DE60114901T2

DE60114901T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Stumpfschweissen von metallischen Blechen

Info

Publication number: DE60114901T2
Application number: DE60114901T
Authority: DE
Inventors: Brahim Zennaf; François Savaete
Original assignee: VAI Clecim SA
Current assignee: Primetals Technologies France SAS
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: EP1127654B1; FR2805186A1; US6504128B2; ES2252165T3; US20020036189A1; DE60114901D1; ATE309880T1; FR2805186B1; EP1127654A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen zweier Metallbänder, die hintereinander laufen, wie im Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 beschrieben, und ein Verfahren zur Verwendung einer derartigen Maschine, wie es im Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 9 beschrieben ist.
In metallurgischen Anlagen, insbesondere zur Herstellung von Metallbändern, ist es oft erforderlich, durch Elektroschweißen die Enden zweier aufeinanderfolgender Bänder zu verbinden. Beispielsweise werden in Anlagen zur Behandlung von Bändern diese im allgemeinen zu Spulen gerollt, um von einem Vorgang zum nächsten überzugehen. Zur Durchführung einer kontinuierlichen Arbeit, beispielsweise in Fertigstellungsstraßen, muss somit das in Bewegungsrichtung stromabwärtige Ende eines Bandes am Ende der Fertigstellung mit dem stromaufwärtigen Ende des nachfolgenden Bandes verschweißt werden. Auf diese Weise ist es erforderlich, eine Schweißung entlang einer querverlaufenden, im allgemeinen senkrecht zur Bewegungsrichtung gerichteten Linie vorzunehmen.
Zu diesem Zweck werden verschiedene Mittel verwendet. Es können beispielsweise die Enden zweier Bänder aufeinander gelegt werden, jedoch ist es oftmals erforderlich, dass die beiden Bänder ohne Nahtüberhöhung stumpf aneinander geschweißt werden. Beim Stumpfschweißen werden zunächst die beiden Enden, das stromabwärtige und das stromaufwärtige, der beiden Bänder entlang zweier paralleler Linien abgetrennt, und anschließend werden die Bänder aneinander gesetzt, um die beiden einander gegenüberliegenden Ränder, die auf eine ein Schweißen ermöglichende Temperatur erwärmt werden, in Berührung zu bringen.
Eine derartige Anlage umfasst somit im allgemeinen Einrichtungen zum Abtrennen zweier paralleler Ränder, Einrichtungen zum Anlegen der beiden zugerichteten Ränder aneinander und Einrichtungen zum Erwärmen der Enden der beiden einander berührenden Ränder auf eine Temperatur, die ein Schweißen ermöglicht.
Zum Abtrennen und Zusammenschweißen werden die beiden Enden, das stromabwärtige und das stromaufwärtige, der beiden Bänder im allgemeinen von Halteelementen gehalten, welche auf zwei Gestellen, einem festen und einem bewegbaren, montiert sind, wobei jedes Halteelement zwei Klemmvorrichtungen aufweist, welche mit Klemmbacken versehen sind, die zu beiden Seiten einer Bewegungsebene der Bänder angeordnet sind, wobei wenigstens eine der Klemmvorrichtungen vertikal zwischen einer entfernten Position der Klemmbacken, welche die Bewegung des Bandes ermöglicht, und einer Spannposition zum Halten des Bandes bewegbar ist. Das Dokument DE 41 00 302 C1 beschreibt den nächsten Stand der Technik.
Nach einer bekannten Ausbildung, die beispielsweise in dem Dokument EP-A-0 135 133 beschrieben ist, sind die für das Schneiden der Ränder bzw. für das Schweißen verwendeten Werkzeuge hintereinander entlang der längsgerichteten Laufrichtung der Bänder angeordnet.
Eine derartige Anordnung vergrößert die Länge der Maschine und erfordert das Verschieben der beiden Bänder von einer Schneidzone in eine Erwärmungszone. Darüber hinaus sind bei diesem Transfer Fehlausrichtungen möglich.
