DE3225341C1 - Bandschweissanlage zum Verbinden von Blechen,Platinen und Baendern - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Bandschweißanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. In Bandschweißanlagen werden beliebig lange Bänder durch Aneinanderschweißen von Blechen, Platinen, Bändern für einen kontinuierlichen Arbeitsprozeß in Walzwerken oder in Walzband verarbeitenden Betrieben hergestellt. Dabei werden an die Schweißverbindungen hohe Anforderungen in bezug auf die Zug- und Biegebeanspruchung gestellt. So muß die Schweißnaht frei von Poren und « Einbrandkerben sein und eine gut und gleichmäßig durchgeschweißte Wurzel haben und auswalzbar sein.

Beim Durchlauf durch Glühanlagen muß die Schweißnaht selbst bei hohen Glühtemperaturen sicher halten, auch wenn Bänder verschiedener Werkstoffqualitäten, -Breiten und -Dicken verbunden werden.

Es ist eine kombinierte Bandschweißanlage mit Folgesteuerung bekannt, die zur Erzeugung eines konstanten Schweißspaltes eine eingebaute, doppelschnittig arbeitende .Schere aufweist, die hydraulisch betätigt, gleichzeitig Bandanfang und -ende gemeinsam schneidet. Dabei werden die Bandenden durch kombinierte Spann- und Klemmeinheiten in ihrer Lage fixiert und niedergehalten. Durch die Kombination der doppelschnittig arbeitenden Schere mit der Spann- und Klemmeinrichtung in einer Maschine treten keine Verschiebewege des ungespannten Bandes nach dem Schneiden auf. Verschmutzungen oder Beschädigungen der Schnittflanken an den Bändern sind ausgeschlossen. Da beide Bandenden gemeinsam geschnitten werden, ist die Ausbildung der Schnittflanken (Schweißnahtflanken) spiegelbildlich zueinander. Die Backen der Spanneinrichtung arbeiten beim Schneiden als Niederhalter. Nach dem Schneiden bleiben die Bandenden in den Klemmbalken gespannt und werden so zum Schweißen zusammengeführt. Dabei läuft die Kombination von Schneiden und Zusammenführen durch die Folgesteuerung automatisch ab. Lediglich der Schweißvorgang wird von Hand eingeleitet. Hierbei ist bei ungenauer Anfahrt des Fahrwerks mit dem Schweißbrenner im Schnellgang in die Schweißstellung eine manuelle Korrektur der Anfangsposition nötig. Das gleiche gilt bei einer Mittenabweichung und/oder Höhenabweichung des Schweißbrenners. Die so erzielte Güte der Schweißnaht ist folglich von der fachlichen Qualifikation und der Beobachtungs- und Reaktionsfähigkeit der Bedienungsperson abhängig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bandschweißanlage mit automatischem Prozeßablauf zu schaffen, mit der eine gleichmäßige sowie reproduzierbare Schweißgüte erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhaft ist die eine Sensoreinheit als Magnetkopf und die andere Sensoreinheit als induktive oder kapazitive Höhenmeßeinrichtung ausgebildet. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen einerseits darin, daß mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ein automatischer Prozeßablauf in der Bandschweißanlage geschaffen und die Voraussetzungfür eine gleichmäßige und reproduzierbare Schweißgüte und eine Fernsteuerbarkeit der Anlage erreichbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher erläutert. Es veranschaulicht

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Schweißbereiches der Bandschweißanlage in der Vorderansicht und der Draufsicht;

Fig.2 und 3 elektrische Blockschaltbilder der Steuerung der Nahtabtastung.

In Fig. 1 ist ein Teil einer Bandschweißanlage mit 10 bezeichnet. Die nur schematisch dargestellte Bandschweißanlage 10 besteht im wesentlichen aus einem Schweißbrenner 11, mindestens zwei mit dem Schweißbrenner 11 verbundenen Sensoreinheiten 12, t3 sowie einer nur schematisch dargestellten Spanneinrichtung. Die in der Bandschweißanlage 10 gespannten Bandenden 14,15 sind beim Ausführungsbeispiel im sogenannten I-Stoß aneinandergelegt, wobei lediglich zur Verdeutlichung der Abstand, also der Spalt 16 zwischen den beiden Bändern 14 und 15 relativ groß dargestellt wurde. In der Praxis beträgt dieser Spalt 16 bis ca. 3 Millimeter.

