CH702374A2

CH702374A2 - Device for producing solar thermal fins, which has an absorber part and a tube, comprises a laser head, a pressure roller, a drive roller, and a table as bearing surface for absorber part, where the tube is disposed on the absorber part

Info

Publication number: CH702374A2
Application number: CH01897/09A
Authority: CH
Inventors: Stefan Braendle
Original assignee: Sunlaser Consulting Gmbh
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-15

Abstract

The device for producing solar thermal fins, which has an absorber part (2) and a tube (4a, 4b), comprises a laser head (6), a pressure roller (7), a drive roller (5), and a table as bearing surface for the absorber part, where the tube is disposed on the absorber part and is fixed at the absorber part with spot weldings, which are formed by a laser head, and/or the drive roller causes a feed motion along a feed axis parallel to the longitudinal axis of the tube. The device has an adjustable lateral stop passing parallel to the feed axis to the lateral position of the absorber part. The device for producing solar thermal fins, which has an absorber part (2) and a tube (4a, 4b), comprises a laser head (6), a pressure roller (7), a drive roller (5), and a table as bearing surface for the absorber part, where the tube is disposed on the absorber part and is fixed at the absorber part with spot weldings, which are formed by a laser head, and/or the drive roller causes a feed motion along a feed axis parallel to the longitudinal axis of the tube. The device comprises an adjustable lateral stop passing parallel to the feed axis to the lateral position of the absorber part, where an arrangement consists of the laser head, the drive roller and the pressure roller. The drive roller and the pressure roller are centrically arranged between the two laser heads. A front stop is formed, that determines the relative position of the tube and the absorber part before start of the welding. A feeding device is provided for the tube and/or the absorber part. A spacer is provided for forming defined minimum distance between the tubes attached directly next to one another at the absorber part. A guide is present for the adjustable lateral stop into the table.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von solarthermischen Elementen, sogenannten Finnen, die aus einem Rohr und einem Absorberteil zusammengefügt werden. The invention relates to a device for the production of solar thermal elements, so-called fins, which are assembled from a tube and an absorber part.

[0002] Solarthermische Elemente werden bekanntermassen zur Energiegewinnung aus Sonnenstrahlung eingesetzt. Dabei wird die Sonnenstrahlung an einem beispielsweise plattenförmigen Absorberteil eines solarthermischen Elements in Wärme umgewandelt und erhitzt eine Wärmeträgerflüssigkeit, die durch ein Kreislaufsystem aus Rohren zuerst über die Fläche des Absorberteils und letztendlich zu einem Verbraucher geführt wird. Ein solches Solarkollektorelement ist beispielsweise aus EP1 217 315 bekannt. Solar thermal elements are known to be used for energy production from solar radiation. In this case, the solar radiation is converted into heat, for example, on a plate-shaped absorber part of a solar thermal element and heats a heat transfer fluid which is passed through a circulation system of tubes first over the surface of the absorber part and ultimately to a consumer. Such a solar collector element is known for example from EP1 217 315.

[0003] Zur Herstellung der solarthermischen Elemente wird gewöhnlicher weise mittels Ultraschallschweissen ein Rohr auf ein beschichtetes Absorberteil aufgeschweisst, wobei die zu verschweissenden Teile beispielsweise in einem kontinuierlichen Prozess von einer Rolle abgewickelt werden und unter gleichzeitigem Druck von zwei sich gegenüberliegenden Rollen verbunden werden. Dies ist in JP 57 139 475 dargestellt. Dies hat den Nachteil, dass die solarthermische Beschichtung des Absorberteils durch den direkt auf sie aufliegenden Schweisskopf beschädigt werden kann. Die Anlage ist auf die Herstellung von Finnen mit einem Rohr und vorgegebener Breite eingeschränkt. For the production of solar thermal elements is usually welded by means of ultrasonic welding a tube on a coated absorber part, wherein the parts to be welded are unwound, for example, in a continuous process of a roll and are connected under simultaneous pressure of two opposing roles. This is shown in JP 57 139 475. This has the disadvantage that the solar thermal coating of the absorber part can be damaged by the welding head resting directly on it. The plant is limited to the production of fins with a tube and given width.

