßschweißen zu bringen.
US-Patent 3 701 881, das am 31. Oktober 1972 an W. Rother et al. erteilt worden ist, behandelt die Verwendung von elektromagnetischen Halteplatten, die elektromagnetische Spulen und Eisenkerne umfassen, die in einem nichtmagnetischen Material eingebettet sind.
Die Teile der elektromagnetischen Spulen, die gegen die obere Seite der Halteplatte gerichtet sind, werden durch das nichtmagnetische Material abgedeckt, um Beeinflussungen durch den Schweißbogen zu verhindern. Während diese magnetischen Niederhalt-Vorrichtungen deutlich weniger aufwendig als die mechanischen Klemmvorrichtungen sind, die in der Industrie weit verbreitet sind, hat es bis jetzt noch keine einfache Vorrichtung gegeben, die automatische Justierung und Ausrichtung von gegenüberliegenden Kanten von zwei oder mehreren, stoßzuschweißenden Platten ermöglicht, die nicht die Verwendung von komplizierten mechanischen Strukturen, die kontinuierliche Zuführung der Bleche selbst oder andere aufwendiger bewegliche Teile erfordert, die den innigen Kontakt entlang der aneinanderstoßenden Kanten der zusammenzufügenden Bleche gewährleisten.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist Ziel der Erfindung, eine automatische Ausrichtvorrichtung zum Aneinanderfügen der proximalen Kanten von zwei oder mehreren magnetischen, bei innigem Kontakt zusammenzufügenden Blechen zu schaffen.
Es ist ein weiteres Ziel der gegenständlichen Erfindung, eine automatische Ausrichtvorrichtung für gegenüberliegende Kanten von zusammenzufügenden Blechen zu schaffen, die die vorstehend beschriebenen Probleme und Nachteile der Klemmen, Niederhalt-Mechanismen und Ausrichtvorrichtungen, die bisher in der Industrie verfügar waren, überwinden.
Es ist schließlich ein weiteres Ziel der gegenständlichen Erfindung, eine Vorrichtung zur automatischen Ausrichtung der proximalen Kanten von Blechmaterialien zu schaffen, die entlang aneinanderstoßender Kanten zu verbinden sind, welche effizient und einfach ist und keine aufwendigen mechanischen Vorrichtungen erfordert.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die die gegenüberliegenden Kanten von benachbarten Blechen für das Laserschneiden und das Laserschweißen ausrichten kann und die nacheinanderfolgend aktiviert werden kann, um diese Bleche für die aufeinanderfolgenden Schneide- und Schweißoperationen auszurichten.
Die gegenständliche Erfindung sieht eine Vorrichtung zur automatischen Ausrichtung proximaler Kanten von zumindest zwei nennenswert magnetischen, einzelnen Blechen vor, die entlang der proximalen Kanten zu verbinden sind, welche Vorrichtung umfaßt:
Mittel zur Auflage der einzelnen Bleche in einer im wesentlichen Seiten-an-Seiten-Lage relativ zueinander, die mit ihren proximalen Kanten in ungefähr aneinanderstoßender Lage und annähernd entlang einer vorbestimmten angrenzenden, anstoßenden Nahtlinie (SL) orientiert sind, wobei zumindest eines der Bleche gegenüber dem anderen Blech bewegbar getragen ist;
einen Elektromagneten zur gleichzeitigen Erzeugung eines wirksamen magnetischen Pols entlang der proximalen Kante eines der Bleche und eines wirksamen magnetischen Pols entgegengesetzter Polarität entlang der gegenüberliegenden, proximalen Kante des anderen der Bleche, um eine magnetische Anziehung zwischen den proximalen Kanten zum Bewegen zumindest des bewegbar getragenen Bleches gegen das andere Blech zu bewirken, um die proximalen Kanten in innigem Kontakt entlang ihrer Länge (L) automatisch auszurichten, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet zwei beabstandete, die Nahtlinie überbrückend angeordnete Pole und eine einzelne, zwischen diesen angeordnete Spule aufweist, wobei ein Pol des Elektromagneten bei Verwendung so angeordnet ist, daß er benachbart zur proximalen Kante eines der Bleche und der zweite Pol benachbart zur gegenüberliegenden proximalen Kante des anderen der Bleche ist.
Die Vorrichtung beinhaltet vorzugsweise Anschläge zum annäherenden Ausrichten der magnetischen Bleche in im wesentlichen planarer Lage relativ zueinander, die mit ihren proximalen Kanten in ungefähr aneinanderstoßender Lage entlang der angrenzenden Nahtlinie ausgerichtet sind.
Einmal in innigem Kontakt, wird es bevorzugt, daß alle Bleche gegen eine weitere Bewegung gehemmt sind, sodaß optimale Schweißvorgänge fertiggestellt werden können.
Besondere Ausführungsformen der gegenständlichen Erfindung werden nun im folgenden in der Form von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben, wobei
Fig. 1 ist eine teilweise schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausrichtvorrichtung, die in Übereinstimmung mit der gegenständlichen Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 1a ist eine Ansicht ähnlich zu Fig. 1, welche die Anwendung der automatischen Ausrichteigenschaften der gegenständlichen Erfindung darstellt;
Fig. 2 ist eine partielle perspektivische Ansicht einer alternativen bevorzugten Ausführungsform einer Ausrichtvorrichtung, die in Übereinstimmung mit der gegenständlichen Erfindung ist;
Fig. 3 ist eine teilperspektivische Ansicht, die die proximalen Kanten eines Paars von Blechen darstellt, deren gegenüberliegende Kanten mittels konventioneller Schertechniken geschnitten worden sind;
Fig. 4 ist eine teilweise perspektivische Ansicht ähnlich zu Fig. 3, die gegenüberliegende proximale Kanten von ungefähr aneinanderstoßenden Blechen zeigt, die mittels Laserschweiß-Techniken geschnitten worden sind; und
Fig. 5 ist eine Querschnitts-Ansicht eines Vierpol-Dreispulen-Elektromagneten der gegenständlichen Erfindung mit einer Schweißspritz-Nut oder -Rinne für besondere Schweißanwendungen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail, in welchen Bezugszeichen mit identischen letzten zwei Stellen (z. B. 15, 115, 215 und 315) korrespondierende Elemente in den Ansichten bezeichnen, zeigt Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer automatischen Ausrichtvorrichtung 10 der gegenständlichen Erfindung. Fig. 2 stellt eine alternative bevorzugte Ausführungsform der automatischen Ausrichtvorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit einer Laserschneidevorrichtung und/oder einer Schweißvorrichtung dar.
