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Die
Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von hohlen, sich verjüngenden
Schäften
mit einer Längsnaht.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und
4 sind beispielsweise aus der FR-A-926 683 bekannt.
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Die
Herstellung derartiger Hohlschäfte
beinhaltet im allgemeinen das Formen eines flachen Materialbleches
zu einer zylindrischen Struktur mit einer offenen Naht, die aber
gleichwohl im Wesentlichen die gleiche Gestalt aufweist wie der
gewünschte
vollendete Schaft (im weiteren als „offener Schaft" bezeichnet). Dieses
Formen könnte
durch eine Abfolge von Stempelprozessen mit gekrümmten Patritzen- und Matritzenstempeln
durchgeführt
werden, oder das flache Blech könnte
durch eine Reihe von Rollenformmaschinen geführt werden, die das Blech sukzessive
biegen.
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Der
offene Schaft mit seiner offenen Naht wird dann von den Rollenformmaschinen
in eine Schweißmaschine
geführt,
die die offene Naht schließt
und schweißt,
um einen geschlossenen Schaft zur Verfügung zu stellen.
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1 zeigt
ein bekanntes Verfahren zum Schließen der Naht. Ein offener Schaft 10 wird
zwischen ein Paar zylindrischer Rol len 12, 14 geführt, die
dann den Schaft so zusammendrücken,
dass die Naht 16 geschlossen wird. Das Schweißen wird
in einem Bereich 18 durchgeführt, in dem die gegenüberliegenden
Ränder 20 der
Naht zusammentreffen, weil die Naht 16 durch die Rollen 12, 14 in
den geschlossenen Zustand gedrängt
wird.
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2 zeigt
die Rollen aus 1 in abschnittsweisem Aufriss,
entlang der Linien II-II in 1. Die Rollen 12, 14 haben
Drehachsen 22, die zueinander parallel und senkrecht zur
Achse des Schafts 10 sind. Wie in 1 gezeigt,
bewegt sich der Schaft 10 entlang der Richtung seiner Achse
wie durch den Pfeil 24 gezeigt. Die zylindrischen Rollen 12, 14 drehen
sich in die durch Pfeile 26 und 28 angezeigten
Richtungen (1).
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Die
Rollen 12, 14 sind einander unmittelbar benachbart,
wobei ihre gekrümmten
Oberflächen 30 nahe
beieinander sind. Um sich an den Schaft 10 anzupassen,
weist jede Rolle eine Nut 32 in ihrer gekrümmten Oberfläche 30 auf,
die eine Hälfte
des Querschnitts des geschlossenen Schafts definiert. Daher passt
sich eine im Wesentlichen kreisförmige Ausnehmung
dem Schaft an und zwingt ihn in die geschlossene Stellung, damit
die gegenüberliegenden Ränder 20 aneinander
geschweißt
werden können, wie
in 2 eine Betrachtung entlang der Achse des Schafts
zeigt.
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Da
ein Bedürfnis
an sich verjüngenden Schäften besteht,
ist klar, dass sich der Bereich in dieser kreisförmigen Ausnehmung vergrößern muss, um
sich an den sich vergrößernden
Durchmesser des Schafts anzupassen, während der Schaft durchgeführt wird
(unter der Annahme dass der Schaft vom engen Ende oder der Spitze
zum weiten Ende oder dem Stumpf geführt wird). Dies bedeutet wiederum, dass
die Nut 32 in der gekrümmten
zylindrischen Oberfläche 30 jeder
Rolle 12, 14 um den Umfang des Zylin ders kontinuierlich
größer werden
muss. Da sich die Rollen drehen, wenn der Schaft durchgeführt wird,
vergrößert sich
die Außennehmung
zwischen den gegenüberliegenden
Nuten um sich an die vergrößernde Verjüngung anzupassen.
So ist in 2 ersichtlich, dass die Nuten 32 an
den Punkten der Rollen 12, 14, die am weitesten
voneinander entfernt sind, wesentlich größer sind als an den Punkten
die am nächsten
beieinander liegen.
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Um
eine ausreichende Kraft, zum Schließen der Naht des offenen Schaftes,
aufrecht zu erhalten, wird die Drehung der Zylinder verzögert. Ansonsten würde der
sich verjüngende
Schaft einfach die Rollen an einen Punkt drehen, an dem die Verjüngung des Schafts
leicht von der sich vergrößernden
Ausnehmung zwischen den Nuten angepasst werden kann.
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Sobald
der Schaft zwischen die Rollen geführt wurde, wird er an einem
Paar von Grifflöchern 34 von
einem Paar Backen (1) gefasst, die auf einem angetriebenen
Laufwagen montiert sind. Der Laufwagen wird von den Rollen entlang
der Richtung des Pfeils 24 weggetrieben, um den Schaft
durch die Rollen zu ziehen. Eine große Kraft muss erzeugt werden,
um den Schaft durch die Rollen zu ziehen, um die verlangsamende
Kraft auf die Rollen zu überwinden.
Diese Kraft vergrößert sich,
während
die Verjüngung
des Schafts sich erhöht,
da die Menge an Kraft, die nötig
ist, um einen Schaft mit großem
Durchmesser zu schließen,
größer ist
als diejenige, die benötigt wird,
um einen Schaft mit kleinem Durchmesser zu schließen. Um
ausreichend Strukturstärke
an der Spitze des Schafts zur Verfügung zu stellen, müssen die
Grifflöcher 34 von
der Spitze des Schafts in einem ausreichenden Abstand x (1)
beabstandet sein, um zu verhindern, dass die Backen durch das Metall zwischen
den Löchern 34 und
der Spitze dringen.
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Schweißen durch
elektrischen Widerstand wird erreicht, indem ein Strom entlang den
sich gegenüberstehenden
Rändern 20 in
dem Bereich 18 angelegt wird, sodass die Metalle an dem
Punkt, an dem sich die Ränder
treffen, schmelzen und eine Verbindung erzeugt wird. Der Schaft
muss jedoch durch die Rollen zu dem Punkt geführt werden, an dem die Backen
die Grifflöcher 34 greifen
können (wie
in 1), bevor das kontinuierliche Schweißen begonnen
werden kann. Dies bedeutet notwendigerweise, dass eine beachtliche
Menge von nicht nutzbarem Schaft im Bereich der Spitze auftritt,
die von dem fertig gestellten Schaft abgeschnitten werden muss.
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Die
Rollen 12, 14 müssen aus gehärtetem Stahl
(oder anderem geeignetem gehärtetem
Material) hergestellt sein, um die benötigten Schließkräfte beständig zu
erzeugen. Sie werden aus einer einzelnen Masse von Stahl hergestellt
und unterlaufen dann einen Heiz- und Kühlprozess, um die richtige Härte zu erreichen.
