CH621502A5

CH621502A5 -

Info

Publication number: CH621502A5
Application number: CH1104277A
Authority: CH
Inventors: Hans-Rudolf Zollinger
Original assignee: Schlatter Ag
Priority date: 1977-09-09
Filing date: 1977-09-09
Publication date: 1981-02-13
Also published as: US4215260A; GB2003780A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aneinanderschweissen zweier Profilstangen mittels Widerstandsschweissung, insbesondere zum Aneinanderschweissen zweier Schienen, mit jeder der Profilstangen zugeordneten, mit Kontaktelektroden zum Einbringen des Schweissstromes versehenen Einspannvorrichtungen und mit Mitteln, um die Einspannvorrichtungen in bezug aufeinander in Richtung der Profilstangen zu verschieben und damit eine Presskraft und den Schweissstoss auszuüben.

Es ist bekannt, bei solchen Maschinen die Einspannvorrichtungen in einer zur Längserstreckung der zu verschweis-senden Profilstangen rechtwinkligen Ebene verschiebbar und auch beschränkt verdrehbar auszubilden, um vor der Schweis-sung das Profil beider Profilstangen gegenseitig zur Fluchtung zu bringen.

Da aber solche Profilstangen in der Regel gewalzte Profile und mithin zwangsläufig mit vergleichsweise weiten Fabrikationstoleranzen behaftet sind und da ausserdem praktisch kaum zu vermeiden ist, dass die Stirn- oder Endseiten der zu verschweissenden Profilstangen nicht exakt rechtwinklig zu deren Längsachse sind, kommt es bei der eigentlichen Schweis-sung und namentlich auch während des Einbringens der Presskraft am Schweissstoss zu «Verwerfungen» der beiden Profilstangen in bezug aufeinander. Unter «Verwerfung» soll dabei die unter diesen Umständen während des Schweissvorganges auftretende Erscheinung verstanden werden, in der sich die beiden zur Verschweissung gelangenden Stossflächen gegenseitig verschieben unter gleichzeitiger plastischer Deformation und Abweichung von der Profilachse der beiden unmittelbar an den Schweissstoss angrenzenden Endbereiche der Profilstangen.

Wenn diese Erscheinung auftritt, dann ist, sieht man vom ohnehin notwendigen Entgraten des Schweissstosses ab, entweder eine aufwendige Nacharbeit im Bereich des Schweissstosses notwendig, oder aber man muss den Schweissstoss selbst wieder heraustrennen und eine neue Verschweissung vornehmen.

Es ist daher ein Zweck der Erfindung eine Einrichtung der genannten Art zu schaffen, die gestattet, die erwähnten Nachteile weitgehend zu vermeiden.

Zu diesem Zweck ist die vorgeschlagene Einrichtung erfin-dungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Einspannvorrichtungen eine Zentriervorrichtung angeordnet ist, welche in Eingriff mit den beiden aneinanderstossenden Enden der Profilstangen bringbar ist, um während der Schweissung und der darauffolgenden Abkühlzeit die Profile beider Enden in unmittelbarer Nachbarschaft des Schweissstosses in gegenseitiger Fluchtung zu halten.

Merkmale bevorzugter Ausführungsformen sind in den nachstehenden, abhängigen Ansprüchen definiert.

Im Folgenden sei die Erfindung rein beispielsweise anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Schienen-schweissmaschine beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische und vereinfachte Seitenansicht einer Schienenschweissmaschine,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Maschine der

Fig- 1,

Fig. 3 einen vereinfachten Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt durch die in den Fig. 1 und 2 nur schematisch dargestellten Zentriervorrichtung, jedoch in ver-grössertem Massstab und in einer im Vergleich zu Fig. 2 um 90° verdrehten Darstellung, und

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V—V der Fig. 4.

Die in den Fig. 1 bis 3 in Form einer Schienenschweissmaschine dargestellte Einrichtung 10 ist - was die Einspannvorrichtungen und die zugehörigen hydraulischen Betätigungselemente, sowie was die Kontaktelektroden und den zugehörigen elektrischen Teil anbelangt — z. B. in der am 29. April 1976 offengelegten DE-OS 2 546 210 oder im US-Patent 3 982 091 eingehend beschrieben, so dass an dieser Stelle eine nur summarische Beschreibung genügen dürfte.