Der Verlauf des Spaltes 16 über die, durch die unter Umständen unterschiedlich breiten Bändern 14 und 15 gebildete Schweißnahtlänge 17, weist dabei spiegelbildlich zueinanderliegende Schweißstoßflanken 18 und 19 auf, die durch Schnitt mit einer doppelschnittig arbeitenden Schere erreicht wurden. Dabei werden beim Schnitt ebenso wie beim Schweißen die Bänder 14 und 15 mittels Spannbacken 20 und Klemmbacken 21 fest- und niedergehalten. Die Spannung der Spann- und Klemmbacken 20, 21 erfolgt mit nicht dargestellten hydraulischen Zylindern. Der nur schematisch dargestellte Schweißbrenner 11 ist dabei bevorzugt als Schutzgassehweißbrenner ausgebildet und den Sensoreinheiten 12,13 nachgeschaltet. Die Sensoreinheiten 12, 13 sind dabei über ein Steuerkabel 22 mit einer in den Fig.2 und 3 näher veranschaulichten Steuerung verbunden. Weiterhin sind der Schweißbrenner 11 und

die Sensoreinheiten 12,13 mit nicht näher dargestellten Verstell- und Antriebseinrichtungen verbunden. Die Sensoreinheiten 12, 13 sind zur Bestimmung von Nathanfang 23 und -Ende 24 sowie zum Suchen des Stoßes 25 in Querrichtung, Führen auf Stoßmitte 26 und konstantem vertikalem Abstand 27, sowie vorzugsweise Neigen des Brenners 11 unter einem Winkel 28 bei Verbindung unterschiedlicher Banddicken dem Schweißbrenner 11 vorgeschaltet. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bandschweißanlage 10 wird insbesondere anhand der elektrischen Blockschaltbilder gemäß F i g. 2 und 3 beschrieben.

Die Bestimmung von Nahtanfang 23 und Nahtende 24 wird nachstehend anhand von F i g. 2 beschrieben.

Nach dem Startsignal bewegt sich der Schweißbrenner 11 mit den Sensoreinheiten 12, 13 aus einer definierten Parkposition 29 in Pfeilrichtung 30. Dabei geben bei Erreichen der Kante 31 zunächst die Sensorteile 13c, 13c/ ein Signal an die nachgeschalteten Vorverstärker 32, 33 und erzeugen ein Differenzsignal im Differenzverstärker 34. Dieses Signal wird über Gleichrichter 35 einem Komperator 36 zugeführt, der einen ersten Speicher 37 setzt. Erst wenn über die Kante 38 Sensorteile 13a, 13b sowie einen Signalparallelweg (Vorverstärker 39, 40, Differenzverstärker 41, Gleichrichter 42, Komperator 43) der zweite Speicher 44 gesetzt ist, erfolgt über die Auswertelogik 45 die Signalausgabe »Nahtanfang 23 erreicht«. Nach dem der Schweißbrenner 11 die Kante 38 erreicht hat, wird die Brenner/Sensorbewegung gestoppt. Die Bestimmung vom Nahtende 24 erfolgt sinngemäß durch Rücksetzen der Speicher 37,44.

Die Versorgung der Sensoreinheit 13 erfolgt über einen Generator 75.

Die Einrichtung zum Führen des Schweißbrenners 11 auf Stoßmitte 26 ist in F i g. 3 veranschaulicht und weist einen Niederfrequenzgenerator 46 auf, der die Sensoreinheit 12 speist. Bei symmetrischer Anordnung der Sensorteile 12a, 12b über Stoßmitte 26 tritt durch gleiche symmetrischer Dämpfung der Sensorteile 12a, 12b am Ausgang 47 des Differenzverstärkers 48 kein Signal auf. Der Phasendiskriminator 49 liefert am Ausgang 50 keine Spannung, so daß kein Quer-Stellbefehl (Doppelpfeilrichtung 51) an die nicht dargestellte Brenner-Verstellvorrichtung gelangt. Befindet sich die Achse 52 der Sensoreinheit 12 nicht über Spaltmitte 26, d. h. also, die Sensorteile 12a, 12b sind gegenüber der Spaltmitte 26 nach rechts oder links verschoben, wird durch Verstimmung der Sensorteile 12a, 126 voneinander verschiedene Spannungen induziert. Es erscheint am Ausgang 47 des Differenzverstärkers 48 eine Differenzspannung zwischen den in den Sensorteilen 12a, t2b induzierten Einzelspannungen. Diese Differenzspannung ist ein direktes Maß für die Abweichung des mit der Abtasteinheit verbundenen Brenners 11 von der Spaltmitte 26. Ob eine Abweichung von der Spaltmitte 26 nach rechts oder links vorliegt, wird in einem Phasendiskriminator 49 durch indirekten Vergleich zwischen der über einen Impulsumformer 53 erzeugten Phasenlage der von dem Niederfrequenzgenerator 46 gelieferten Spannung und der vom Differenzverstärker 48 gelieferten Spannung gebildet. Je nach Phasenlage des Ausgangssignales des Differenzverstärkers 48 steht am Ausgang 50 des Diskriminators 49 eine positive oder negative Spannung an. Die Größe der Verschiebung ist ein Maß für die Nahtmittenabweichung, die Phasenlage ein Maß für die Abweichungsrichtung. Damit steht hinter dem Verstärker 54 ein Signal an, dessen Polarität die Abweichungsrichtung angibt und dessen Höhe proportional zur Mittenabweichung ist.