Fig. 1 stellt schematisch eine erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung 10 dar. Ausrichtvorrichtung 10 umfaßt vorzugsweise einen, die beabstandeten aufrechtstehenden Pole 31 bzw. 32 beinhaltenden Elektromagneten 30. Elektromagnet 30 umfaßt wiederum vorzugsweise einen Kern 29, der aus einem Kernmaterial hoher magnetischer Permeabilität besteht und ist so angeordnet, daß seine beabstandeten Pole 31 und 32 die proximalen Kanten 17 und 18 von zwei oder mehreren nennenswert magnetischen Blechen 15 bzw. 16 überbrücken, die entlang ihrer aneinanderstoßenden Kanten entlang einer angrenzenden, entlang dem Spalt G geformten Nahtlinie zu verbinden sind. Insbesondere wird angenommen, daß die angrenzende Nahtlinie, die die zwei aneinanderstoßenden Bleche miteinander verbinden wird, im wesentlichen zentral zwischen den Polen 31 und 32 ausgerichtet wird, wie noch bei der Beschreibung des Betriebs der Ausrichtvorrichtung 10 zu erkennen sein wird.
Wie dargestellt, können aufrechtstehende Pole 31 und 32 auch als Vorrichtung zur Auflage dieser Bleche im Bereich ihrer gegenüberliegenden Kanten 17 und 18 dienen. Die Begriffe nennenswert magnetisch und magnetisch, wie sie verwendet werden, sind so zu verstehen, daß sie Materialien bezeichnen, welche magnetische Flußlinien unterstützen und weichmagnetische, ferromagnetische und ferrimagnetische Materialien beinhalten, aber nicht darauf beschränkt sind. Obwohl dies nicht als Begrenzung der Anwendbarkeit der gegenständlichen Erfindung zu interpretieren ist, liegt die Dicke der Bleche des zusammenzufügenden oder zu schweißenden Materials typisch in einem Bereich von ungefähr 0,005 Zoll (ungefähr 0,127 mm) bis ungefähr 0,5 Zoll (ungefähr 12,7 mm).
Es wird angenommen, daß Auflagen für Bleche 15 und 16 auch, wie dargestellt, durch zusätzliche Blechauflagen (z. B. Auflagen 46) bereitgestellt werden können. Die Ausrichtvorrichtung 10 ist als auf einem Werktisch oder einer Oberfläche 20 befestigt dargestellt und ein nichtmagnetischer Isolator 45 ist vorzugsweise vorgesehen, um das magnetische Feld, das durch den Elektromagneten 30 erzeugt wird, vom Werktisch 20 und der umgebenden Umwelt zu isolieren. Jedes ausreichend starke, nicht magnetische Isolatormaterial (wie z. B. MICARTA, das von Westinghouse Electric Corp., Micarta Division, Hampton, South Carolina beziehbar ist) kann gleichwertig angewendet werden.
Erregerspule 33 ist als funktionell den Polen 31 und 32 zugeordnet dargestellt und ist mit einer Stromquelle 35 (z. B. einer Gleichstrom-Stromquelle) über eine Netzleitung 34 und einen Schalter 36 verbunden. Steuerungen 39 für die Stromquelle 35 sind für jede Vorrichtung zum Steuern des Schalters 36 und des Aufbringen eines Stroms in die Spule 33 beispielhaft dargestellt. Steuerungen 39 könnten je nach Bedarf ebenso in Form von Bedienungs-Ein/Aus-Schaltern, Rheostat-Steuerungen oder eines komplexeren programmierbaren Steuersystems vorliegen.
Es wird bevorzugt, daß das erste Blech 15 und das zweite Blech 16 in einer im wesentlichen planaren Lage relativ zueinander aufliegen und mit ihren proximalen Kanten 17 bzw. 18, wie dargestellt, in einer annähernd aneinanderstoßenden Lage ausgerichtet sind. Es wird begreiflicherweise angenommen, daß die Höhe H der Hilfsauflage-Stäbe 46 im wesentlichen identisch mit der Höhe der Pole 31 und 32 ist, wenn sie auf dem Isolator 45 befestigt sind, um die Bleche 15 und 16 in einer Kanten-an-Kanten-Lage zu Ausricht- und Verbindevorgängen zu unterstützen. Während der tatsächliche Spalt G zwischen proximalen Kanten 17 und 18 von Anwendung zu Anwendung leicht variieren wird, wird es bevorzugt, daß diese ungefähr aneinanderstoßende Lage während aufeinanderfolgender Iterationen in jeder besonderen Anordnung gleichmäßig aufrecht erhaltbar ist, sodaß der Elektromagnet 30 passender Stärke dazu bestimmt werden kann, die Bleche 15 und 16 in innigem aneinanderstoßenden Kontakt aneinanderzuziehen. Der Spalt G zwischen proximalen Kanten 17 und 18 ist vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von einigen Tausendstel eines Zolls, was leicht, schnell und zuverlässig erreichbar ist, entweder durch manuelles Anordnen der individuellen Bleche oder durch automatisiertes oder Robotor-Anordnen.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird angenommen, um die transversale Länge L der Bleche 15 und 16 und insbesonders die Länge L der proximalen Kanten 17 und 18 anzupassen, daß eine Vielzahl von Elektromagneten 30 erforderlich sein kann, um die proximalen Kanten 17 und 18 entlang ihrer gesamten transversalen Länge zu überbrücken. Zwar wird weiters angenommen, daß ein kundenspezifischer Elektromagnet 30 ausgeführt sein kann, um die gesamte transversale Länge L mit einer einzigen integralen Einheit anzupassen, es kann aber wünschenswert sein, den Bedarf an kundenspezifischen Teilen zu vermeiden, um die Ausgaben zu minimieren und die Wartung und die Reparatur zu erleichtern. Wie noch gezeigt werden wird, können andere Vorrichtungen zum Erreichen der automatischen Ausrichtung der gegenständlichen Erfindung ebenso den Elektromagneten 30 ersetzen.
Wie bereits erwähnt, zeigt Fig. 1 die Bleche 15 und 16 in ungefähr aneinanderstoßender Lage mit einem Spalt G zwischen ihren proximalen Kanten 17 bzw. 18 gelagert und in einer im wesentlichen planaren Lage relativ zueinander. Es wird auch bevorzugt, daß die ungefähr aneinanderstoßenden gegenüberliegenden Kanten 17 und 18 im wesentlichen zwischen den Polen 31 und 32 entlang ihrer transversalen Länge zentral angeordnet sind. Vor dem Verbinden der benachbarten Bleche entlang ihrer aneinanderstoßenden Kanten mit einem Hochenergie-Laser, Elektronenstrahl, Plasmabogen oder einem ähnlichen Schweißprozeß, ist es notwendig, die gegenüberliegenden oder proximalen Kanten 17 und 18 nahe auszurichten und den Spalt G dazwischen annähernd zu verkleinern, um eine optimale Schweißnaht zu gewährleisten. Es ist gerade solch eine Ausrichtung, die durch die gegenständliche Erfindung automatisch erreicht werden kann.