Solche Rollen sind aufgrund ihrer Abmessungen sehr schwierig genau
herzustellen.
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Der
Härtungsprozess
erfordert, dass eine sehr große
Masse an Stahl verarbeitet wird, und dann gleichmäßig ohne
Brennrisse erwärmt
und abgekühlt
wird. Üblicherweise
treten hierbei Ausfallraten von 50% bei der Herstellung dieser Rollen
auf, was bedeutet, dass die Kosten der erfolgreichen Herstellung
der Rollen weit über
die bereits hohen Kosten getrieben werden, die bei der Herstellung
und Temperierung von Stahlrollen dieser Dimensionen verursacht werden.
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Die
Verwendung dieser Rollen hat auch den Nachteil, dass man eine obere
Grenze erreicht hinsichtlich der Größe der Rollen die realistischerweise hergestellt
werden können
und dass dafür
im Gegenzug die Größe des Schafts,
die mit dem Verfahren des Schweißens eines offenen Schaftes
der durch Druckrollen geschlossen wird, erreicht werden kann, begrenzt
ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass jeder spezielle Satz von Rollen
auf die Herstellung einer einzigen Art von Stock oder Schaft festgelegt
ist. Es ist nicht möglich,
einen Stab mit unterschiedlichen Verkrümmungscharakteristiken herzustellen,
ohne einen neuen Satz an Rollen zu entwerfen und herzustellen. Daher
mangelt es dem Prozess an der Vielseitigkeit, die nötig ist,
um kleine Mengen herzustellen, da die hohen Kosten der Rollen in
die Kosten pro Schaft fakturiert werden müssen und die Zeit, die nötig ist,
um die Rollen zu entwerfen und herzustellen, die Herstellung neuer
Formen von Schäften
nach kurzfristigem Auftrag verhindert.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schweißmaschine
und ein Verfahren zum Schweißen
zur Verfügung
zu stellen, das wenigstens einige der Nachteile des Standes der
Technik überwindet.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Schweißen eines hohlen, sich verjüngenden,
Schafts nach Anspruch 1 zur Verfügung.
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Die
Erfindung stellt auch eine Schweißvorrichtung nach Anspruch
4 zur Verfügung.
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Die
nach innen gerichteten Radialkräfte
werden an einer Vielzahl von diskreten Punkten an der Oberfläche des
Schafts aufgebracht. Vorzugsweise weist die Schweißvorrichtung
eine elektrische Widerstandschweißanordnung auf.
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Die
Einrichtungen, um nach innen gerichtete Radialkräfte auf den Schaft an einer
Vielzahl von diskreten Punkten auf der Oberfläche des Schafts aufzubringen,
weist eine Vielzahl von Druckrollen auf, die eine Öffnung bestimmen,
durch die der Schaft geführt
wird, und Mittel, um die Positionen der Rollen zu verändern und
damit die Abmessungen der Öffnung zu ändern.
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Optional
kann eine Anzahl von Rollensätzen zur
Verfügung
gestellt werden, wobei jeder Satz eine Öffnung definiert, wobei der
Schaft wiederum fortlaufend durch jede Öffnung verläuft.
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Die
Vorrichtung weist ferner Zuführmittel
auf, um einen offenen Schaft durch diese Mittel, die nach innen
gerichtete Radialkräfte
aufbringen, durchzuführen,
wobei der offene Schaft beständig
geschlossen und entlang seiner Länge
geschweißt
wird.
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Die
Erfindung wird nun weitergehend durch die folgende Beschreibung
eines ihrer Ausführungsbeispiele,
welches nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
gegeben wird, dargestellt.
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1 ist
eine ebene Ansicht einer bekannten Vorrichtung, um einen offenen
Schaft zu schließen;
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2 ist
ein abschnittsweiser Aufriss der Vorrichtung aus 1 entlang
der Linie II-II;
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3 ist
eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung, die einen Schaft zeigt, während er beginnt, sich durch
die Vorrichtung zu bewegen;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines offenen Schaftes, bevor er von
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
geschweißt
wird;
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5–9 sind
perspektivische Ansichten ähnlich
denjenigen aus 3, die den Schaft in aufeinanderfolgenden
Stufen zeigen, während
er sich durch die Vorrichtung aus 3 bewegt;
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10 ist
eine ebene Ansicht einer Übergangsbühne und
einer Einführbühne der
Vorrichtung aus 3;
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11 ist
ein seitlicher Aufriss eines Beförderungsmittels
der Übergangsbühne der
Vorrichtung aus 3;
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12–15 sind
seitliche Aufrisse von unterschiedlichen Stationen der Einführbühne der Vorrichtung
aus 3;
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16 ist
eine schematische ebene Darstellung eines Details eines Schaftes,
der durch die Vorrichtung aus 3 geschweißt wird;
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17 ist
ein vorderer Aufriss der Mittelplatte und der Druckrollen der Vorrichtung
aus 3;
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18 ist
eine perspektivische Darstellung der Mittelplatte und der Druckrollen
der Vorrichtung aus 3;
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19 ist
ein Seitenaufriss des Mittelbereichs der Vorrichtung aus 3;
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20 ist
ein Seitenaufriss der Ausführbühne der
Vorrichtung aus 3; und
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21 ist
ein Blockdiagramm eines Steuerschaltkreises, wie er in der Vorrichtung
aus 3 verwendet wird.
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In 3 ist
insgesamt mit 40 eine erfindungsgemäße Vorrichtung bezeichnet,
die die folgenden Hauptbestandteile aufweist:
Eine Schiebebühne 42,
eine Einführbühne 44,
einen mittleren Bereich 46 und eine Ausführbühne 48.
Die Schiebebühne 42 wird
verwendet, um eine Anzahl von zu schweißenden Schäften zu halten, und um diese
Schäfte
wiederum auf die Einführbühne 44 zu laden.
Ein solcher Schaft 50 ist in Position auf der Schiebebühne 42 gezeigt.
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4 zeigt
einen offenen Schaft 50 in der Perspektive. Der Schaft 50 weist
ein Materialblech 52 auf, das in eine im Wesentlichen geschlossene
zylindrische Gestalt geformt wurde, wobei eine offene Naht 54 zwischen
den sich gegenüber
liegenden Rändern 56, 58 erzeugt
wird.
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Um
den offenen Schaft 50 zu bilden, wird ein Abschnitt von
Stahlblech von einer Rolle Stahlblech in eine trapezoide Gestalt
geschnitten, wobei die Abmessungen derselben die Länge 60 des
Schafts, die Durchmesser der Spitze 62 und des Stumpfes 64 des Schafts 50 bilden
und damit den Grad an Verjüngung des
Schafts 50.