[0004] In neueren Verfahren wird die Verbindung durch Laserschweissen, wie in US 6 300 591 B1 dargestellt, generiert. Eine Anlage zur Herstellung von solarthermischen Elementen mittels Laserschweissung benötigt eine komplexe CNC-Steuerung sowie eine Werkstückaufnahme, die mindestens der Fläche des fertigen solarthermischen Elements entspricht. Diese Fertigungsanordnung ist aufwändig erzeugt hohe Fertigungskosten. In more recent methods, the compound is generated by laser welding, as shown in US 6,300,591 B1. A system for the production of solar thermal elements by means of laser welding requires a complex CNC control and a workpiece holder, which corresponds at least to the surface of the finished solar thermal element. This manufacturing arrangement is complex and generates high production costs.

[0005] Angesichts dieser Nachteile, hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Herstellung von solarthermischen Elementen zu schaffen, mit der die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können. In view of these disadvantages, the invention has for its object to provide an apparatus for the production of solar thermal elements, with which the disadvantages of the prior art can be avoided.

[0006] Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte, bzw. alternative Ausführungsformen. To the inventive solution of the problem performs a device having the features of claim 1. The dependent claims describe preferred, or alternative embodiments.

[0007] Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung wird es möglich kostengünstig, verschiedenste solarthermische Elemente herzustellen. The inventive device, it is possible cost-effective to produce a variety of solar thermal elements.

[0008] Hierzu werden Absorberteile mittels einer Laserschweissvorrichtung mit Rohren zu Finnen verschweisst, wobei die Laserschweissvorrichtung an einer festen Position ist und beim Schweissen die Absorberteile mit mindestens einem Rohr in Richtung der Vorschubachse auf einem Tisch an der Laserschweissvorrichtung vorbei bewegt werden. Dabei wirkt der Tisch als Auflagefläche für das Absorberteil, das auf mindestens einer Seite durch Seitenanschläge in seiner Position quer zur Vorschubachse festgelegt ist. Der Vorschub wird durch eine Antriebsrolle generiert, wobei sie unterhalb des Absorberteils angeordnet ist. Eine Anpressrolle, die eine Führung für ein Rohr beinhaltet, ist oberhalb des Absorberteils und des Rohres angeordnet. For this purpose, absorber parts are welded by means of a laser welding device with pipes to fins, wherein the laser welding device is at a fixed position and welding the absorber parts are moved with at least one tube in the direction of the feed axis on a table on the laser welding device over. In this case, the table acts as a bearing surface for the absorber part, which is fixed on at least one side by side stops in its position transverse to the feed axis. The feed is generated by a drive roller, wherein it is arranged below the absorber part. A pressure roller, which includes a guide for a pipe, is disposed above the absorber part and the pipe.

[0009] Die Laserschweissvorrichtung, die bevorzugt aus zwei Laserköpfen besteht, führt während des Vorschubs der zu verbindenden Teile punktförmige Schweissungen im Kontaktbereich zwischen Absorberteil und Rohr aus. Vorteilhafter weise wird im Falle von runden Rohren ein spitzer Winkel relativ zwischen den Strahlachsen der Laserköpfe und der Tischfläche gewählt. Im Falle von eckigen Rohren sind aber auch grössere Winkel denkbar. Hierbei wird der Vorschub durch die Antriebsrolle gewährleistet, wobei durch die Anpressrolle einerseits eine Führung des Rohres gewährleistet und andererseits der für die Schweissung notwendige Druck in der Schweisszone aufgebracht werden. The laser welding device, which preferably consists of two laser heads, performs during the advance of the parts to be joined punctiform welds in the contact area between absorber part and pipe. Advantageously, in the case of round tubes, an acute angle is chosen relatively between the beam axes of the laser heads and the table surface. In the case of square pipes but also larger angles are conceivable. In this case, the feed is ensured by the drive roller, being ensured by the pressure roller on the one hand a guide of the tube and on the other hand, the necessary for the welding pressure in the welding zone are applied.

[0010] Die seitliche Führung des Absorberteils auf dem Tisch während des Schweissprozesses wird durch eine Seitenanschlagsvorrichtung mit zunächst einem Seitenanschlag gewährleistet. Die Seitenanschlagsvorrichtung ist verstellbar gestaltet und kann für den Schweissprozess festgestellt werden, um so das Absorberteil während des Vorschubs durch die Antriebsrolle seitlich zu führen. Denkbar ist eine solche Seitenanschlagsvorrichtung als verstellbarer durchgehender Längsanschlag, der über Führungen im Tisch versteilbar ist oder auch als stiftförmige Punktanschläge, die in Vertiefungen im Tisch gesteckt werden können. Die Verstellung dient der relativen Positionierung von Absorberteil zu der Laserschweissvorrichtung und ermöglicht so nacheinander das Verbinden von mehreren Rohren mit einem Absorberteil. The lateral guidance of the absorber part on the table during the welding process is ensured by a side stop device with first a side stop. The side stop device is adjustable and can be determined for the welding process, so as to guide the absorber part laterally during the feed by the drive roller. Conceivable is such a side stop device as an adjustable continuous longitudinal stop, which can be adjusted via guides in the table or as a pin-shaped point stops that can be inserted into depressions in the table. The adjustment is used for the relative positioning of the absorber part to the laser welding device and thus allows successively connecting a plurality of tubes with an absorber part.