Wenn die nennenswert magnetischen Bleche 15 und 16 wie in Fig. 1 gezeigt, aufliegen, ist es bevorzugt, daß eines der Bleche (z. B. entweder 15 oder 16) gegen eine Bewegung durch entsprechendes Klemmen oder ähnliches gehemmt wird. In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnung stellt die Erregerspule 42 und ihre zugeordneten Pole 31 und 40 eine elektromagnetische Vorrichtung benachbart zur unteren Oberfläche des Bleches 16 dar, die verwendet werden kann, um bei Bedarf das Blech 16 während des Ausricht- und Schweißvorgangs an seinem Platz zu halten. Insbesondere wird Spule 42 durch Bereitstellen eines Stromes von der Stromquelle 35 und durch Schließen des Schaltkreises mittels Schließen des Schalters 37 erregt. Wie in Fig. 1a gezeigt, verursacht der magnetische Fluß, der durch die Erregung der Spule 42 verursacht wird, die Polarisierung zumindest eines Teils des Pols 40 (z. B. einen wirksamen Nordpol), während ein Teil des Poles 31 entgegengesetzt polarisiert wird (z. B. ein wirksamer Südpol), wodurch eine magnetische Anziehung des Bleches 16 erzeugt wird. Es wird angenommen, daß die gesamte Größe und die magnetische Stärke der Spule 42 und ihrer Pole 40 bzw. 31, festgelegt werden kann, um eine hinreichende Niederhaltkraft auf das Blech 16 geeignet auszuüben. In dieser Hinsicht kann es gewünscht und/oder erforderlich sein, eine Vielzahl von Spulen 42 und die korrespondierenden Pole 40 und 31 entlang der transversalen Länge L des Bleches 16 bereitzustellen, um eine ausreichende Haltekraft in jeder speziellen Anwendung zu ermöglichen.
Während irgendwelche Mittel zum Hemmen der Bewegung des Bleches 16 (z. B. mechanisches Klemmen oder ähnliches) ebenso verwendet werden könnten, wird es bevorzugt, diese Hemmkraft durch die Verwendung von magnetischen Niederhaltungen in einfacher Weise bereitzustellen und die Minimierung von aufwendigen Strukturen mit vielen beweglichen Teilen zu ermöglichen, welche dazu neigen, das System zu verkomplizieren und die Effizienz und die Verläßlichkeit zu reduzieren. Obwohl die in der gegenständlichen Erfindung gezeigten und beschriebenen magnetischen Kräfte durch irgendwelche Mittel zur Erzeugung wirksamer Nord- und Südpole (z. B. Permanentmagnete) erreicht werden können, wird es in ähnlicher Weise bevorzugt, elektromagnetische Vorrichtungen zu verwenden, so daß die magnetischen Felder wie erforderlich präzis gesteuert werden können.
Die zentrale Erregerspule 33 wird durch Bereitstellen eines Stromes von der Stromquelle 35 über die Netzleitung 34 und durch Schließen des Schaltkreises infolge Schließen des Schalters 36 erregt. Wie in Fig. 1a dargestellt, verursacht der durch Erregung der Spule 33 hervorgerufene magnetische Fluß eine Polarisierung eines Teils des Pols 31 (z. B. ein wirksamer Südpol), während ein Teil des Poles 32 entgegengesetzt polarisiert wird (z. B. ein wirksamer Nordpol). Wieder ist es bevorzugt, daß die Struktur des magnetischen Kernes 29 und der Pole 31 und 32 so ist, daß - wie dargestellt - die erzeugten effektiven Nord- und Südpole sich entlang der im wesentlichen gesamten transversalen Länge L der proximalen Kanten der benachbarten Bleche 15 und 16 erstrecken. Wieder müssen die Mittel zur Erzeugung der wirksamen, entgegengesetzt polarisierten Kanten nicht als eine integrale Einheit ausgebildet sein und können als eine Vielzahl von in Serie geschalteten, magnetischen Strukturen vorgesehen sein. Wie zu sehen sein wird, erzeugt der durch Erregung des Poles 33 erzeugte magnetische Fluß einen wirksamen Nordpol entlang der proximalen Kante eines der Bleche (z. B. Blech 15) und einen wirksamen Südpol entlang der korrespondierenden proximalen Kante des anderen Bleches (z. B. Blech 16). Die Erzeugung des wirksamen Nord- und Südpoles entlang der entgegengesetzt angeordneten proximalen Kanten 17 bzw. 18 veranlaßt andererseits die magnetische Domänenstruktur der zumindest nennenswert magnetischen Bleche 15 und 16 in ähnlicher Weise Ladungen anzunehmen, die dem zu jeder solchen Kante benachbarten Pol des Elektromagneten 30 entsprechen. Demzufolge entsteht an der proximalen Kante 17 ein wirksamer Nordpol entlang im wesentlichen ihrer gesamten Länge, während an der proximalen Kante 18 ein wirksamer Südpol in der in den Fig. 1 und 1a dargestellten Anwendung entsteht.
Offensichtlich könnte die Nord/Süd-Beziehung der Pole 31 und 32 durch eine passende Anordnung der Spule 33 leicht umgekehrt werden. Durch gleichzeitiges Erzeugen eines wirksamen Nordpoles entlang der proximalen Kante eines benachbarten Bleches und eines effektiven Südpoles entlang der korrespondierenden proximalen Kante des anderen Bleches, neigt eine magnetische Anziehung zwischen diesen proximalen Kanten dazu, diese proximale Kanten in innigen Ausrichtkontakt entlang ihrer gesamten transversalen Länge L zu ziehen, wobei der Spalt G auf eine minimale Distanz G' verringert wird und die proximalen Kanten 17 und 18 in einer optimalen Position zum Schweißen entlang einer angrenzenden Nahtlinie SL gehalten werden. Während weder das Blech 15 oder 16 an der Bewegung während der Erregung der Spule 33 für die Ausrichtvorgänge gehemmt werden muß, ist es bevorzugt, eines der Bleche zu hemmen, bloß um die entstehende angrenzende Nahtlinie in einer im wesentlichen vorbestimmten Lage besser zu begrenzen. Durch vorsichtiges Steuern der vorläufigen Auflage des zu hemmenden Bleches (z. B. durch vorläufige Ausrichtanschläge, die noch erläutert werden) kann die Lage der Nahtlinie relativ einheitlich vorbestimmt werden.