Es wurde daher vorgeschlagen, das Abtrennen und das Schweißen an der gleichen Stelle durchzuführen, wobei die beiden Bänder zwischen den Klemmbacken eingespannt bleiben. Bei einer häufig verwendeten Ausbildung sind die beiden Halteelemente jeweils mit zwei Polen einer elektrischen Spannungsquelle verbunden und das Erwärmen erfolgt durch Erzeugen von Kurzschlüssen zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Rändern der beiden Bänder, an denen unterschiedliche Spannungen anliegen. Hierbei handelt es sich um das sogenannte Trennschweißen.
Es ist ferner vorzuziehen, die Enden der beiden Bänder unter einem gewissen Druck aneinander anzulegen, um während des Schweißens einen Schmiedeeffekt zu erzielen. Bei einer Anlage dieses Typs, die beispielsweise in dem Dokument EP-A-0 168 837 beschrieben ist, sind die beiden mit einer Stromquelle verbundenen Halteelemente somit auf zwei Haltegestellen, einem festen Gestell und einem bewegbaren Gestell, angebracht, welche in Längsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind.
Derartige Anlagen werden heute häufig verwendet und waren Gegenstand diverser Verbesserungen.
Beispielsweise können bei der in dem Dokument FR-A-2 756 504 beschriebenen Ausbildung sämtliche Vorgänge an der gleichen Arbeitsposition zwischen den beiden Halteelementen für die Enden der beiden Bänder durchgeführt werden. Die zum Schweißen erforderlichen Werkzeuge, wie eine Trennschweißeinrichtung und eine Stumpfschweißeinrichtung, sind auf einem in Längsrichtung verfahrbaren Werkzeugträgerschlitten angeordnet, der an der Seite der beiden Gestelle der Maschine vorgesehen und mit Gleiteinrichtungen verbunden ist, welche es ermöglichen, die Werkzeuge nacheinander an die gemeinsame Arbeitsposition zu bewegen.
Das Trennschweißverfahren ist jedoch nicht auf sämtliche Metalle anwendbar. Insbesondere bei einigen Spezialstählen kann es zu einer Oxidation der Zuschlagstoffe kommen, welche eine Versprödung der Schweißung mit sich bringt. Darüber hinaus kann die erforderliche Erhöhung der Temperatur eine übermäßige Verhärtung des geschweißten Bereichs bewirken.
Dies bewirkte die Entwicklung anderer Schweißarten. Insbesondere ist es manchmal vorteilhaft, einen Laserbrenner zu verwenden, der einen extrem dünnen Strahl emittiert, wodurch die vom Schweißen betroffene Zone verkleinert werden kann.
In der Praxis bleibt jedoch das klassische Trennschweißen für auf herkömmliche Weise hergestellte Metalle bevorzugt, wobei das Laserschweißen für besondere Produkte vorbehalten bleibt.
Diese Produkte stellen nun aber Gesamtproduktionsmengen dar, die oft die Ausbildung einer spezifischen Anlage nicht rechtfertigen.
Es ist daher interessant, in der gleichen Anlage Einrichtungen vorzusehen, welche je nach Bedarf das Trennschweißen, mittels Laser oder gar mittels eines anderen Verfahrens ermöglichen.
Moderne Anlagen sind jedoch gegensätzlichen Anforderungen unterworfen. Einerseits wird von ihnen gefordert, die sehr verschiedenartigen Bedürfnisse der Kunden zu erfüllen, die oft nicht ausreichend vorab erkannt werden können. Andererseits laufen die Bänder aus Rentabilitätsgründen mit hoher Geschwindigkeit, weshalb Stillstandszeiten, die einen kostspieligen Produktionsverlust mit sich bringen, zu vermeiden oder weitestgehend zu reduzieren.