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Man erkennt in Fig. 1 und 2 zwei Schienenabschnitte 11, 12, die an dem mit 13 bezeichneten Schweissstoss aneinander-stossen. Dem Schienenabschnitt 11 ist eine gesamthaft mit 14 bezeichnete und mit einer gestrichelten Linie umrahmte Einspannvorrichtung zugeordnet, dem Schienenabschnitt 12 eine ähnliche aufgebaute Einspannvorrichtung 15. Während die Einspannvorrichtung 14 in Längsrichtung der Schienenabschnitte 11,12 unverschiebbar angeordnet ist, ist die Einspannvorrichtung 15 an einem nur andeutungsweise angegebenen Gestell 16 montiert, das seinerseits in Schienenlängsrichtung verschiebbar ist. Zu diesem Zweck dienen zwei kräftige Hydraulikaggregate 17, die ihrerseits einerends ortsfest abgestützt sind. Damit ist es möglich, während des Schweissvorgan-ges und unmittelbar danach auf den Schienenabschnitt 12 und mithin auf den Schweissstoss 13 eine in Richtung des Pfeiles 18 wirkende Presskraft auszuüben.

Es wurde bereits erwähnt, und ergibt sich übrigens auch aus den genannten Druckschriften, dass die Einspannvorrichtung 14 und die Einspannvorrichtung 15 ähnlich aufgebaut sind. Namentlich weist jede Einspannvorrichtung 14, 15 eine auf den Schienensteg wirkende Horizontal-Spannpresse 19 bzw. 20 auf und - in Richtung auf den Schweissstoss 13 dieser nachfolgend angeordnet — eine auf den Schienenfuss und auf die Oberseite des Schienenkopfes wirkende Vertikal-Spann-presse 21 bzw. 22 sowie eine weitere, auf die Seiten des Schienenkopfes wirkende Horizontal-Spannpresse 23 bzw. 24 (siehe auch Fig. 3).

Wie in den genannten Druckschriften beschrieben und auch durch den Fachmann aus den Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist, können Fluchtungsfehler der beiden Schienenabschnitte 11, 12 insbesondere mittels der Vertikal-Spannpressen 21, 22 und mittels der Horizontal-Spannpressen 23, 24 in vertikaler bzw. in horizontaler Richtung korrigiert werden, so dass den Bestandteilen 21 bis 24 neben ihrer Funktion des Festspannens auch eine solche des Richtens zukommt.

Die Klemmbacken 25, 27 bzw. 26, 28 an den Enden der Spannhebel 29, 31 bzw. 30, 32 der Vertikal-Spannpressen 21 bzw. 22 sind mit Kontaktelektroden 33, 35 bzw. 34, 36 bestückt, die ihrerseits - wie schematisch angegeben - an eine Schweiss-Stromquelle 37, 39 bzw. 38, 40 angeschlossen sind.

Zwischen der Einspannvorrichtung 14 und der Einspannvorrichtung 15 ist nun eine in Fig. 1 und 2 nur schematisch angegebene (in Fig. 2 gestrichelt umrahmt) Zentriervorrichtung 41 angeordnet, die in Eingriff mit den unmittelbar an den Schweissstoss 13 angrenzenden Endbereichen der Schienenabschnitte 11, 12 bringbar ist, um diese während des Schweiss-vorganges in gegenseitiger Fluchtung zu halten.

Zur näheren Beschreibung dieser Zentriervorrichtung 41 sei nun auf die Fig. 4 und 5 verwiesen. An einem mit der Einspannvorrichtung ortsfesten Lagerausleger 42 ist in einem Gleitlager 43 eine erste Hohlwelle 44 drehbar und taumelfähig gelagert. In dieser Hohlwelle 44 ist über elektrisch isolierende Gleitlagerbüchsen 45, 46 eine Zentrierwelle 47 drehbar gelagert. Diese Zentrierwelle 47 erstreckt sich aus der Hohlwelle 44 hinaus in eine zweite Hohlwelle 48, die ihrerseits über Gleitlagerbüchsen 49, 50 auf der Zentrierwelle 47 und in bezug auf diese drehbar und längsverschiebbar gelagert ist. Ausserdem ist die Hohlwelle 48 an ihrem von der Hohlwelle 44 entfernten Ende über ein Gleitlager 51 drehbar und taumelfähig an einem mit der Einspannvorrichtung 15 mitbeweglichen Lagerausleger 53 gelagert. Die Zentrierwelle 47 bietet somit Gewähr dafür, dass die beiden Hohlwellen 44, 48 stets exakt koaxial bleiben.

An den einander zugekehrten Enden ist an jeder Hohlwelle 44, 48 mittels Bolzen 54, 55 ein Schwenkarm 56 bzw. 57 auf eine Exzenterbüchse 58, 59 festgeklemmt. Die nur zu Einstellzwecken (wie noch zu beschreiben sein wird) dienenden Exzenterbüchsen 58, 59 sitzen mit ihrem Innendurchmesser auf einem abgesetzten Endabschnitt 60 bzw. 61 der entsprechenden Hohlwelle 44 bzw. 48, während ihr exzentrischer Aussendurchmesser in eine Bohrung 62 bzw. 63 am inneren Ende der Schwenkarme 56 bzw. 57 eingreift. Sind einmal die Bolzen 54, 55 festgezogen, dann bilden die Schwenkarme 56,

57 mit ihrer entsprechenden Hohlwelle 44, 48 eine starre Einheit.