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Das
Trapezoid wird in die geschlossene zylindrische Gestalt durch eine
Reihe von Stempelvorgängen
zwischen männlichen
und weiblichen Stempelelementen geformt, wie im Stand der Technik
bekannt. Um einen geschlossenen Schaft oder Stab aus dem offe nen
Schaft 50 herzustellen, muss die Vorrichtung 70 die
Naht 54 in einen geschlossenen Zustand zwingen und die
gegenüberliegenden
Ränder 56 und 58 zusammenschweißen.
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5 zeigt
den Schaft 50, nachdem er auf die Einführbühne 44 aufgebracht
wurde. Die Einführbühne dreht
den Schaft, bis die Naht oben liegt, und transportiert den Schaft
dann mit der Spitze voran in dieser Orientierung in Richtung des
Mittelbereichs 46.
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Wenn
der Schaft 50 in dem Mittelbereich 46 (6)
ist, wird die Naht geschlossen und die gegenüberliegenden Ränder werden
zusammengeschweißt,
während
sich der Schaft kontinuierlich durch den Mittelbereich in Richtung
der Ausführbühne 48 bewegt.
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Die
Ausführbühne 48 weist
einen Antriebsmotor 66 auf, der eine (nicht gezeigte) Ziehbank
antreibt, um die Spitze des Schafts weg von dem Mittelbereich zu
ziehen. Während
sich der Schaft in die Ausführbühne (6 und 7)
hineinbewegt, wird die Naht kontinuierlich geschlossen und geschweißt, bis
der geschlossene Schaft vollständig
auf der Ausführbühne liegt
(7).
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Die
Ziehbank löst
sich dann von dem Schaft und der Schaft wird innerhalb des Ausgangsbereiches
(8) abgesenkt, um der Ziehbank zu ermöglichen,
sich vorwärts
zu bewegen, um die Spitze des nächsten
Schafts in Eingriff zu nehmen. Schließlich wird der Schaft aus der
Ausführbühne hinausgebracht
(9), um weitere Bearbeitungen durchzuführen, deren
Art durch die endgültige
Bestimmung des Schafts festgelegt sind.
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Jede
der Hauptvorrichtungen wird nun genauer beschrieben.
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10 zeigt
die Schiebebühne 42 mit
drei Schäften 50,
die darauf liegen. Die Schiebebühne weist
fünf Rollenkettenfördermittel 68 auf,
die mittels einer gemeinsamen Welle 70 angetrieben werden. Ein
derartiges Fördermittel
ist in einem vereinfachten Seitenaufriss in 11 gezeigt.
Das Fördermittel 68 weist
eine Kette 72 auf, die eine Vielzahl von Spannstiften 74 aufweist,
die die Schäfte 50 lagern.
In 11 werden die Spitze 62 und der Stumpf 64 von einem
der Schäfte 50 identifiziert,
genauso wie die offene Naht 20 eines der anderen Schäfte.
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Die
Kette 72 ist auf einem Paar Zahnräder 76, 78 montiert.
Wenn der gemeinsame Antriebsschaft 70 gedreht wird, werden
die Schäfte 50 auf
der Schiebebühne
nach oben in Richtung des Antriebsschaftes 70 befördert. Bei
Erreichen des Endes der Bühne
werden die Schäfte
auf dem Einführtisch 44 abgelegt,
der in 10, ebenso wie eine Vielzahl
von Stationen, die genauer unten beschrieben werden, gezeigt ist.
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In 10 ist
ersichtlich, dass die drei dargestellten Schäfte nur auf vier der fünf Beförderungsmittel 68 aufliegen.
Das fünfte
Förderungsmittel
ist vorgesehen um längere
Schäfte
zu stützen.
Die Schiebebühne
ist mit einem Ausrichtstab 80 versehen, um die Spitzen 62 der
Schäfte
auszurichten und sicherzustellen, dass die Schäfte an der richtigen Position entlang
der Einführbühne 44 abgelegt
werden.
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10 zeigt
die Positionen der Einführbühne 44 als
eine Folge von Stationen 82, 84a–c, 86a–c, 88a–c, die
entlang einer Bezugslinie 89, die senkrecht zu den Fördermitteln 68 verläuft, angeordnet sind.
Die Einführbühne besteht
aus vier unterschiedlichen Arten von Stationen, die gemeinsam den Schaft
stützen, ihn
in eine Position orientieren, bei der die Naht oben liegt und ihn
in Richtung des Mittelbereichs treiben. Die vier unterschiedlichen
Arten von Stationen werden durch die Arten der Rollen, auf denen
der Schaft gestützt
wird, definiert.
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Die
erste Station (beginnend an dem Ende der Einführbühne 44, das am weitesten
entfernt vom Mittelbereich ist) ist eine nicht getriebene Stützrollenstation 82,
die nur verwendet wird, um die Stumpfe der langen Schafte zu stützen.
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Die
zweiten, fünften
und siebten Stationen sind Orientierungsrollenstationen 84a, 84b, 84c,
die verwendet werden, um den Schaft um seine Achse zu drehen, bis
die Naht oben liegt.
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Die
dritten, vierten und sechsten Stationen sind getriebene Nahtlosantriebsrollenstationen 86a, 86b, 86c,
die verwendet werden, um den Schaft nach vorne in Richtung des Mittelbereichs
zu bringen.
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Schließlich sind
die achten, neunten und zehnten Stationen getriebene Nahtführungsantriebsrollenstationen 88a, 88b, 88c,
die verwendet werden, um den Schaft nach vorne in Richtung des Mittelbereichs
zu treiben, während
die Naht oben gehalten wird.
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Die
vier Stationsarten sind im Aufriss entlang der Richtung der Schaftachse
(nicht gezeigt) in den 12–15 gezeigt.
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12 zeigt
eine nicht getriebene Stützrollenstation 82,
die einen Stützrahmen 90 aufweist,
mit einem Paar unterer Rollen 92 (von dem nur das nächstliegende
sichtbar ist), und einer einzelnen oberen Rolle 94. Jede
der Rollen 92, 94 ist in der Gestalt des Paars
von anstoßenden
kegelstumpfförmigen
Hälften,
die eine flache V-förmige
Stütze
für den Schaft
bilden. Diese Rollen erlauben, dass der Schaft entlang der Richtung
seiner Achse in Richtung des Mittelbereichs bewegt wird.