Andererseits sah man sich einer anderen Schwierigkeit gegenüber, die von der Tatsache herrührte, dass die für das Trennschweißen vorgesehenen Vorrichtungen nicht notwendigerweise den Anforderungen des Schweißens mit einem Laser entsprachen. Insbesondere ist es in sämtlichen Fällen erforderlich, dass die zu schweißenden Ränder geradlinig und parallel sind, jedoch muss beim Trennschweißen eine gewisse Überhangsdistanz zwischen dem geschnittenen Rand und dem Ende der Klemmbacken belassen werden, um das Schweißen zu ermöglichen. Daraus kann somit eine leichte Verformung der Bleche resultieren, welche keine ausreichende Geradlinigkeit und Parallelität der Ränder für das Laserschweißen unter Verwendung eines Strahls mit sehr geringen Abmessungen gewährleistet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung die Gesamtheit dieser Probleme durch neue Ausbildungen zu lösen, welche ein sehr schnelles Wechseln des Schweißverfahrens ermöglichen, wobei gleichzeitig Einrichtungen vorgesehen sind, die es ermöglichen, in jedem Fall das Schweißen unter den besten Bedingungen durchzuführen.
Die Erfindung betrifft somit im allgemeinen eine Maschine zum Stumpfschweißen zweier Metallbänder, die sich hintereinander in längsgerichteter Laufrichtung bewegen, mit zwei in Längsrichtung relativ zueinander verschiebbaren Haltegestellen, an denen jeweils zwei Halteelemente für das in Laufrichtung stromabwärtige Ende eines ersten Bandes und das stromaufwärtige Ende eines zweiten Bandes angebracht sind, welche jeweils zu beiden Seiten einer Bewegungsebene der Bänder zwei Klemmvorrichtungen aufweisen, an denen jeweils zwei Paare von Klemmbacken zum Klemmen des Endes jedes Bandes befestigt sind, wobei die Klemmvorrichtungen zwischen einer beabstandeten Position zum Demontieren der Backen und einer Schließposition bewegbar sind, und Einrichtungen zum Schweißen der beiden parallelen Ränder, die jeweils am stromaufwärtigen und stromabwärtigen Ende der beiden Bänder vorgesehen sind, nach dem Annähern der Ränder durch aufeinander zu gerichtetes Verschieben der Halteelemente in Längsrichtung, wobei die Schweißeinrichtungen jeweils in mindestens zwei verschiedenen Schweißmodi arbeiten.
Erfindungsgemäß ist die Maschine mit mindestens zwei Klemmbackengruppen versehen, die in jeder Gruppe jeweils an jeden Schweißmodus angepasst sind, wobei die Klemmbacken an jeder entsprechenden Klemmvorrichtung gleitend verschiebbar angebracht sind und Transfereinrichtungen zugeordnet sind, welche eine erste Gruppe von Klemmbacken von einer auf die Bewegungsachse zentrierten Arbeitsposition zu einer zur Seite hin beabstandeten Warteposition verbringen, bzw. eine zweite Gruppe von einer Warteposition in die Arbeitsposition verbringen.
Die Erfindung deckt ebenfalls ein Verfahren zum Stumpfschweißen ab, bei dem es möglich ist, das Schweißen zweier aufeinanderfolgenden Bänder nach dem einen oder dem anderen von mindestens zwei unterschiedlichen Schweißmodi in Abhängigkeit von der Art und/oder der Dicke der Bänder zu schweißen.
Zu diesem Zweck sind zwei Gruppen von jeweils für einen der Schweißmodi ausgelegten Klemmbacke derart angeordnet, dass bei einem Wechsel des Schweißmodus die erste Gruppe von Klemmbacken, die zuvor für das Schweißen nach einem ersten Schweißmodus verwendet wurde, von der Maschine entfernt und unmittelbar durch die zweite Gruppe von Klemmbacken ersetzt werden kann, die für den zweiten Schweißmodus ausgelegt ist, welcher somit unter den besten Bedingungen durchgeführt werden kann.