Weil das Blech 16, wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise an einer Bewegung durch Erregung der Spule 42 gehemmt worden ist, neigt die magnetische Anziehung zwischen den proximalen Kanten 17 und 18 dazu, das Blech 15 in eine durch Pfeil M in Fig. 1a angedeutete Richtung gegen das Blech 16 zu bewegen. Es wird angenommen, daß die entlang der proximalen Kanten 17 und 18 erzeugten magnetischen Pole ausreichend sind, die entgegengesetzten Reibungskräfte, die dazu neigen, die Bleche in ihrer ursprünglichen Position zu halten, zu überwinden, sodaß die proximalen Kanten unmittelbar nach der Erregung der Spule 33 in innigem Kontakt miteinander entlang im wesentlichen ihrer gesamten transversalen Länge L automatisch ausgerichtet werden.
Es ist weiters ermittelt worden, daß in Anwendungen, in welchen die magnetische Anziehung zwischen den proximalen Kanten der Bleche 15 und 16 nicht ausreichend ist, die der Bewegung des Bleches 15 entgegengesetzten Reibungskräfte zu überwinden (z. B. in Anwendungen, in denen dickeres Blechmaterial zusammenzufügen ist), es vorteilhaft sein kann, Mittel zur Reduktion dieser Reibungskräfte zu schaffen. Eine bequeme und effektive Vorrichtung zur Reduktion der Reibungskräfte kann durch Anwendung von Vibrationskraft auf Blech 15 und/oder auf die Strukturen (z. B. Pole 32 und 41 und/oder Auflagestäbe 46), die das Blech 15 stützen, geschaffen werden. Während Vibrationskräfte im allgemeinen auf den Werktisch 20 angewendet werden können, ist es sehr bequem und effektiv empfunden worden, eine vibrations- oder reibungsreduzierende Kraft auf Blech 15 durch Einprägen eines Wechselstromes auf die dritte Spule oder die rechte äußere Spule 43, dargestellt in den Fig. 1 und 1a (z. B. kann die Stromquelle 35 in der Lage sein, entweder Gleich- oder Wechselstrom nach Bedarf zur Verfügung zu stellen) aufzubringen. Insbesonders nachdem die Spulen 42 und 33 wie vorstehend beschrieben, erregt worden sind, kann die rechte äußere Spule 43 mit Wechselstrom erregt werden, sodaß ein alternierender magnetischer Fluß durch Teile der Pole 32 und 41 erzeugt werden kann. Diese alternierende Anordnung erzeugt, wie sich herausgestellt hat, ausreichend trennende magnetische Kräfte, um die Reibungskräfte zu reduzieren, die dazu neigen, das Blech 15 in Ruhe zu erhalten, wodurch die magnetische Anziehung zwischen den proximalen Kanten der Bleche 15 und 16 erleichtert wird, um die proximalen Kanten in innigem Kontakt entlang ihrer Länge auszurichten.
Wenn die proximalen Kanten 17 und 18 durch die mittels der Ausrichtvorrichtung 10 hervorgerufene magnetische Anziehung in optimale Ausrichtung gebracht worden sind, wird es bevorzugt, daß das Blech 15 gegen weitere Bewegung gehemmt wird, sodaß die Schweißvorgänge verläßlich entlang der Nahtlinie SL vorgenommen werden können. In einer bevorzugten Anordnung wird angenommen, daß wenn die Bleche einmal durch magnetische Anziehung in innigem Kontakt - wie beschrieben - ausgerichtet worden sind, die Spule 43 mit Gleichstrom erregt werden kann, um eine magnetische Niederhaltvorrichtung zum Aufrechterhalten der Lage des Bleches 15 zu realisieren. Insbesondere wird die Erregung der Spule 43 mit Gleichstrom effektiv entgegengesetzt polarisierte Pole 32 und 41 erzeugen, um das Blech 15 an einer weiteren Bewegung zu hemmen.
Es wird weiters angenommen, daß nach dem Erregen der Spule 43 in ihrer Niederhalte- Betriebsart, der Strom in Spule 33 unterbrochen werden kann, da die Bleche 15 und 16 in einer optimalen, aneinanderstoßenden Lange entlang ihren Kanten 17 bzw. 18 durch die durch Spule 42 und 43 erzeugten, elektromagnetischen Niederhaltekräfte gehalten werden. Obgleich es bevorzugt ist, eine elektromagnetische Vierpol-Dreispulen-Anordung zu treffen, die in den Fig. 1 und 1a für optimales Verhalten der Ausrichtvorrichtung 10 dargestellt ist, könnten die durch Spulen 42 und 43 gebildeten Elektromagneten und ihre betreffenden Pole klarerweise ebenso unabhängig und vom Elektromagneten 30 beabstandet vorgesehen sein. Vielmehr, wie nachstehend erläutert werden wird, können zusätzliche Niederhalte-Magnete oder andere Niederhaltevorrichtungen in Verbindung mit der Ausrichtvorrichtung 10 der gegenständlichen Erfindung verwendet werden. Insbesondere könnte der Elektromagnet 30 ein einfacher Zweipol-Einfachspulen-Elektromagnet sein oder alternativ dazu könnte eine Reihe von Permanentmagneten zu jeder der proximalen Kanten 17 und 18 benachbart sein, um die effektiv entgegengesetzt geladenen Nord- und Südpole entlang der Kanten in ähnlicher Weise zu erzeugen und die erforderlichen anziehenden Kräfte zwischen den Blechen 15 und 16 hervorzurufen.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform der gegenständlichen Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Entsprechend der Ausrichtvorrichtung 10 der Fig. 1 und 1a, ist die Ausrichtvorrichtung 110 der Fig. 2 auf einem Werktisch 120 befestigt und beinhaltet die zentral angeordneten Reihen von Elektromagneten 130 in der gezeigten linearen Ausrichtung. Die äußere linke Spule 142 und die äußere rechte Spule 143 zeigen in ähnlicher Darstellung das Bereitstellen der Vierpol-(z. B. Pole 131, 132, 140 und 141) Dreispulen (z. B. Spulen 133, 142 und 143)-Anordnung, die vorstehend mit Bezugnahme auf die Ausrichtvorrichtung 10 beschrieben worden ist. Spule 143 ist jedoch an eine unabhängige Stromquelle 160 angeschlossen gezeigt, die sowohl Wechsel- als auch Gleichstromfähigkeiten hat. Auf diese Weise kann durch Anlegen eines alternierenden Stromes an die Spule 143 Vibration auf das Blech 115 aufgebracht werden und magnetische Niederhaltestärke kann für das Blech 115 bereitgestellt werden, wenn Gleichstrom die Spule 143 erregt.