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Die
unteren und oberen Rollen 92, 94 werden auf einer
unteren Rollenstützanordnung 96 und einer
oberen Rollenstützanordnung 98 jeweils
montiert, wobei diese Anordnungen hydraulisch in einer vertikalen
Richtung antreibbar sind, um den Abstand zwischen den Rollen 92, 94 zu öffnen und
zu schließen.
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Alle
der anderen Stationen weisen in ähnlicher
Weise einen Stützrahmen 90 und
untere und obere Rollenstützanordnungen 96, 98 (auf
denen unterschiedliche Rollenarten montiert sind) auf, sodass jede
der zehn Stationen unabhängig
von den anderen Stationen geöffnet
und geschlossen werden kann.
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In
den Orientierungsrollenstationen 84 (13)
hat die untere Rollenstützvorrichtung 96 vier
Orientierungsrollen 100, die von einer Antriebskette 102 angetrieben
werden. Die Orientierungsrollen 100 werden transvers zu
den Rollen 92 und 94 der nicht angetriebenen Stützrollenstation 82 montiert,
das heißt
die Achsen der Orientierungsrollen sind parallel zu der Achse des
Schafts. Ein Paar angetriebener Orientierungsrollen 104 ist
auf der oberen Rollenstützvorrichtung
der Station 84 montiert. Daher bewirkt, wenn der Schaft
allein auf den Orientierungsrollenstationen 84a, 84b, 84c gestützt wird und
die unteren und oberen Rollen-Stützvorrichtungen
so zusammengebracht werden, dass die Schaftoberfläche auf
ihrer Unterseite durch Rollen 100 und auf ihrer oberen
Seite von Rollen 104 berührt wird, die Drehung dieser
Rollen 100, 104, dass der Schaft um seine eigene
Achse gedreht wird.
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Ein
Entfernungssensorarray 105 (10) ist auf
dem Stützrahmen
der Station 88a montiert, um die Naht des Schafts zu detektieren.
Wenn der Entfernungssensor detektiert, dass die Naht im obersten Punkt
des Schaftumfangs ist, werden die Orientierungsrollen angehalten,
um die korrekte Orientierung des Schafts beizubehalten.
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14 zeigt
die angetriebenen Nahtlosantriebsrollenstationen 86, die ähnlich zu
den nicht angetriebenen Stationen 82 sind, aber die einen
Antriebsmotor 106 auf der unteren Rollenstützvorrichtung 94 aufweisen,
der das untere Paar Rollen 108 antreibt (zur Wiederholung,
nur das nähere
der Paare kann in 14 gesehen werden). Die obere
Rolle 110 wird in dieser Station nicht angetrieben.
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15 zeigt
die angetriebenen Nahtführungsrollenstationen 88,
die identisch den nahtlosen Antriebsrollenstationen 86 aus 14 sind,
mit dem Unterschied, dass die obere Rolle 112 in 15 eine Nahtführung 114 aufweist,
die aus ihrer Mitte hervorragt. Wenn die Orientierungsrollen 100, 104 (13) die
Naht des Schafts nach oben angeordnet haben und die unteren und
oberen Rollenstützvorrichtungen 96, 98 der
Station 88a so zusammengebracht wurden, dass sie in den
Schaft eingreifen, dann sitzt die Nahtführung 114 in der Naht
des Schafts und verhindert, dass sich der Schaft auf seiner Achse
dreht, während
er nach vorne in Richtung der Mittelstation getrieben wird. Die
zwei anderen getriebenen Nahtführungsantriebsrollenstationen 88b, 88c greifen
den in Folge in den Schaft in der gleichen Weise ein. Dies stellt
sicher, dass die Schweißelektroden
in dem Mittelbereich korrekt angeordnet sind, wie unten beschrieben
wird.
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Die
Betätigung
der Einführbühne verläuft wie folgt:
Ein Satz Sensoren bestimmt, dass die Stationen korrekt geöffnet sind,
um einen Schaft aufzunehmen. In einer fortwährenden Betätigung wird sich jede Station öffnen, sobald
der Stumpf eines Schafts die Rollen dieser Station freigibt und
für Schäfte der in 3 gezeigten
Länge ist
es daher nur nötig,
für die
vierte bis zur achten Stationen 84a, 84c, 86c, 86c, 88a offen
zu stehen, um mit einem Schaft beladen zu werden. Der vorangegangene
Schaft kann immer noch in dem Prozess, in dem er durch die neunten
und zehnten Stationen 88b, 88c angetrieben wird,
sein, wenn die Sensoren feststellen, dass die Einführbühne bereit
ist, den nächsten
Schaft aufzunehmen. Naheliegenderweise müssen für längere Schächte die ersten, zweiten und
dritten Stationen möglicherweise
auch geöffnet
sein.
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Der
Schaft wird auf dem unteren Satz Rollen der offenen Stationen abgelegt.
Die unteren und oberen Rollenstützvorrichtungen 96, 98 der
Orientierungsrollenstationen 84 werden dann hydraulisch
zusammengetrieben, um den Schaft zu greifen. Während die unteren Stützvorrichtungen 94 nach
oben getrieben werden, um die herabkommenden oberen Stützvorrichtungen 96 zu
treffen, wird der Schaft ungefähr
in die Position der Bezugslinie gehoben.
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In
der Bezugsposition wird der Schaft horizontal gehalten, wobei seine
Achse direkt entlang der Linie der Einführbühne weist. In anderen Worten
ist die Bezugslinie für
alle Translations- und Drehbewegungen die Zentralachse des Schafts
(und nicht die Linie der Naht, die unter einem Winkel zur Mittelachse
der durch die Verjüngung
festgelegt wird, liegt).
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Ein
pneumatischer Zylinder senkt das Nähesensorarray 105 nahe
an die obere Oberfläche
des Schafts. Die Orientierungsrollen 100, 104 werden dann
gedreht, um den Schaft um seine Längsachse zu drehen, bis das
Nähesensorarry 105 feststellt, dass
die Naht oben liegt. Eine Nahtführung
(nicht gezeigt), die benachbart zu dem Nähesensorarray ist, wird in
die Naht abgesenkt, um Drehschlupf zu vermeiden.
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Sobald
die Naht oben liegt, werden die angetriebenen Antriebsrollenstützvorrichtungen 96, 98 der Stationen 86b, 86c, 88a zusammen
gebracht, um den Schaft von oben und unten zu greifen, wobei die Nahtführung 114 der
Station 88 in der Naht des Schafts angeordnet wird. Die
Orientierungsrollenstationen werden dann geöffnet und gehen zurück zu ihren
Ausgangspositionen. Das Sensorarry 105 und die damit in
Verbindung stehende Nahtführung,
die ursprünglich
abgesenkt worden war, um Schlupf zu verhindern, können auch
weggenommen werden, da nun die Nahtführung 114 der Station 88a die
Naht oben halten wird.