In besonders vorteilhafter Weise weist die Maschine eine zentrale Führungsanordnung auf, die an jedem Gestell zwei Führungsbahnen aufweist, welche jeweils an den beiden Klemmvorrichtungen jedes Halteelements ausgebildet sind und jeweils eine Gleitschiene zum gleitenden Stützen jeder der Klemmbacken des entsprechenden Halteelements aufweisen, wobei sich die zentrale Führungsbahn quer zur Laufrichtung zwischen zwei Seitenflächen des Gestells der Maschine erstreckt, und diese mindestens einem Wartegestell zugeordnet ist, das auf mindestens einer Seite der Maschine angeordnet ist und mindestens eine seitliche Führungsanordnung aufweist, welche zwei Paar Führungsbahnen für jeweils die beiden Klemmbacken jedes Halteelements aufweist, welche jeweils mindestens eine Gleitschiene aufweisen, die jeweils – zumindest in einer relativen Position des Wartegestells in bezug auf die beiden Gestelle, welche das Verfahren einer ersten Gruppe von Klemmbacken von ihrer Arbeitsposition in Richtung des Wartegestells und, umgekehrt, einer zweiten Gruppe von Klemmbacken vom Wartegestell zur Arbeitsposition durch Gleiten auf den fluchtenden Gleitschienen ermöglicht, – in Verlängerung der entsprechenden Gleitschiene der entsprechenden Klemmvorrichtung angeordnet ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Maschine zwei seitliche Führungsanordnungen auf, nämlich eine erste seitliche Anordnung, die zu Anfang leer ist, um eine erste Gruppe von Klemmbacken aufzunehmen, die von der Arbeitsposition durch Gleiten auf den fluchtenden Gleitschienen der zent ralen Führungsanordnung und denjenigen der ersten seitlichen Anordnung kommt, und eine zweite seitliche Führungsanordnung, um eine zweite Gruppe von Klemmbacken in Wartestellung zu stützen und diese in die Arbeitsposition zu verfahren, nachdem die erste Gruppe von Klemmbacken zurückgezogen wurde und die Gleitschienen der zweiten seitlichen Anordnung mit denjenigen der zentralen Führungsanordnung ausgerichtet sind.
Somit ist eine erste Gruppe von Klemmbacken in der Arbeitsposition an der zentralen Führungsanordnung angebracht, und eine zweite Gruppe von Klemmbacken ist in der Warteposition auf den Gleitschienen einer an einem zweiten Wartegestell angebrachten seitlichen Führungsanordnung angebracht, und die Maschine weist Einrichtungen auf, welche gleichzeitig die zweite Gruppe von Klemmbacken aus deren Warteposition in die Arbeitsposition auf der zentralen Führungsanordnung bei Rückzug der ersten Gruppe von Klemmbacken und diese aus ihrer Arbeitsposition in eine Warteposition auf einer seitlichen Führungsanordnung verfahren, die auf der anderen Seite der Maschine auf einem ersten Wartegestell ausgebildet ist.
Gewöhnlich weist jedes Haltegestell zwei Klemmvorrichtungen auf, an denen jeweils die beiden Klemmbacken des entsprechenden Halteelements bewegbar angebracht sind, wobei die Klemmvorrichtungen in bezug zueinander senkrecht zur Bewegungsebene zwischen einer Klemmposition der Klemmbacken und einer beabstandeten Position verschiebbar sind.
Bei einer derartigen Ausbildung sind die Gleitschienen der beiden seitlichen Führungsanordnungen in zwei Höhen, die in der beabstandeten Position der Klemmbacken jeweils den Höhen der Gleitschienen der zentralen Führungsanordnung entsprechen, welche jeweils den beiden Klemmvorrichtungen jedes Gestells entsprechen, derart angeordnet, dass es möglich ist, die letzteren durch Bewegen über bzw. unter der Bewegungsebene der Bänder zu verfahren und auszuwechseln.
Aufgrund dieser Ausbildung kann der Austausch der Klemmbacken in der beabstandeten Position der Klemmvorrichtungen durch gleitendes Verschieben der Klemmbacken jeweils über und unter das Band und ohne Kontakt mit diesem erfolgen. Auf diese Weise kann bei einem Wechsel des Schweißmodus zwischen dem stromabwärtigen Ende eines ersten Bandes und dem stromaufwärtigen Ende eines zweiten Bandes die erste Gruppe von Klemmbacken, die in der Maschine angeordnet und an den vorhergehenden Schweißmodus angepasst ist, während des Endes des Durchlaufs des ersten Bandes und ohne Anhalten der Bewegung desselben von der Maschine entfernt und durch eine zweite Gruppe ersetzt werden, die an den nachfolgenden Schweißmodus angepasst ist.