[0011] Des Weiteren ist es vorteilhaft einen stirnseitigen Anschlag zur Positionierung des Absorberteils und des Rohres relativ zueinander vor dem Schweissprozess zu verwenden. Der stirnseitige Anschlag muss so gestaltet sein, dass die Vorschubbewegung während des Schweissprozesses nicht behindert wird. Dies kann erzielt werden durch einen entfernbaren stirnseitigen Anschlag oder auch durch einen mitbewegten stirnseitigen Anschlag, der die Vorschubbewegung nach der anfänglichen Positionierung erlaubt. Furthermore, it is advantageous to use a frontal stop for positioning the absorber part and the tube relative to each other before the welding process. The end stop must be designed so that the feed motion during the welding process is not hindered. This can be achieved by a removable end stop or by a mitbewegten frontal stop, which allows the feed movement after the initial positioning.

[0012] Es ist vorteilhaft eine Zuführeinrichtung für zugeschnittene Rohre zur Bestückung der Absorberteile mit Rohren vorzusehen. Anstatt eines manuellen Einlegens der Rohre auf das Absorberteil sowie unter die Anpressrolle in eine definierte Position relativ zum Absorberteil tritt hier eine Automatisierung dieses Arbeitsschrittes. It is advantageous to provide a feeder for cut tubes for equipping the absorber parts with pipes. Instead of a manual insertion of the tubes on the absorber part and under the pressure roller in a defined position relative to the absorber part occurs here an automation of this step.

[0013] Denkbar wäre auch die automatisierte Zuführung der Absorberteile. Also conceivable would be the automated supply of the absorber parts.

[0014] Besonders bei längeren Rohren ist es zweckmässig einen Abstandhalter zu einem Seitenanschlag an dem Ende des Rohres, das von der Bearbeitungszone abgewandt ist, zu verwenden, um die Führung des zu bearbeitenden Rohres durch die Anpressrolle zu unterstützen. In der Praxis wird diese Lösung allerdings wahrscheinlich nicht verwendet werden, da es dem Handwerker auf eine schnelle und einfache Bearbeitung ankommt und ein zusätzlicher Abstandhalter einen zusätzlichen Arbeitsschritt bedeutet. Especially for longer pipes, it is expedient to use a spacer to a side stop at the end of the tube, which faces away from the processing zone, to support the leadership of the pipe to be processed by the pressure roller. In practice, however, this solution is unlikely to be used because it requires the craftsman to work quickly and easily, and an extra spacer means an extra step.

[0015] Die erfindungsgemässe Nutzung der Vorrichtung würde folgende Schritte beinhalten. The inventive use of the device would include the following steps.

[0016] Auf einem Tisch wird ein Absorberteil aufgelegt und mittels eines Seitenanschlags und eines stirnseitigen Anschlags relativ zur Laserschweissvorrichtung positioniert. Die Laserschweissvorrichtung besteht bevorzugt aus zwei Laserköpfen. Darauffolgend wird ein zugeschnittenes Rohr unter der Anpressrolle auf dem Absorberteil positioniert, die Relativposition zum Absorberteil wird durch den stirnseitigen Anschlag und durch den Seitenanschlag bestimmt. Nach der Positionierung wird mit der Anpressrolle einerseits die Position fixiert und andererseits ein Druck auf die Schweissfläche von Rohr und Absorberteil aufgebracht. Während des Vorschubs, der durch die Antriebsrolle generiert wird, wird das Rohr beidseitig, punktförmig durch die Laserschweissvorrichtung mit dem Absorberteil verschweisst. Nachdem das Rohr über seine gesamte Länge punktverschweisst worden ist, wird im Falle von nur einem Rohr die fertige Finne aus der Vorrichtung entnommen. In diesem Fall ist es zweckmässig, dass das Rohr im Wesentlichen mittig auf dem Absorberteil angeordnet ist. On an table, an absorber part is placed and positioned by means of a side stop and an end stop relative to the laser welding device. The laser welding device preferably consists of two laser heads. Subsequently, a cut tube is positioned under the pressure roller on the absorber part, the relative position to the absorber part is determined by the frontal stop and by the side stop. After positioning, the position is fixed on the one hand with the pressure roller and, on the other hand, pressure is applied to the welding surface of the tube and the absorber part. During the feed, which is generated by the drive roller, the tube is welded on both sides, punctiform by the laser welding device with the absorber part. After the tube has been spot-welded over its entire length, in the case of only one tube, the finished fin is removed from the device. In this case, it is expedient that the tube is arranged substantially centrally on the absorber part.