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Die
hydraulischen Zylinder, die die oberen und unteren Rollenstützvorrichtungen 96, 98 der
angetriebenen Antriebsrollenstationen 86b, 86c, 88a antreiben,
arbeiten nun, um die Zentralachse des Schaftes genau entlang der
Bezugslinie auszurichten.
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Sobald
der Schaft genau angeordnet ist, wird der hydraulische Druck auf
den Rollenstützvorrichtungen
gelockert, um den Schaft festzustützen, ohne den Schaft so eng
zu greifen, dass Reibungskräfte die
translatorische Bewegung des Schafts in Richtung der Mittelstation
verhindern.
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Sobald
der Schaft lokalisiert ist, wird er durch die angetriebenen unteren
Rollen der angetriebenen Antriebsstationen 86b, 86c, 88a vorwärts geführt, bis die
Spitze in die Mittelstation eintritt. Wegen der Trägheit eines
großen
Schachtes werden die Rollen angetrieben, um den Schaft leicht in
den Mittelbereich 44 zu beschleunigen und zu verzögern, wobei
Sensoren in dem Zentralbereich die Ankunft feststellen und die Positionierung
der Spitze des Schafts korrigieren, um mit dem Schweißen zu beginnen.
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Während der
Schaft vorwärts
getrieben wird, bewegen sich die oberen und unteren Rollenstützvorrichtungen
jeder der Einführbühnenstationen
auseinander, wobei die Geschwindigkeit durch die Verjüngung des
Schafts bestimmt wird. Die Stationen 88b und 88c werden
so eingestellt, dass sie in den Schaft greifen, wenn er in diese
Stationen eintritt und sich gleichzeitig auseinander bewegen, während der Schaft
vorwärts
getrieben wird.
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Wie
oben angegeben, sind die unteren und oberen Rollenstützvorrichtungen
dieser Station voll geöffnet,
um den nächsten
Schaft zu empfangen, wenn der Stumpf des Schafts durch jede einzelne Station
tritt.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
ist der Schweißprozess
ein elektrischer Widerstandsschweißprozess (obwohl andere Schweißtechniken genauso
verwendet werden könnten). 16 zeigt schematisch
die grundlegenden Komponenten des Mittelbereichs, die bei dem elektrischen
Widerstandsschweißprozess
verwendet werden.
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In 16 wird
der Schaft 50 von oben betrachtet. Eine offene Naht 16,
die zwischen den sich gegenüberstehenden
Rändern 20 gebildet
wird, wird in die Schließstellung
gezwungen, während
sich der Schaft in Richtung des Pfeils 24 durch ein Array
von Druckrollen 116, 118, die in 16 schematisch
gezeigt sind, bewegt. Dieses Array der Rollen ist genauer im Endaufriss
in 17 und in perspektivischer Darstellung in 18 zu
sehen.
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Die
Druckrollen 116, 118 werden hydraulisch betätigt, um
eine nach innen gerichtete Radialkraft auf die äußere Oberfläche des Schafts zu erzeugen. Diese
Druckkraft bewirkt, dass die sich gegenüberliegenden Ränder miteinander
an einem Schweißpunkt,
der mit 120 gekennzeichnet ist, in Kontakt gezwungen werden.
Daher bilden direkt oberhalb (in Richtung der Einführbühne, entgegengesetzt
zu derjenigen des Pfeils 24), die sich gegenüberstehenden Ränder ein
scharfes „V"-Provil.
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Eine
Rippe 122 ist innerhalb der offenen Naht oberhalb des Schweißpunktes
um das „V", um wenigstens eine
vorbestimmte Menge offen zu halten, wobei diese Menge von den Schweißparametern und
den Eigenschaften des Stahls oder dem anderen zu schweißenden Material
abhängt.
Falls nötig,
können
ein oder mehrere zusätzliche
Arrays von Druckrollen und/oder Rippen vorgesehen sein, um die Naht korrekt
unter dem gewünschten
Winkel zu schließen und
um zusätzliche
Schließkraft
aufzubringen, wenn nötig.
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Ein
Paar Schweißelektroden 124, 126 berühren die äußere Oberfläche des
Schafts, benachbart zu den gegenüberstehenden
Rändern 20 in
der Umgebung des „V" zwischen der Rippe 122 und
dem Schweißpunkt 120.
Die Schweißelektroden
werden mit einer Hochfrequenz-, Niederspannung-, Hochstromquelle
verbunden.
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Der
hohe Strom wird durch die Elektroden auf die Randbereiche des Schafts
aufgebracht, von wo er bevorzugt entlang eines Ran des fließt, durch den
Berührungspunkt
(Schweißpunkt 120)
und zurück
entlang des anderen Randes. Der auf dem Schweißpunkt lokalisierte Widerstand
bewirkt, dass die Temperatur über
den Schmelzpunkt des Materials steigt und die sich berührenden
Ränder
geschmolzen werden und fusionieren.
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Für Schäfte mit
kleinerem Durchmesser (oder an der Spitze der verjüngten Schäfte) kann
der Strom möglicherweise
eher als entlang den „V"-Rändern in
Umfangsrichtung um den Schaft zwischen den Kontakten fließen. In
solchen Fällen
kann eine Verhinderungseinrichtung auf einem Arm angebracht werden,
der sich von der Rippe hinunter durch die offene Naht des Schaftes
erstreckt, das heißt
in den hohlen offenen Schaft hinein. Diese Verhinderungseinrichtung
ist ein im Wesentlichen zylindrischer Körper, der sich von der Rippe
aus nach vorne zu einem Punkt erstreckt, der im Wesentlichen unterhalb
der Schweißelektroden
liegt und der mit Ferrit-Stäben gefüllt ist.
Diese Ferrit-Stäbe
wirken, um dem induzierten Feld um den Umfang des Stabs entgegenzuwirken,
wobei sie Stromfluss weg vom Umfang verhindern und dadurch Stromfluss
entlang der „V"-Ränder verstärken.
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Die
Schweißnaht
wird durch die Presskraft, die von den Druckrollen aufgebracht wird,
verstärkt, sodass
die verschmolzenen Ränder
zusammengedrückt
werden, um eine erhöhte
Naht 128 oberhalb und unterhalb der Oberfläche des
Schafts zu bilden. Der äußere (sichtbare)
Teil dieser erhöhten
Naht kann mittels einer Schärfeinrichtung
entfernt werden, während
er noch weich ist oder er kann zu einem späteren Zeitpunkt entfernt werden.
Vorzugsweise ist eine Schärfeeinheit
direkt unterhalb der Druckrolle 116 angeordnet.