Die erfindungsgemäße Maschine ermöglicht insbesondere das Trennschweißen und das Laserschweißen. Die Maschine weist somit zwei Gruppen von Klemmbacken auf, wobei die Klemmbacken der ersten Gruppe von Klemmbacken, die für das Trennschweißen ausgebildet sind, jeweils ein bewegbares Teil zur Befestigung an der Klemmvorrichtung aufweisen, welches auf der Seite des zu schweißenden Randes durch eine Lippe verlängert ist, welche ausreichend dick ist, um das Aufbringen eines Schmiededrucks zwischen den zu schweißenden Rändern zu ermöglichen, und wobei die Klemmbacken der zweiten Gruppe, die für das Laserschweißen ausgebildet sind, jeweils ein bewegbares Teil zur Befestigung an der Klemmvorrichtung aufweisen, welches auf der Seite des zu schweißenden Randes durch einen Schnabel verlängert ist, welcher sich so nahe wie möglich an den zu schweißenden Rand erstreckt, um das Band während des Trennens über dessen gesamte Breite zu halten, wobei der Schnabel ausreichend dünn ist, um den Durchgang einer Laserstrahl-Schweißvorrichtung zu ermöglichen.
Die Erfindung ist jedoch anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels besser zu verstehen, welches lediglich zu Beispielszwecken beschrieben und in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt ist.
1 ist eine schematische Draufsicht auf die Gesamtheit einer erfindungsgemäßen Maschine.
2 ist ein Längsschnitt entlang der Linie II-II der 1.
2a, 2b sind vergrößerte Detailansichten der Einrichtungen zum Befestigen und Führen der Klemmbacken.
3 zeigt das Wartegestell der "Laser-"Klemmbacken im Querschnitt entlang der Linie III-III der 1.
4 zeigt das Wartegestell der "Trennschweiß-"Klemmbacken im Querschnitt entlang der Linie III-III der 1.
5 zeigt die Gesamtheit des Werkzeugträgerschlittens in Seitenansicht entlang der Linie V-V der 1.
6 zeigt in Frontansicht das Wartegestell der "Laser-"Klemmbacken.
7 zeigt das Wartegestell der "Laser-"Klemmbacken im Querschnitt entlang der Linie VII-VII der 1.
8 ist eine schematische Darstellung des Abtrennens der beiden Ränder im Querschnitt.
9 ist eine schematische Darstellung des Durchgangs einer Laserschweißvorrichtung im Querschnitt.
1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Schweißmaschine S zum Verbinden des stromabwärtigen bzw. des stromaufwärtigen Endes zweier Metallbänder M1, M2, die sich hintereinander in Längsrichtung x'x auf einem Bewegungsweg, beispielsweise einem Walztisch T, bewegen.
Die in 2 schematisch in Seitenansicht dargestellte Schweißmaschine S ist von dem beispielsweise in dem Französischen Patent 2 736 504 beschriebenen Typ und weist zwei Haltegestelle auf, nämlich ein festes Gestell 1 und ein bewegbares Gestell 1', auf welchen Halteelemente mit zwei Klemmbacken montiert sind, nämlich ein festes Halteelement 11 und ein bewegbares Halteelement 11'.
In herkömmlicher Weise ist das feste Gestell im wesentlichen aus zwei voneinander beabstandeten Pfosten gebildet, welche durch Querstreben derart miteinander verbunden sind, dass sie einen starren Käfig bilden, der auf dem Fundamentblock 10 befestigt ist, und das bewegbare Gestell 1' ist ebenfalls aus einem Käfig gebildet, der parallel zur Längsachse x'x zwischen den beiden Pfosten des festen Gestells gleitend verschiebbar montiert ist, wobei die Verschiebung des bewegbaren Gestells durch Zylinder gesteuert ist.