Magnetische Hilfs-Niederhaltvorrichtungen 180 und 185 sind auch als Teil der Ausrichtvorrichtung 110 dargestellt. Es wird angenommen, daß der Elektromagnet 185 über seine Spule 186 und die Netzleitung 187 in Verbindung mit Spule 142 und ihren Polen 140 und 131 gesteuert wird, um magnetische Niederhaltestärke zum Hemmen des Bleches 116 an der Bewegung während der Ausricht- und Verfahrensschritte zu bewirken. Ähnlich sind der Hilfs-Niederhaltmagnet 180 und seine Spule 181 vorzugsweise über die Netzleitung 182 gesteuert, um die Niederhalt- oder die Hemmstärke zu erhöhen, die durch die Spule 143 und ihre Pole 132 und 141 ausgeübt wird, wenn die Bewegungshemmung des Bleches 115 gewünscht ist. Es wird betont, daß zwar die Niederhalt-Fähigkeiten für die zusammenzufügenden Bleche wie beschrieben bevorzugt sind, die automatische Ausrichtvorrichtung der gegenständlichen Erfindung es aber nicht erfordert, daß irgendeines der Bleche an der Bewegung während der Ausrichtung gehemmt wird. Obgleich die vorläufige Hemmung der Bleche 16 bzw. 116 beschrieben worden ist, sollte zusätzlich darauf hingewiesen werden, daß solch eine Beschreibung einzig dem Zwecke der Illustration dient und daß die vorläufige Hemmung der Bleche 15 bzw. 115 gleichfalls für eine bevorzugte Verwendung dieser Erfindung eingesetzt werden kann.
Ausrichtungs- oder Justierungsanschläge 170 sind als vorläufige Ausrichthilfen für die randseitigen Kanten der Bleche 115 und 116 gezeigt. Die Anschläge 170 sind bloß als Mittel zur Orientierung der Bleche 115 und 116 dargestellt, sodaß ihre proximalen Kanten 117 bzw. 118 in ungefährer aneinanderstoßender Lage entlang einer angrenzenden Nahtlinie SL sind, die im allgemeinen oberhalb und zwischen den Polen 131 und 132 der Elektromagnete 130 zentriert ist. Offensichtlich könnten irgendwelche Vorrichtungen zur vorläufigen Ausrichtung der Bleche 115 und 116 in ungefähr aneinanderstoßender Lage gleichfalls die Anschläge 170 in passender Weise ersetzen. Ausrichtvorrichtung 110 beinhaltet auch eine Vielzahl von Hilfs-Blechauflagestäben 146, um die Bleche 115 und 116 annähernd in im wesentlichen planarer Lage zu unterstützen. Es ist darauf hinzuweisen, daß in den meisten Fällen das passende Anordnen der betrachteten elektromagnetischen Vorrichtungen eine ausreichende Auflage für die zusammenzufügenden Bleche bietet, ohne zusätzliche Auflagestäben 146 zu benötigen. Es kann aber auch bevorzugt sein, die Auflagestäbe 146 oder eine ähnliche Auflagestruktur für schwerere und/oder größere Bleche vorzusehen oder um die magnetischen Vorrichtungen vor unnötiger Abnützung und Beschädigung zu schützen.
Es wird auch angenommen, daß eine programmierbare Steuervorrichtung 139 vorzugsweise verwendet werden könnte, um die nacheinanderfolgende Aktivierung der verschiedenen Spulen der gezeigten und beschriebenen Elektromagneten präzise und automatisch steuern zu können. Es wird angenommen, daß die Steuervorrichtung 193 die automatische Ausrichtung und die Niederhaltefähigkeiten der Ausrichtvorrichtung der gegenständlichen Erfindung überwachen und/oder steuern könnte, genauso wie die Steuerung der sukzessiven Zuführung und vorläufigen Ausrichtung von Blechen 115 und 116, Aktivierung der Magnetspulen für Ausrichtvorgänge wie vorstehend beschrieben, Aktivierung und Steuerung der Schweißvorrichtung 165, um ausgerichtete Bleche 115 und 116 entlang der Naht S zusammenzufügen, genauso wie die Entfernung von zusammengefügten Blechen nach dem Schweißen.
Wie vorstehend beschrieben, ist es besonders in Hochgeschwindigkeitsprozessen wichtig, eine richtige Ausrichtung zwischen proximalen Kanten der zusammenzufügenden Bleche zu gewährleisten, um Hochqualitätsschweißnähte zu erzielen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß es sogar mit den besten Ausrichtvorgängen zu relativ großen Variationen im Spalt entlang der ausgerichteten Kanten kommen kann, wenn die proximalen Kanten der Bleche selbst nicht im wesentlichen gerade sind. Fig. 3 zeigt proximale Kanten 217 und 218 der benachbarten Bleche 215 bzw. 216, die durch konventionelle Scherschneidtechniken, wie sie in der Industrie bekannt sind, geschnitten worden sind. Wie zu erwarten ist, neigen konventionelle Schertechniken zu leichten Biegungen und Krümmungen entlang dem Schnitt und solche Unregelmäßigkeiten können zu einer unerwünschten Variation im Spalt zwischen aneinanderstoßenden Kanten führen. In solchen Fällen kann ein Stoffmangel entweder im oberen oder unteren Teil der Schweißung aufgrund einer Variation im fit-up oder in der Spaltgröße entstehen, sogar wenn die optimale Ausrichtung wie etwa durch das automatische System, welches in der gegenständlichen Erfindung beschrieben ist, erreicht wird.
Fig. 4 zeigt die proximalen Kanten 317 und 318 von benachbarten Blechen 315 bzw. 316, welche durch Laserschneiden hergestellt worden sind. Es wurde herausgefunden, daß die proximalen Kanten, welche mit Laser geschnitten worden sind, ein besseres fit-up, schmalere Spalte und ein einheitliches und verläßliches Schweißprofil ergeben. Die erhöhte Einheitlichkeit, welche durch Laserschneiden erreicht wird, erleichtert das Erreichen der durchwegs befriedigenden Schweißungen in Hochgeschwindigkeitsprozessen entsprechend.
Es wird angenommen, daß die gegenständliche Erfindung für das automatische Ausrichten von Blechen (z. B. 215 und 216) sowohl zum Laserschneiden als auch zum Laserschweißen hervorragend verwendet werden kann. Insbesondere Bleche, die mittels konventioneller Schertechniken oder ähnlichem (wie in Fig. 3 gezeigt) geschnitten worden sind, können ungefähr aneinanderstoßen gelassen werden, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 vorstehend gezeigt und beschrieben. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 könnte dann Spule 142 durch eine Stromquelle 135 mittels Schalter 137 aktiviert werden, um das Blech 216 magnetisch an einer Bewegung zu hemmen. Hilfsmagnet 185 könnte gleichzeitig aktiviert werden, um die magnetische Hemmung des Bleches 216 zu erhöhen. Die Spulen 133 des Elektromagneten 130 könnten dann aktiviert werden, um gleichzeitig wirksam einen Nordpol entlang der proximalen Kante eines der Bleche und einen wirksamen Südpol entlang der korrespondierenden proximalen Kante des anderen Bleches zu erzeugen. Demzufolge würde die magnetische Anziehung zwischen den proximalen Kanten automatisch die Kanten 217 und 218 in innigem Kontakt entlang ihrer Länge ausrichten, um eine Nahtlinie SL zu schaffen.