An ihrem freien Ende weist jeder der Schwenkarme eine im wesentlichen kreisbogenförmige Ausnehmung 64 (Fig. 5) auf, in die ein Einsatzstück 65 eingesetzt ist, dessen Aussen-umfang genau in die Ausnehmung 64 passt. Das Einsatzstück 65 weist an seinem Umfang drei nach aussen offene, radial verlaufende und winklig versetzt angeordnet Gewindebohrungen 66, 67, 68 auf. Anderseits ist im freien Ende jedes Schwenkarmes 56, 57 eine in die Ausnehmung 64 führende Bohrung 69 vorgesehen, durch die ein in eine der Gewindebohrungen 66 bis 68 geschraubter Befestigungsbolzen 70 führt. Daraus ergibt sich, dass das Einsatzstück 65 in drei verschiedenen, durch die Gewindebohrungen 66 bis 68 bestimmte Verdrehungslagen in der Ausnehmung 64 befestigbar ist. Darauf wird noch zurückzukommen sein.

Im Einsatzstück 65 selbst ist ein Zentriermaul 71 mit einer im Profil symmetrischen, sich verengenden Maulöffnung ausgebildet, die seitlich durch zwei Flanken 72, 73 begrenzt ist. Das Profil dieser Maulöffnung ist dem Profil des Kopfes 11' des Schienenprofils angepasst. Anschliessend an die Ausnehmung 64 sind an der Unterseite der beiden Schwenkarme 56,

58 mittels Bolzen 74, 75, Anschlagstücke 76, 77 befestigt, deren Flanken 78 bzw. 79 zur Fixierung des Fusses 11" des betreffenden Schienenabschnittes dienen und die ausserdem mittels Stellschrauben 80 bzw. 81 (bei gelockertem Bolzen 75 bzw. 74, versteht sich) seitlich verstellbar sind.

Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, ist an jeder der Hohlwellen 44 bzw. 48 ein Ausleger 82 bzw. 83 angeschweisst, an dem ein Hydraulikaggregat 84 (Fig 5) angreift. Damit lässt sich jeder der Schwenkarme 56 bzw. 57 von der in Fig. 5 ausgezogen dargestellten Arbeits- oder Eingriffslage in die gestrichelt angedeutete Ruhelage und zurück verschwenken.

Aus dem bisher Gesagten geht hervor, dass sich die Maulöffnungen 71 der Einsatzstücke 65 in beiden Schwenkarmen 56, 57 durch Verdrehen der entsprechenden Exzenterbüchsen 58 bzw. 59 mit grösster Exaktheit aufeinander ausrichten lassen und dass die Zentrierwelle 47 Gewähr dafür bietet, dass diese Maulöffnungen unabhängig von der während des Schweissvorganges stattfindenden Verschiebung der beiden Schwenkarme 56, 57 aufeinander zu erhalten bleibt. In der Arbeits- oder Eingriffslage der Schwenkhebel 56, 57 ist durch die Flanken 72, 73 bzw. durch die Flanken 78, 79 das gesamte Profil der Schienenabschnitte gerade in den gefährdeten, unmittelbar an den Schweissstoss 13 angrenzenden Endbereichen fixiert, so dass eine «Verwerfung» praktisch ausgeschlossen bleibt, auch wenn die zur Verschweissung gelangenden Stossflächen nicht exakt winkelrecht sind, oder die beiden Profile grössere Abweichungen aufweisen.

Gerade bei Eisenbahnschienen ist es oft erwünscht, die Profile der aneinanderstossenden Schienenabschnitte nicht nach der Symmetrieachse des Profiles selbst miteinander fluchten zu lassen, sondern nach der einen oder anderen Seite des Profils des Schienenkopfes. Dazu dienen die drei Verdrehungslagen des Einsatzstückes 65. In der in Fig. 5 gezeigten Verdrehungslage (der Befestigungsbolzen 70 ist in die Gewindebohrung 68 eingeschraubt) ist die Flanke 72 des Zentrier-maules parallel zur rechten Seite des Profils des Schienenkopfes 11', während die Flanke 73 als Schrägfläche auf die gegenüberliegende Seite des Schienenkopfes 11' wirkt und diesen somit zum Anschlagen an die Flanke 72 zwingt. Es ergibt sich somit ein Fluchten der beiden Profile «rechts» und die

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Profilabweichungen der beiden Schienenabschnitte erscheinen «links». Wird dagegen das Einsatzstück 65 in seiner mittleren Verdrehungslage (Bolzen 70 in Gewindebohrung 67) verwendet, so fallen die Symmetrieebenen der Maulöffnung 71 und des Schienenprofils praktisch zusammen. Die beiden Flanken 72, 73 wirken beide als Schrägflächen einander entgegengesetzt auf den Schienenkopf ein. Die Profile der aneinanderstossenden Schienen werden somit nach deren Symmetrieebene ausgerichtet und Profilabweichungen erscheinen zu beiden Seiten gleichmässig verteilt.