Das feste Halteelement 11 weist zwei Klemmvorrichtungen, nämlich eine untere Klemmvorrichtung 12 und eine obere Klemmvorrichtung 13 auf, an welchen Klemmbacken, nämlich eine untere Klemmbacke 2 und eine obere Klemmbacke 3, befestigt sind.
Die untere Klemmvorrichtung 12 bildet einen feststehenden Sockel, der mit den beiden Pfosten des Gestells 1 fest verbunden ist und an dem Fundamentblock 10 abgestützt ist.
Die obere Klemmvorrichtung 13 ist gleitend vertikal verschiebbar zwischen den beiden Pfosten des Gestells 1 angebracht und kann durch mindestens einen Zylinder 14 betätigt werden, um das Spannen der Klemmbacken zu gewährleisten. Der Leerhub und die Höhenregelung der oberen Klemmvorrichtung 13 erfolgen vorteilhafterweise durch doppeltwirkende Stellzylinder.
Das bewegbare Halteelement 11' ist in analoger Weise ausgebildet und weist somit zwei Klemmvorrichtungen 12', 13' auf, an denen jeweils eine untere Klemmbacke 2' und eine obere Klemmbacke 3' montiert sind, wobei das Spannen durch Zylinder 14' gesteuert ist.
Das Metallband M bewegt sich im Inneren der beiden Gestelle 1, 1' entlang einer horizontalen Bewegungsebene P1 und läuft zwischen den Klemmbacken der beiden Halteelemente 11, 11' hindurch, welche in 2 in der geöffneten Stellung dargestellt sind. Die unteren Klemmbacken 2, 2' sind Bandstützrollen 16, 16' zugeordnet, die jedoch von den Klemmbacken unabhängig sein müssen, wie aus dem folgenden ersichtlich.
Auf diese Weise ist es möglich, wenn zwei Bänder hintereinander bewegt werden, das stromabwärtige Ende oder den "Schwanz" des ersten Bandes M1 zwischen den festen Klemmbacken 2, 3 und das stromaufwärtige Ende oder den "Kopf" des nachfolgenden Bandes M2 zwischen den Klemmbacken 2', 3' des bewegbaren Halteelements 11' festzulegen.
Ferner sind, wie in den 1 und 2 schematisch dargestellt, die Klemmbacken der beiden Halteelemente, nämlich des festen und des beweglichen, jeweils durch Leiter V, V' mit den beiden Polen einer elektrischen Stromquelle verbunden.
Die derart zwischen den Klemmbacken der beiden Halteelemente 1, 1' eingespannten Enden der beiden Bänder werden zunächst entlang zweier geradliniger und paralleler Ränder m1, m2 abgetrennt. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, eine Doppelschere des in dem bereits zitierten Französischen Patent 2 756 504 im Detail beschriebenen Typs zu verwenden.
Bei diesem bekannten sogenannten "Trennschweißen" werden die geschnittenen Ränder durch Verschieben des bewegbaren Gestells 1' in Anlage aneinander gebracht und die Klemmbacken werden unter Spannung gesetzt. Es entstehen somit entlang der Stoßstelle Kurzschlüsse, welche ein örtlich begrenztes Schmelzen des Metalls bewirken.
Üblicherweise wird ein bestimmter Druck beim Anlegen der Ränder aneinander beibehalten, um einen Schmiedeeffekt der Schweißung zu erreichen.
Um das Annähern der beiden Bleche zu ermöglichen, ist die Schneidebene jedes Randes von den Enden der Klemmbacken um eine als "Überhang" bezeichnete bestimmte Entfernung beabstandet.
Um den zum Schmieden erforderlichen Druck während des Schweißens aufrechtzuerhalten, müssen die Klemmbacken jedes Halteelements 1, 1' eine ausreichend massive Form aufweisen.