[0017] Für den Fall, dass mehrere Rohre auf einem Absorberteil angeordnet werden sollen, werden nach der Schweissung des ersten Rohres die Seitenanschläge so verstellt, dass der gewünschte Abstand zwischen den einzelnen Rohren auf dem Absorberteil gewährleistet wird. Das Absorberteil mit den bereits geschweissten Rohren wird aus der Vorrichtung entnommen und in die Anfangsposition gelegt, die durch die neue Einstellung der Seitenanschläge bestimmt wird. Der folgende Ablauf bleibt gleich. In the event that several tubes are to be arranged on an absorber part, after the welding of the first tube, the side stops are adjusted so that the desired distance between the individual tubes is ensured on the absorber part. The absorber part with the already welded tubes is removed from the device and placed in the initial position, which is determined by the new setting of the side stops. The following procedure remains the same.

[0018] Denkbar ist auch die Gestaltung mit einer Antriebsrolle, die in Gegenrichtung lauffähig ist, so dass das Umlegen des Absorberteils entfällt und nur eine Verschiebung an den geänderten Seitenanschlag erfolgt. Der weitere Ablauf bleibt gleich, bis auf die entgegengesetzte Vorschubrichtung. It is also conceivable the design with a drive roller which is capable of running in the opposite direction, so that the folding of the absorber part is eliminated and only a shift to the modified side stop occurs. The further procedure remains the same, except for the opposite feed direction.

[0019] Denkbar wäre auch ein beweglicher Tisch, der während der Bearbeitung ausschliesslich in Vorschubrichtung bewegt wird. Also conceivable would be a movable table, which is moved during processing exclusively in the feed direction.

[0020] Die Zeichnungen erläutern die erfindungsgemässe Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispieles. Dabei zeigt <tb>Fig. 1:<sep>einem Vertikalschnitt <tb>Fig. 2: <sep>eine DraufsichtThe drawings illustrate the inventive device based on an embodiment. It shows <Tb> FIG. 1: <sep> a vertical section <Tb> FIG. 2: <sep> a top view

[0021] Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung, wobei hier eine Ausführungsform mit zwei Laserköpfen 6 dargestellt ist. Fig. 1 shows a vertical section through the device, in which case an embodiment with two laser heads 6 is shown.

[0022] Auf einem Tisch 1, der mit verstellbaren Seitenanschlägen 3 ausgestattet ist, wird ein Absorberteil 2 platziert. Das Absorberteil 2 wird durch die Seitenanschläge 3 auf dem Tisch 1 unter der Laserköpfen 6 so positioniert, dass sich ein bereits verschweisstes Rohr 4a ausserhalb der Laserstrahlen der Laserköpfe 6 befindet und ein zu verschweissendes Rohr 4b sich zwischen einer Antriebsrolle 5 und einer Anpressrolle 7 im Wesentlichen mittig zwischen den zwei Laserköpfen befindet. Die Antriebsrolle 5 realisiert einen Vorschub in Richtung einer Vorschubachse 12 unter Gegendruck der Anpressrolle 7, während die Laserköpfe 6 im Kontaktbereich zwischen Rohr 4b und Absorberteil 2 Laserpunktschweissungen ausbilden. Die Seitenanschläge 3 sind über die Führung 9 verstellbar. Der Abstandhalter 8 zu einem Seitenanschlag an dem Ende des Rohres, das von der Bearbeitungszone abgewandt ist, unterstützt die Führung des zu bearbeitenden Rohres durch die Anpressrolle. On a table 1, which is equipped with adjustable side stops 3, an absorber part 2 is placed. The absorber part 2 is positioned by the side stops 3 on the table 1 under the laser heads 6 so that an already welded tube 4a is outside the laser beams of the laser heads 6 and a tube 4b to be welded between a drive roller 5 and a pressure roller 7 substantially located centrally between the two laser heads. The drive roller 5 realizes a feed in the direction of a feed axis 12 under counterpressure of the pressure roller 7, while the laser heads 6 form laser spot welds in the area of contact between the tube 4b and the absorber part 2. The side stops 3 are adjustable via the guide 9. The spacer 8 to a side stop at the end of the tube, which faces away from the processing zone, supports the guidance of the pipe to be machined by the pressure roller.