-
Es
ist ersichtlich, dass die Rolle 116 (16, 17)
eine gestufte Oberfläche,
die eine Ausnehmung 116a bildet, aufweist. Dies dient dazu,
die noch geschmolzene Naht anzupassen, während sie unter der Rolle verläuft.
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Der
tatsächliche
Strom, der aufgebracht wird, hängt
von den Charakteristika des zu schweißenden Materials und der Geschwindigkeit,
mit der der Schaft an Elektroden vorbeigeführt wird, ab. Ein (nicht gezeigtes)
Pyrometer, das oberhalb des Schweißpunktes 120 angeordnet
ist, beobachtet die Farbe des Geschmolzenen Materials (und damit
die Schweißtemperatur).
Der Strom wird gesteuert, um eine geeignete Schweißtemperatur
aufrecht zu erhalten.
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Die
Schrittfolge von dem Punkt, bei welchem die Spitze des Schafts in
den Zentralbereich eintritt, ist wie folgt: Die Position der Rippe
(und der Verhinderungseinrichtung, falls vorhanden) ist festgelegt, um
sicherzustellen, dass die Rippe exakt so angeordnet ist, dass sie
in der Naht des Schafts verläuft,
sobald die Spitze in den Zentralbereich eintritt. Wie oben beschrieben,
beschleunigen und verzögern
die Antriebsrollen der Einführbühne den
Schaft, um die Spitze genau innerhalb des Zentralbereichs anzuordnen.
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Der
Schaft wird angehalten, wobei die Spitze nach unten bezüglich einer
Mittelplatte 130 weist (betrachtet von der Richtung aufwärts liegenden
Seite der 17 und 18), auf
der die Druckrollen 116, 118 jeweils über ihrer
eigenen hydraulischen Zylindereinheit 32 montiert sind.
Jeder hydraulische Zylinder 132 ist unabhängig betätigbar,
um die damit verbundene Druckrolle 116, 118 radial
in Richtung oder weg von dem Zentrum 134 (17)
einer Öffnung 136 in
der Zentralplatte 130 zu bewegen.
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19 zeigt
den Zentralbereich in Seitendarstellung, wobei einige Komponenten
zur Klarheit weggelassen wurden. Ein Stützrahmen 138 wird
verwendet, um die Mittelplatte 130 zu montieren. Auf dieser
Zentralplatte sind die vertikal montierten Druckrollen 116, 118 equidistant
von der Bezugslinie 89 zu sehen. 19 zeigt
auch die Rippenanordnung 140, auf der die Rippe 122 montiert
ist. Die Rippenanordnung ist hydraulisch in einer vertikalen Richtung
mittels eines hydraulischen Zylinders 142 bewegbar. Eine
weitere Rippe oder Nahtführung 144 ist
auf der Rippenvorrichtung 140 in Richtung der Einführbühne montiert.
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Die
Schweißanordnung
und die Verhinderungseinrichtung werden zur Klarheit weggelassen. Die
Schweißvorrichtung
senkt sich in eine Spalte 146 zwischen der Rippenvorrichtung 140 und
dem Druckzylinder 116 ab.
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Eine
Ziehbank 148 (teilweise in 19 gezeigt)
an der Ausführbühne ist
mit einem Paar Backen 150 ausgestattet, die betätigbar sind,
um ein Paar Grifflöcher,
die benachbart zu der Spitze des Schafts angeordnet sind, zu greifen.
Die Ziehbank 148 greift entlang der Ausführbühne in Richtung
des Zentralbereichs, während
der Schaft in die Einführbühne eintritt,
und sobald die Spitze korrekt angeordnet ist, greifen die Backen 150 die
Grifflöcher
an einem Punkt, der direkt jenseits der Mittelplatte 130 liegt.
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Als
nächstes
nähert
sich jeder der Druckzylinder 118 (jedoch nicht der Druckzylinder 116)
dem Schaft, um die Naht zu schlie ßen. Die von den neun Zylindern
ausgeübte
Kraft bewirkt, dass die betreffenden Ränder nach oben gedrängt werden,
sodass der Schaft einen ganz leichten „Tränen"-Querschnitt aufweist. Schließlich bewegt
sich der Druckzylinder 116 herab, um die sich treffenden
Ränder
zu drücken und
einen kreisförmigen
Querschnitt zu erreichen. Die Schweißelektroden 124, 126 werden
auf einer Schweißvorrichtung
(in 16 schematisch als gepunktete Linie um die Elektroden
herum gezeigt) angeordnet und können
hydraulisch gehoben und gesenkt werden. Die Schweißvorrichtung
wird von der Schaftoberfläche
ferngehalten, bis die Druckzylinder 116, 118 den
Schaft berührt
und geschlossen haben. Dann bringt der hydraulische Zylinder die
Schweißvorrichtung
herunter in Richtung der Oberfläche
des Schaftes. Die Elektroden sind pneumatisch um einen kurzen Abstand
bezüglich
der Schweißvorrichtung betätigbar,
sodass ein Schweißkontakt
sofort hergestellt oder unterbrochen werden kann, ohne die gesamte
Schweißvorrichtung
zurückzuziehen.
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Sobald
Schweißkontakt
hergestellt wird, wird Kühlwasser
auf die Schweißvorrichtung
aufgebracht und dem Stromgenerator wird ein Signal gesandt, um einen
Vorheizstrom auf die Elektroden aufzubringen, um den Schweißbereich
auf ungefähr
800–850°C vorzuheizen.
Kurze Zeit später
(zum Beispiel 1–2
Sekunden nach Aufbringen des Vorheizstromes) läuft der Vektorantriebsmotor 66 auf
der Ausführbühne 48 (6)
an und beginnt die Ziehbank, die die Spitze des Schafts hält, weg
von dem Ausgangstisch zu beschleunigen.
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Gleichzeitig
mit der Beschleunigung der Ziehbank wird die volle Schweißleistung
auf die Schweißelektroden
aufgebracht, wodurch der Schweißpunkt
auf die volle Schweißtemperatur
(zum Beispiel 1250–1350°C) geheizt
wird.
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Der
Vektorantriebsmotor wird unter Computerkontrolle angetrieben. Die
genaue Rotorposition des Motors wird beobachtet, um die genaue Ziehbankposition
bezüglich
des Mittelbereichs zu bestimmen. Der Computer wird mit den Verjüngungscharakteristika
des Schafts programmiert und daher können der Schaftdurchmesser
an dem Druckzylinderarray, die Position der Schweißelektrode,
die Position der Rippe und jeder der Einführvorrichtungsstationen festgestellt
werden.