Die Spule 143 könnte wahlweise mit Wechselstrom erregt werden, um die Reibungskräfte des Bleches 215 zu reduzieren, um seine Ausrichtung in innigem Kontakt mit Blech 216 zu erleichtern. Es wird darauf hingewiesen, daß der Elektromagnet 180 auch mit Wechselstrom erregt werden kann, um zusätzliche effektive Vibrationskräfte zu schaffen und die Reibungskräfte auf dem Blech 215 zu reduzieren, falls dies erwünscht ist. Nach der innigen Ausrichtung der proximalen Kanten 217 und 218, können die Spulen 143 und 181 erregt werden, um die magnetische Hemmung der weiteren Bewegung des Bleches 215 wie vorstehend beschrieben, zu bewirken. Zu dieser Zeit kann die Leistung von Spule 133 abgeschaltet werden. Eine Laserschneidvorrichtung (z. B. 165) kann dann aktiviert werden, um die proximalen Kanten 217 und 218 je nach Bedarf zu trimmen. Nach dieser Lasertrimm- Operation kann der Gleichstrom durch die Spulen 143 und 181 zur selben Zeit abgeschaltet werden, zu der Spule 133 wieder aktiviert wird, um die getrimmten proximalen Kanten 217 und 218 je nach Bedarf auszurichten. Während dieser Ausrichtung können die Spulen 143 und 181 mit Wechselstrom erregt werden, um die Bewegung des Bleches 215 zu erleichtern. Danach können die Spulen 143 und 181 mit Gleichstrom erregt werden, um wieder magnetische Niederhalte-Kräfte auf Blech 215 zu ermöglichen und der Strom durch Spule 133 kann abgeschaltet werden. Zu dieser Zeit kann die Schweißung entlang der innigen ausgerichteten Kanten 217 und 218 (z. B. Nahtlinie SL) mit der Laservorrichtung 165 oder ähnlichem vorgenommen werden. Es ist wohlbekannt, daß das Laserschneiden und das Laserschweißen mittels einer einzigen Laservorrichtung durch einfaches passendes Adjustieren des Hilfsgases und der Drücke erreicht werden kann. Demzufolge ist es klar, daß die automatischen Ausrichtfähigkeiten der gegenständlichen Erfindung in einer Vielfalt von Anwendungen verwendet werden kann, um die Effizienz und die Verläßlichkeit der Ausrichtvorgänge für das Hochgeschwindigkeits-Trimmen und die Schweißvorgänge zu erhöhen.
Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung einer Vierpol-Magnetanordnung, die in Übereinstimmung mit der gegenständlichen Erfindung für Anwendungen mit Laserschweißern und ähnlichen gemacht wurden. Es wird angenommen, daß ein Kern 429 mit hoher magnetischer Permeabilität mit ersten und zweiten Polen 431 und 432 gebildet werden kann, welcher eine gebogene Schweißspritzer-Nut oder -Rinne 455 aufweist, die zwischen den Polen 431 und 432 ausgebildet ist. Die Schweißspritzer-Nut 455 ist so konstruiert, daß sie unterhalb der Nahtlinie SL von zwei oder mehreren zusammenzufügenden Blechen ausgerichtet ist und einen abfallenden Abschnitt zur Absorption von Licht aus einem Laserstrahl so wie zum Sammeln von Schweißspritzern und geschmolzenem Material von den zusammenzufügenden Blechen bietet. Diese Laserschweiß-Nut oder -Ablage kann verwendet werden, um andere Teile der beschriebenen elektromagnetischen Niederhaltvorrichtungen zu schützen und kann periodische, notwendige Reinigungen erleichtern, wie durch die Anwendung einer Luftdruckdüse oder eines Vakuums in Nut 455, um Verunreinigungen zu sammeln. Nichtmagnetisches Isolatormaterial (z. B. 475 und 476), das aus Kunststoff, Epoxy oder ähnlichen in der Industrie bekannten Materialien geformt werden kann, trennt benachbarte Pole 440, 431, 432 bzw. 441. Wie dargestellt, kann die Nut 455 konventionell im Isolatormaterial ausgebildet sein. Die Struktur des Elektromagneten 430 ist nur als ein bevorzugtes Mittel zum Bereitstellen die Vierpol-Struktur dargestellt, welche vorstehend in einer substantiell kompakten und funktionellen Form beschrieben worden ist. Die gezeigten und beschriebenen elektromagnetischen Vorrichtungen können von einer Vielfalt von bekannten Herstellern aus der Industrie, wie etwa AEC Magnetics aus Cincinnati, Ohio bezogen werden.
Neben den gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der gegenständlichen Erfindung können weitere Adaptionen der Ausrichtvorrichtung und des Verfahrens zur Ausrichtung der proximalen Kanten von zusammenzufügenden Blechen durch entsprechende Modifikationen durch einen Fachmann auf diesem Gebiet erreicht werden, ohne dabei vom Schutzumfang der gegenständlichen Erfindung abzuweichen. Mehrere potentielle Änderungen sind erwähnt worden und andere sind für Fachleute offensichtlich.
Beispielweise wird in einigen Hochgeschwindigkeits-Schweiß-Vorgängen angenommen, daß die Niederhaltevorrichtungen unnötig sind, wenn die wirksamen entgegengesetzten Pole, die zwischen den gegenüberliegenden proximalen Kanten der Bleche ausgebildet wurden, während der Ausrichtung und den Schweißvorgängen aufrechterhalten werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die zusammenzufügenden Bleche in der Zusammensetzung, Dicke, Größe und der Gesamtformgebung (z. B. unterschiedliche Oberflächentexturen, Oberflächenbehandlungen oder Graden an Gesamtflachheit) verschieden sein können, so lange sie proximale Kanten aufweisen, die wie beschrieben, aneinanderstoßen können. In ähnlicher Weise wird angenommen, daß die zu verbindenden Bleche, welche nicht nennenswert magnetisch in ihrer Zusammensetzung sind, effektiv nennenswert magnetisch gemacht werden können, indem zumindest zeitweise eine oder mehrere Längen eines magnetischen Materials auf (entweder an der oberen oder an der unteren Oberfläche) irgendwelchen solchen Blechen angebracht wird, wobei der magnetische Fluß durch die Anwendung des Erfindungssubjekts automatisch die Bleche in Übereinstimmung mit der vorstehenden Beschreibung ausrichtet. Nach der Ausrichtung und den Zusammenfügungsvorgängen kann das magnetische Material, wie beschrieben, zum Zwecke der Wiederverwendung entfernt werden.