[0023] In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine beispielhafte Vorrichtung dargestellt. Die Laserschweissvorrichtung 10 mit den zwei Laserköpfen 6 ist ortsfest über dem Absorberteil 2 angeordnet. Die Position des Absorberteils wird quer zur Vorschubachse durch die Seitenanschläge 3 festgelegt. Bereits verschweisste Rohre 4a und ein noch zu verschweissendes Rohr 4b befinden sich auf dem Absorberteil 2. Während des Schweissvorgangs wird das Absorberteil 2, das durch die Seitenanschläge 3 geführt ist, in Vorschubrichtung entlang der Längsachse des Rohres 4b bzw. der Vorschubachse 12 bewegt und gleichzeitig werden durch die Laserköpfe 6 Punktschweissungen an der Kontaktbereich zwischen Rohr 4b und Absorberteil 2 ausgebildet. In Fig. 2 is a plan view of an exemplary device is shown. The laser welding device 10 with the two laser heads 6 is arranged stationarily over the absorber part 2. The position of the absorber part is determined transversely to the feed axis by the side stops 3. Already welded pipes 4a and 4b still to be welded are located on the absorber part 2. During the welding process, the absorber part 2, which is guided by the side stops 3, in the feed direction along the longitudinal axis of the tube 4b and the feed axis 12 is moved and simultaneously 6 spot welds are formed by the laser heads at the contact area between the tube 4b and absorber part 2.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von solarthermischen Finnen, die ein Absorberteil (2) und mindestens ein Rohr (4a, 4b) umfassen, mit mindestens einem Laserkopf (6), einer Anpressrolle (7), einer Antriebsrolle (5) und einem Tisch (1) als Auflagefläche für das Absorberteil (2), wobei das Rohr (4a, 4b) auf das Absorberteil (2) aufgelegt und mit Punktschweissungen, die von einem Laserkopf (6) ausgebildet werden, am Absorberteil (2) befestigt wird sowie die Antriebsrolle (5) einen Vorschub entlang einer zur Rohrlängsachse parallelen Vorschubachse bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens einen verstellbaren, parallel zur Vorschubachse verlaufenden Seitenanschlag (3) zum seitlichen Positionieren des Absorberteils (2) umfasst, wobei eine Anordnung bestehend aus dem mindestens einen Laserkopf (6), der Antriebsrolle (5) und der Anpressrolle (7) ortsfest ist.1. An apparatus for producing solar thermal fins comprising an absorber part (2) and at least one tube (4a, 4b), with at least one laser head (6), a pressure roller (7), a drive roller (5) and a table (1 ) as support surface for the absorber part (2), wherein the tube (4a, 4b) placed on the absorber part (2) and with spot welds, which are formed by a laser head (6), on the absorber part (2) and the drive roller ( 5) causes a feed along a feed axis parallel to the tube longitudinal axis, characterized in that the device comprises at least one adjustable parallel to the feed axis extending side stop (3) for laterally positioning the absorber part (2), wherein an arrangement consisting of the at least one laser head ( 6), the drive roller (5) and the pressure roller (7) is stationary.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsrolle (5) und die Anpressrolle (7) im Wesentlichen mittig zwischen zwei Laserköpfen (6) angeordnet sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the drive roller (5) and the pressure roller (7) are arranged substantially centrally between two laser heads (6).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein stirnseitiger Anschlag (11) ausgebildet ist, der die Relativposition von Rohr (4b) und Absorberteil (2) vor Beginn der Schweissung festlegt.3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that an end-face stop (11) is formed, which determines the relative position of the tube (4b) and absorber part (2) before the beginning of the welding.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführeinrichtung für Rohr (4a, 4b) und/oder Absorberteile (2) vorgesehen ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a feed device for pipe (4a, 4b) and / or absorber parts (2) is provided.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandhalter (8) zur Ausbildung einen definierten Mindestabstands zwischen direkt nebeneinander am Absorberteil (2) befestigten Rohren (4a, 4b) vorgesehen ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a spacer (8) for forming a defined minimum distance between directly adjacent to one another on the absorber part (2) fixed pipes (4a, 4b) is provided.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung (9) für den mindestens einen verstellbaren Seitenanschlag (3) im Tisch (1) vorhanden ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a guide (9) for the at least one adjustable side stop (3) in the table (1) is present.