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Während sich
die Ziehbank bewegt, werden die Druckzylinder mit der genauen Geschwindigkeit, die
benötigt
wird, um genügend
Druck, um den Schaft zu schließen,
aufzubringen, nach außen
bewegt, wobei die Verjüngung
berücksichtigt
wird. Ähnlich
bewegt der hydraulische Zylinder, der die Schweißvorrichtung steuert, die Schweißelektroden nach
oben, um den Schaft zu berühren,
wobei die Rippe und die Verhinderungseinrichtung genauso mit geeigneter
Geschwindigkeit nach oben bewegt werden, um ihre Position bezüglich der
Naht des Schafts beizubehalten. Die Positionen der hydraulischen
Zylinder, die die Rollenstützeinrichtung
der Einführbühnenstationen
steuern, werden ebenso von dem Computer gesteuert und verändert, um
die Verjüngung des
Schafts in Betracht zu ziehen.
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Die
Ziehbank kann typischerweise mit Geschwindigkeiten von bis zu und über 25 m/Minute
betätigt
werden, ohne die Schweißqualität zu beeinträchtigen.
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Wenn
der Stumpf des Schachts einen vorbestimmten Punkt passiert, wird
die Schweißleistung weggenommen
und die Ziehbank fährt
fort, den Schaft in seiner Gesamtheit auf die Ausführbühne zu ziehen.
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20 zeigt
die Ausführbühne 48 in
Seitenaufriss. Die Ziehbank 148 (mit ihren in Richtung
des Zentralbereiches orientierten Backen 150) bewegt sich
entlang einer Führung 152 unter
dem Einfluss des Antriebsmotors 66, der eine (nicht gezeigte)
Kette um ein Paar Kettenräder 154 antreibt.
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Die
Backen bewegen sich entlang der Bezugslinie und ziehen den geschweißten Schaft
(nicht gezeigt) direkt weg von den Druckrollen. Sobald der Stumpf
des Schafts aus den Druckrollen des Zentralbereichs austritt, werden
eine Reihe von Gestellrollen 156 hydraulisch von hydraulischen
Zylindern 157, die innerhalb der Ausführbühne angeordnet sind, betätigt, um
nach oben zu schwingen und um den Schaft zu treffen, der auf die
Gestellrollen fällt.
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Die
Backen 150 lösen
sich dann vom Schaft los und die Gestellrollen 156 werden
zurück
nach unten zu der in 20 gezeigten Position abgesenkt. Kurz
bevor die Rollen vollständig
abgesenkt sind, trifft der Schaft einen Satz angetriebener Rollen 158 an
der Basis der Ausführbühne und
der Schaft wird so auf die angetriebenen Rollen (siehe auch 8) überführt.
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An
diesem Punkt kehrt der Motor 166 seine Drehrichtung um,
um die Ziehbank zurück
zu der Ausführbühne in Vorbereitung
auf den nächsten Schaft
zu schicken. Die angetriebenen Rollen werden dann betätigt, um
den Schaft aus dem Ende der Ausführbühne (in
der in 9 gezeigten Weise) zu übergeben, sobald der nächste Schaft
an der Ziehbank vorwärts
gezogen wird. Durch die hohe Geschwindigkeit, mit der die Erfindung
betrieben wird, liegt die Zeit, beginnend von dem Augenblick, in
dem der Schaft auf die Einführbühne gelegt
wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem er auf die Ausführbühne gelegt
wird, im Bereich von 45 Sekunden.
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21 zeigt
einen Steuerschaltkreis, der verwendet wird, um die erfindungsgemäße Vorrichtung
zu steuern.
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Ein
siliziumgesteuerter Gleichrichter (SCR) 160 dient als Stromquelle.
Die Phaseneingangsleistung wird über
einen Schaltkreisunterbrecher und einen magnetischen Kontaktor auf
Thyristor-Stapel geleitet, die die Ausgangsspannung von 0%–100% regeln,
indem die Basisantriebsequenz sowie der Phasenwinkel und die Zeitsteuerung
eingestellt wird. Ein automatischer Spannungsregulierer stabilisiert
die DC-Ausgangsspannung und schützt
vor Eingangsspannungsfluktuationen.
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Die
Leistung des SCR 160 wird an einen Haupttransformator (TR) 162 gegeben,
der die Spannung in eine Hochspannung übersetzt. Die Hochspannung
wird an einen Hochfrequenzoszillator (HF OSC) 164 gegeben,
der zunächst
die Hochspannungs-AC-Leistung von dem Transformator 162 in Gleichspannung
umwandelt und dann diese Gleichspannung an einen Oszillator weitergibt,
um ein Hochfrequenzausgangssignal zu erzeugen. Dieses Ausgangssignal
wird dann an einen Hochfrequenzausgangstransformator (o/p TR) 166 gegeben,
der die Leistung auf niedrige Spannung und hohe Stromleistung konvertiert,
die auf die Schweißkontaktspitzen
oder die Schweißelektroden 124, 126 gegeben wird.
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Ein
Pyrometer 168, das oberhalb der Schweißzonen angeordnet ist, überwacht
die Farbe der Schweißung
und gibt ein Signal an einen programmierbaren Kontroller (Mitsubishi
Controller) 170, der den Betrieb des Transformators 162 verändert, aus,
um die korrekte Schweißtemperatur
beizubehalten, indem die Leistungsversorgung an die Elektroden geändert wird.
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Ein
programmierbarer Industriecomputer (Giddings and Lewis PIC 900) 172 beinhaltet
Hardware- und Software-Elemente. Die Hardware beinhaltet eine Systemablage,
Hardwaremodule und I/O-Verbindungen
unter der Steuerung eines Prozessors. Die Software wechselwirkt
mit einem Operatoreingang und -ausgang, wie beispielsweise einem Touch
Screen, um Befehle in Reaktion auf den Operatoreingang und die Programmanweisungen
zu erzeugen, wobei diese Befehle an Hardwareausgangsmodule geschickt
werden, die wiederum technische Vorrichtungen, die mit dem PIC verbunden
sind, steuern.
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Im
vorliegenden Fall sind zwei Toch Screen – Betätigungsschnittstellen 174, 176 vorgesehen.
Der Schirm 174 wird verwendet, um die Betätigung des Controllers 170 zu
steuern, um die Schweißparameter
zu ändern
(wie beispielsweise die Schweißtemperatur).
Der Bildschirm 176 wird verwendet, um den PIC 172 zu
steuern, um die Bewegungssteuerungen für die unterschiedlichen hydraulischen
Antriebe, die pneumatischen Antriebe und die Motoren der Vorrichtung,
die alle unter der Steuerung des PIC sind, zu ändern.