Ausgehend von der Position des Schweißbrenners 11 über der Kante 38 wird zum Auffinden der Stoßmitte 26 das Signal aus dem Diskriminator 49 über den Verstärker 54 einem in einer Einheit Autoeinfahrt 55 vorgesehenen Vergleicher zugeführt, wodurch die Querbewegung 51a zur Stoßmitte 26 ausgelöst wird. Bei Erreichen der Stoßmitte 26 wird unter Zwischenschaltung eines Gleichrichters 73 der Komparator 56 aktiviert. Über die Auswertelogik 57 wird die Querbewegung des Schweißbrenners 11 gestoppt (Leitung 74) und das Regelsignal zum kontinuierlichen Nachregeln des Schweißbrenners 11 auf Stoßmitte 26 während des Schweißens über einen Analogschalter 58 sowie über Leitung 59 der Schweißvorgang (Brennervorschub in Pfeilrichtung 30) freigegeben.

Die vorbeschriebene Einrichtung ist zur Abtastung völlig ebener Werkstücke ausreichend. Bei unebener Beschaffenheit der Oberflächen der Bandenden 14 und 15 (z. B. unterschiedliche Banddicken 62, 63 der Fig. 1) entstehen beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 an den Ausgängen 60, 61 der Gleichrichter 35, 42 unsymmetrische Signale, die zum Abweichen des Schweißbrenners 11 von der Stoßmitte 26 führen. Um dies zu vermeiden, werden diese Signale über Verstärker 64, 65 und Leitungen 66, 67 dem Differenzverstärker 68 in F i g. 3 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 68 wird als Korrektursignal dem Verstärker 54 zugeführt und der Schweißbrenner 11 dadurch auf Stoßmitte 26 zurückgebracht und dort gehalten.

Ferner kann vorteilhaft das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 68 einer Einrichtung 69 zur Verstellung des Winkels 28 des Schweißbrenners 11 zugeführt werden, so daß der Brenner 11 signalgrößenabhängig in einem Größenbereich des Winkels 28 von 70° —80° geneigt werden kann.

Zur Konstanthaltung eines vorgewählten vertikalen Abstandes 27 der Schweißbrenner/Sensoreinheit ti, 12, . 13 werden die Signale aus den Verstärkern 64, 65 dem Summenverstärker 70 zugeführt, dessen Ausgangssignal proportional der Summe der Abstände der Sensorteile 13c, 13c/, zu 13a, 13b ist. Das Ausgangssignal des Summenverstärkers 70 wird über einen Regelverstärker 71 mit Sollwerteingang 72 einer nicht näher dargestellten Brennerhöhenverstelleinrichtung zugeführt.

Wenn die Schweißbrenner/Sensoreinheit 11, 12, 13 den Bereich des Nahtendes 24 erreicht, entfallen die Signale der Sensorteile 136, 13a und der Speicher 44 wird gelöscht, so daß kein Signal mehr an die Auswertelogik gegeben wird. Über interne Kreise in der Auswertelogik 45 wird der Schweißbrenner 11 noch um eine definierte Strecke weiterbewegt, so daß sichergestellt ist, daß die Naht fertig geschweißt wird. Danach gibt die Auswertelogik 45 Signale zum Beenden des Schweißprozesses, dem Zurückfahren von Schweißbrenner/Sensor 11,12,13 in Parkposition sowie über die Leitungen »Reset« zum Nullsetzen der Speicher 37, 44 und 55 ab.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Bandschweißanlage zum Verbinden von Blechen, Platinen und Bändern, wie fertiggewalzten Stückblechen, vorgewalzten Blechen und Platinen, Kleinbunden (Coils) und/oder Anschweißenden in einer Bandbehandlungslinie quer zur Bandlaufrichtung, mit einer Schweißmaschine, einer Steuereinrichtung und einem Schweißbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schweißbrenner (11) der Bandschweißmaschine (10) mindestens zwei Sensoreinheiten (12, 13) zur Bestimmung von Nahtanfang (23) und -Ende (24) sowie zum Suchen des Stoßes (25) in Querrichtung, Führen auf Stoßmitte (26) und konstantem vertikalem Abstand (27) sowie vorzugsweise Neigen des Brenners (11) unter einem Winkel (28) bei Verbindung unterschiedlicher Banddicken (62, 63) vorgeschaltet sind.

2. Bandschweißanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Sensoreinheit (12) als Magnetkopf und die andere Sensoreinheit (13) als induktive kapazitive Höhenmeßeinrichtung ausgebildet ist.

3. Bandschweißanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Nahtanfangs (23) und -Endes (24) sowie das Suchen des Stoßes (25) in Querrichtung, Führen auf Stoßmitte (26) und konstantem vertikalem Abstand (27) sowie vorzugsweise das Neigen des Brenners (11) unter einem Winkel (28) bei Verbindung unterschiedlicher Banddicken (62, 63) automatisch erfolgt.