Wird schliesslich die Bohrung 66 zur Befestigung des Einsatzstückes 65 benützt, erfolgt ein Fluchten des Profils «links»

und die Profilabweichungen der beiden Schienenabschnitte erscheinen «rechts».

Dass das Profil der Maulöffnung 71 in den auswechselbar in den Schwenkarmen 56, 57 befestigten Einsatzstücken 65 5 und dass die Form der Anschlagstücke 76, 77 bzw. deren Flanken 78, 79 dem Profil der zu verschweissenden Profilstangen anzupassen ist, versteht sich von selbst, wobei Bedacht darauf genommen werden muss, dass die Verschwenkbarkeit der Schwenkarme möglich bleibt. Ebenso ist es selbstverständ-io lieh, dass die Schwenkarme 56, 57 gleichzeitig oder kurz nach dem Festspannen der Einspannvorrichtungen 14,15 nach unten verschwenkt werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Einrichtung zum Aneinanderschweissen zweier Profilstangen mittels Widerstandsschweissung, insbesondere zum Aneinanderschweissen zweier Schienen, mit jeder der Profilstangen zugeordneten und mit Kontaktelektroden zum Einbringen des Schweissstromes versehenen Einspannvorrichtungen und mit Mitteln, um die Einspannvorrichtungen in bezug aufeinander in Richtung der Profilstangen zu verschieben und damit eine Presskraft auf den Schweissstoss auszuüben, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Einspannvorrichtungen (14, 15) eine Zentriervorrichtung (41) angeordnet ist, welche in Eingriff mit beiden aneinanderstossenden Enden der Profilstangen (11, 12) bringbar ist, um während der Schweis-sung und der darauffolgenden Abkühlzeit die Profile beider Enden in unmittelbarer Nachbarschaft des Schweissstosses (13) in gegenseitiger Fluchtung zu halten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriervorrichtung (41) zwei, je einem der Enden der Profilstangen zugeordnete, um eine zur Längsrichtung der Profilstangen (11, 12) parallele Achse schwenkbare Schwenkarme (56, 57) aufweist, die an ihrem freien Ende ein im wesentlichen keilförmiges Zentriermaul (71) aufweisen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwenkarme (56, 57) um eine gemeinsame Schwenkachse (47) verschwenkbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentriermaul (71) in einem im freien Ende jedes der Schwenkarme (56, 57) eingesetzten Einsatzstück (65) ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, zum Aneinanderschweissen von Schienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriervorrichtung (41) mit dem Schienenkopf (11') am Ende jeder der Schienen in Eingriff bringbar ist.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentriermaul (71) im Einsatzstück (65) zwei aufeinander zu konvergierende Flanken (72, 73) aufweist und dass das Einsatzstück (65) in jedem Schwenkarm (56, 57) wahlweise in drei verschiedenen Verdrehungslagen feststellbar ist, wobei in den beiden extremen Verdrehungslagen jeweils eine der Flanken (72 bzw. 73) einen Anschlag für eine der Seiten des Schienenkopfes (11') bildet, während in der dazwischenliegenden Verdrehungslage die Flanken (72, 73) eine zur Symmetrieebene des Schienenkopfes (11') symmetrische Keilöffnung bilden.

7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkhebel (56, 57) elektrisch voneinander isoliert je an einer Hohlwelle (44 bzw. 48) befestigt sind, die ihrerseits drehbar auf einer gemeinsamen Welle (47) gelagert sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand des Zentriermaules (71) in jedem der Schwenkhebel (56, 57) von der Axe der gemeinsamen Welle (47) verstellbar und feststellbar ist, z. B. mittels einer zwischen jedem Schwenkhebel (56, 57) und der gemeinsamen Welle (47) angeordneten, verdrehbaren und arretierbaren Exzenterbüchse (58, 59).

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Hohlwelle (48) längsverschiebbar auf der gemeinsamen Welle (47) gelagert ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzstück (65) austauschbar im zugeordneten Schwenkarm (56, 57) eingesetzt ist.