Claims

1. Vorrichtung (10, 110) zum automatischen Ausrichten proximaler Kanten (17, 18, 117, 118) von zumindest zwei nennenswert magnetischen, einzelnen Blechen (15, 16, 115, 116), die entlang der proximalen Kanten (17, 18, 117, I 18) zu verbinden sind, welche Vorrichtung (10, 110) umfaßt:

Mittel (31, 32, 40, 41, 131, 132, 140, 141) zur Auflage der einzelnen Bleche (15, 16, 115, 116) in einer im wesentlichen Seiten-an-Seiten-Lage relativ zueinander, die mit ihren proximalen Kanten (17, 18, 117, 118) in ungefähr aneinanderstoßender Lage und annähernd entlang einer vorbestimmten angrenzenden, anstoßenden Nahtlinie (SL) orientiert sind, wobei zumindest eines der Bleche (15, 16, 115, 116) gegenüber dem anderen Blech bewegbar getragen ist;

einen Elektromagneten (33, 133) zur gleichzeitigen Erzeugung eines wirksamen magnetischen Pols entlang der proximalen Kante (17, 18, 117, 118) eines der Bleche (15, 16, 115, 116) und eines wirksamen magnetischen Pols entgegengesetzter Polarität entlang der gegenüberliegenden, proximalen Kante (17, 18, 117, 118) des anderen der Bleche (15, 16, 115, 116), um eine magnetische Anziehung zwischen den proximalen Kanten (17, 18, 117, 118) zum Bewegen zumindest des bewegbar getragenen Bleches gegen das andere Blech zu bewirken, um die proximalen Kanten (17, 18, 117, 118) in innigem Kontakt entlang ihrer Länge (L) automatisch auszurichten, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (33, 133) zwei beabstandete, die Nahtlinie (SL) überbrückend angeordnete Pole (31, 32, 131, 132) und eine einzelne, zwischen diesen angeordnete Spule (33, 133) aufweist, wobei ein Pol (31, 131) des Elektromagneten (33, 133) bei Verwendung so angeordnet ist, daß er benachbart zur proximalen Kante (18, 118) eines der Bleche (16, 116) und der zweite Pol (32, 132) benachbart zur gegenüberliegenden proximalen Kante (17, 117) des anderen der Bleche (15, 115) ist.

2. Ausrichtvorrichtung (110) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Anschlägen (170) zum annähernden Ausrichten der zwei oder mehreren, einzelnen Bleche (115, 116), welche auf der Vorrichtung (110) derart zu verbinden sind, daß ihre proximalen Kanten (117, 118) ungefähr in aneinanderstoßender Justierung und annähernd entlang der Nahtlinie (SL) ausgerichtet sind.

3. Ausrichtvorrichtung (10, 110) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zusätzliche Haltevorrichtungen (31, 40, 42, 131, 140, 142) zum Hemmen zumindest eines der einzelnen Bleche (15, 16) gegen eine Bewegung während der automatischen Ausrichtvorgänge.