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Die
Cegelec-Vektorantriebseinheit 178 verwendet Motorgeschwindigkeit
oder Schlupfwinkelinformation und ein Modell von Motorcharakteristika, um
die Ausgangswellenform zu berechnen, die eine optimale Feldorientierung
der Spulen des Motors 180 bei allen Motorgeschwindigkeiten
und Belastungen beibehält.
Der Motor 180 ist ein sechspoliger, 1000 UpM, 449TC-Gehäuse Baldor-Motor mit einem 200 HP-Ausgang
und einer flansch-montierten Planetengetriebeanordnung.
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Wie
oben angemerkt, wird die Position der Ziehbank, wie sie von dem
Vektorantrieb berechnet wurde, verwendet, um die Position der Rollenvorrichtung
an der Einführbühne, der
Rippenvorrichtung, der Schweißvorrichtung
und der Druckrollen zu steuern. Jede der genannten verwendet einen
hydraulischen Zylinder 182 mit einem zugeordneten AEC (Absolut-Codierer-Konverter) 184.
Der AEC 184 nimmt das Ausgangssignal eines einzelnen linearen Verschiebungsumwandlers
und setzt das Signal in inkrementale Kodierungs-Rechteckspulse um (Rechtecksquadratur).
Der AEC nimmt zwei Positionen von dem Umwandler. Die Differenz oder
die Änderung
wird in Rechteckspulse umgewandelt, die dann verwendet werden, um
die Bewegung der hydraulischen Zylinder zu steuern. Das System erlaubt eine
Positionsgenauigkeit von 0,01 mm.
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Der
PIC kann programmiert werden, um in einer von zwei Arten zu arbeiten.
Bei der ersten Art werden die Zylinder der Position des Schafts
untergeordnet, wobei die Rückkopplung
von den linearen Verschiebungsumwandlern verwendet wird, um die Zylinder
an der gewünschten
Einstellung für
die laufende Ziehbankposition einzustellen. Dieses ist die oben
beschriebene Betriebsart.
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In
der zweiten Betriebsart werden die Druckrollen von dem Controller
in ihre Startposition angeordnet und das PIC fällt aus der örtlichen
Sperrung und geht anstelle dessen in eine offene Schleifensteuerung,
wobei eine vorgegebene Kraft auf die hydraulischen Eingabeventile
entsprechend einer voreingestellten Spannungsrampe aufgebracht wird.
Für jeden
beliebigen Satz an Schäften
kann die Menge an Druck, die auf die hydraulischen Eingabeventile aufgebracht
wird, um den korrekten Rollendruck beizubehalten, während sich
der Schaft durch Ausführungsbühne bewegt, über die
Zeit bestimmt werden.
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Die
zwei Betriebsarten können
unabhängig voneinander
in den unterschiedlichen Zylindern verwendet werden, das heißt dieselbe
Betriebsart muss nicht bei allen Zylindern verwendet werden. Beispielsweise
werden in einem Fall, in dem eine begrenzte Anzahl von Druckrollen
für einen
engspitzigen Schaft verwendet wird, die zusätzlichen Rollen graduell mit
der Erhöhung
der Verjüngung
angeordnet. Diese zusätzlichen
Rollen können
unter Drucksteuerung betrieben werden, um einen plötzlichen Anstieg
im Druck zu verhindern, der den Schaft beschädigen oder deformieren würde.
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Da
die Bezugslinie des Systems die Mittellinie des Schafts ist, können die
korrekten Positionen der Druckzylinder, der Schweißvorrichtung,
der Rippenvorrichtung und der Einführbühnenstationen basierend auf
der Position der Ziehbank berechnet werden, sobald die Spitzendurchmesser,
die Schaftlänge und
der Stumpfdurchmesser bekannt sind. Das System ist damit extrem
vielseitig hinsichtlich der unterschiedlichen Arten von Schäften, deren
Schweißen es
erlaubt.
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Ein
wichtiger zusätzlicher
Vorteil gegenüber der
Vorrichtung aus den 1 und 2 ist, dass die
erfindungsgemäße Vorrichtung
vergleichsweise reibungslos arbeitet. Die Vorrichtung nach dem Stand
der Technik übt
eine beachtliche verzögernde Reibung
auf den Schaft aus, während
dieser durchgezogen wird. Im Vergleich werden die Kräfte die
auf die Druckrollen der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden,
fast vollständig
radial gerichtet und die Reibungskraft in axialer Richtung ist minimal,
da die Druckrollen sich frei drehen können, während sich der Schaft durch
den Zentralbereich bewegt.
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Dies
bedeutet, dass geringere Instandhaltungskosten, geringere Kraftanforderungen
vorliegen und dass weniger Belastung auf die Komponenten der Vorrichtung
ausgeübt
wird. Ferner kann, da weniger Zug auf die Grifflöcher in der Nähe der Spitze ausgeübt wird,
der Abstand x (1) erheblich reduziert werden
und dabei der Verschnitt beim Abgleichen des fertigen Schafts reduziert
werden.
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Die
Abmessungen der zylindrischen Rollen aus 1 führen zu
einer minimalen Menge an Schwund zwischen der Spitze des Schafts
und dem Anfang der Schweißung
(die erst starten kann nachdem die Backen in die Grifflöcher eingreifen
können).
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Die
Schweißvorrichtung
ist auf einer Seite der eng beabstandeten Rollen und die Grifflöcher müssen auf
der gegenüberliegenden
Seite liegen, wenn das Schweißen
beginnt. Der Durchmesser der Rollen übt damit einen bedeutenden
Effekt auf die Länge
der ungeschweißten
Naht an dem spitzen Ende des Schafts aus. Zum Vergleich können die
Backen der vorliegenden Ausführungsform
direkt hinter den Druckrollen beabstandet werden, wobei die Schweißelektroden
direkt vor diesen Rollen sind, was die Menge an Schwund um eine
Größenordnung verringert.
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Noch
ein weiterer Vorteil ist, dass die Abmessungen der Schäfte, die
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
werden können,
nicht durch eine obere Grenze hinsichtlich großer Rollengrößen beschränkt werden
(wie dies bei Vorrichtungen mit der in 1 gezeigten
Art der Fall ist). Durch schlichtes zur Verfügung stellen einer ausreichenden
Anzahl von Druckrollen mit korrekten Dimensionen können Schafte
jeder Größe hergestellt
werden. Extremen Verjüngungen
kann dadurch begegnet werden, dass optional die Anzahl von Druckrollen,
die mit dem Schaft zu Beginn des Schweißens in Kontakt stehen, reduziert wird,
und zusätzliche
Rollen ins Spiel gebracht werden, sobald der Durchmesser des Schafts
ansteigt.