4. Ausrichtvorrichtung (10, 110) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung ein magnetisches Niederhalt-Element (31, 40, 42, 131, 140, 142) zum wahlweisen Hemmen eines ersten Bleches (16, 116) gegen eine Relativbewegung gegenüber diesem Element (31, 40, 42, 131, 140, 142) umfaßt, welches wahlweise aktivierbar ist.

5. Ausrichtvorrichtung (10, 110) nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine zweite zusätzliche Haltevorrichtung (23, 41, 43, 132, 141, 143) zum wahlweisen Hemmen eines zweiten Bleches (1 S. 115) gegen eine den automatischen Ausrichtvorgängen nachfolgende Bewegung.

6. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die zweite zusätzliche Haltevorrichtung (32, 41, 43, 132, 141, 143) einen Elektromagneten (43, 143) umfaßt, der wahlweise aktivierbar ist.

7. Ausrichtvorrichtung (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur gleichzeitigen Erzeugung von wirksamen magnetischen Polen eine Vielzahl der entlang der Nahtlinie (SL) in Serie ausgerichteten zweipoligen, Einspulen-Elektromagneten (30, 130) umfaßt.

8. Ausrichtvorrichtung (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (32, 41, 43, 132, 141, 143) zur Reduktion von der Bewegung des bewegbaren Bleches (15, 115) gegen die Nahtlinie (SL) entgegengesetzten Reibungskräften während der Ausrichtvorgänge.

9. Ausrichtvorrichtung (10, 110) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Reibungsreduktion weiters eine Vorrichtung (32, 41, 43, 132, 141, 143) zum Aufbringen einer wirksamen Vibrationskraft auf das bewegbare Blech (15, 115) umfaßt.

10. Ausrichtvorrichtung (10, 110) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationskraft auf das bewegbare Blech (15, 115) durch das Aufbringen von Wechselstrom an den benachbart zum bewegbaren Blech (15, 115) angeordneten Elektromagneten (32, 41, 43, 132, 141, 143) aufgebracht wird.

11. Ausrichtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Spule (33, 133) und die Pole (31, 32, 131, 132) umfassende Elektromagnet (33, 133) durch zwei zusätzliche Spulen (42, 43, 142, 143) und zwei Pole (40, 41, 140, 141) seitlich begrenzt ist, die einen Vierpol- (31, 32, 40, 41, 131, 132, 140, 141) Dreispulen- (33, 42, 43, 133, 142, 143) -Elektromagneten bilden, dessen zwei zentrale Pole (31, 32, 131, 132) an jeder Seite der Nahtlinie (SL) angeordnet sind, wobei jede der Spulen (33, 42, 43, 133, 142, 143) nach Bedarf wahlweise anregbar ist, wobei die zentrale Spule (33, 133) und die zentralen zwei Pole (31, 32, 131, 132) die Vorrichtung zur Erzeugung der wirksamen magnetischen Pole entlang der gegenüberliegenden proximalen Kanten (17, 18, 117, 118) der Bleche (15, 16, 115, 116) bildet, wobei eine der äußeren Spulen (42, 43/142, 143) und ihre zugeordneten, beabstandeten Pole (31, 40, 131, 140/32, 41, 132, 141) die zusätzliche Niederhalt-Haltestruktur zum selektiven magnetischen Hemmen eines oder mehrerer Bleche (15, 16, 115, 116) während der automatischen Ausrichtvorgänge bilden, und wobei die anderen der äußeren Spulen (42, 43,/142, 143) und ihre zugeordneten beabstandeten Pole (31, 40, 131, 140/32, 41, 132, 141) die Vorrichtung zum wahlweisen Hemmen des einen bewegbaren Bleches (15, 16, 115, 116) bilden.

12. Verfahren zum automatischen Ausrichten benachbarter proximaler Kanten von zumindest zwei einzelnen Blechen (15, 16, 115, 116) eines magnetischen Materials in innigem aneinanderstoßendem Kontakt, welches Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Auflegen von zwei oder mehreren Blechen (15, 16, 115, 116) auf eine Auflagestruktur (31, 32, 40, 41, 131, 132, 140, 141) mit ihren zusammenzufügenden, proximalen Kanten (17, 18, 117, 118) in ungefähr aneinanderstoßender Lage und annähernd entlang einer vorbestimmten, angrenzenden Linie (SL);

Erregen eines Elektromagneten (33, 133) zur Erzeugung von Polen entgegengesetzter Polarität entlang der proximalen Kante (17, 117) eines der Bleche (15, 115) und entlang der gegenüberliegenden proximalen Kante (18, 118) des anderen der Bleche (16, 116), um eine magnetische Anziehung zwischen proximalen, auszurichtenden Kanten (17, 18, 117, 118) hervorzurufen; und

Zulassen einer Bewegung durch Anziehung zumindest einer der proximalen Kanten (17, 18, 117, 118) und irgendeines dieser proximalen Kante (17, 18, 117, 118) zugeordneten Bleches (15, 16, 115, 116) gegen die andere der proximalen Kanten, bis die proximalen Kanten (17, 18, 118, 118) in innigem, aneinanderstoßendem Kontakt entlang ihrer Länge (L) sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet zwei beabstandete Pole (31, 32, 131, 132) und eine dazwischen angeordnete Spule (33, 133) aufweist und die Nahtlinie (SL) überbrückend angeordnet ist, wobei ein Pol (31, 131) benachbart zur proximalen Kante (18, 118) eines der Bleche (16, 116) und der zweite Pol (32, 132) benachbart zur gegenüberliegenden proximalen Kante (17, 117) des anderen der Bleche angeordnet ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch den Schritt des, sobald die proximalen Kanten (17, 18, 117, 118) in innigem Kontakt entlang ihrer Länge sind, Hemmens der beiden proximalen Kanten (17, 18, 117, 118) gegen eine weitere Bewegung relativ zur Nahtlinie (SL).

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Beendens, nur nachdem beide proximalen Kanten (17, 18, 117, 118) gegen eine weitere Bewegung gehemmt sind, der in den jeweiligen proximalen Kanten (17, 18, 117, 118) erzeugten Pole entgegengesetzter Polarität.

15. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch den Schritt des Hemmens der anderen der proximalen Kanten und irgendeines der der proximalen Kante zugeordneten Bleche gegen die Bewegung relativ zur Nahtlinie (SL) vor der Erzeugung der Pole entgegengesetzter Polarität.