Ferner müssen die Klemmbacken austauschbar sein und sind daher abnehmbar an den Klemmvorrichtungen 12, 13, 12', 13' jedes Halteelements 11, 11' angebracht. Beispielsweise kann bei der in dem Französischen Patent 2 756 504 detailliert beschriebenen Ausbildung jede obere Klemmbacke 3, 3' von der entsprechenden Klemmvorrichtung 13, 13' gelöst werden, um auf der unteren Klemmbacke 2, 2' zu liegen zu kommen, und die Gesamtheit kann durch gleitende Querverschiebung entlang entsprechender Führungsteile der unteren Klemmvorrichtungen 12, 12' demontiert werden.
Zu diesem Zweck wird vorteilhafterweise ein Wechselwerkzeug verwendet, das in einem Wartegestell montiert ist, welches an der Seite der Schweißmaschine angeordnet ist, und das einen auf der Höhe der beiden unteren Klemmvorrichtungen angeordneten Tisch aufweist, auf welchem in Querrichtung gleitend verschiebbar ein Koppelschlitten angebracht ist, der mit einem lösbaren Haken versehen ist, der an den beiden Paaren übereinander liegender Klemmbacken angreift, um diese von der Maschine weg zu ziehen und sie durch gleitende Querverschiebung auf den Tisch zu ziehen.
Die gebrauchten Klemmbacken können sodann vom Wartegestell abgezogen und durch neue Klemmbaken ersetzt werden, die durch umgekehrtes Verschieben in die Maschine eingeführt werden.
Bei der Anordnung gemäß dem Französischen Patent 2 756 504 ist die Schweißmaschine mit einem Werkzeugträgerschlitten verbunden, auf dem eine Doppelschere, ein Wechselwerkzeug und gegebenenfalls ein Werkzeug zum Abschleifen der Schweißung angeordnet sind. Durch seitliches Verschieben dieses Schlittens können diese unterschiedlichen Werkzeuge nacheinander in eine gemeinsame Arbeitsposition verbracht werden, die auf eine Arbeitsebene zentriert ist, welche senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft, und entlang welcher die verschiedenen Werkzeuge umschichtig gleiten können.
Eine derartige Ausbildung ermöglicht ferner das Anordnen eines Laserschweißwerkzeugs auf dem Werkzeugträgerschlitten, wodurch die Möglichkeit besteht, das Schweißen je nach der Art der zu schweißenden Bänder entweder als Trennschweißen oder als Laserschweißen auszuführen.
Wie zuvor bereits angedeutet, entsprechen jedoch die für das Trennschweißen vorgesehenen Klemmbacken normalerweise nicht den Anforderungen des Laserschweißmodus.
Die Erfindung ermöglicht den einfachen Wechsel der gewöhnlichen Klemmbacken durch spezielle Klemmbacken, welche die Trennbedingungen verbessern, ohne den Durchgang der Laserschweißvorrichtung zu behindern. Auf diese Weise können an den Enden der beiden Bleche strikt geradlinige und parallele einander gegenüberliegende Ränder ausgebildet werden, welche über die gesamte Breite der zu schweißenden Stoßstelle während des Durchgangs der Laserschweißvorrichtung perfekt aneinander anliegen.
Ferner ermöglicht die Erfindung den sehr schnellen Austausch der Klemmbacken ohne Anhalten der Bewegung des Bandes während des Endes des Abrollens der Spule.
Zu diesem Zweck ist die Schweißmaschine mit zwei Wartegestellen verbunden, die jeweils an einer Seite der Maschine angeordnet sind und es einerseits ermöglichen, die benutzten Klemmbacken abzunehmen, um sie auf ein erstes Wartegestell zu verbringen, und es andererseits ermöglichen, die sich auf dem zweiten Wartegestell befindenden Austauschklemmbacken in die Maschine zu verbringen.
In besonders vorteilhafter Weise kann eines der Wartegestelle an einem Werkzeugträgerschlitten des im bereits zitierten Französischen Patent 2 756 504 beschriebenen Typs montiert sein. Dieser Werkzeugträgerschlitten A ist in 4 schematisch in Seitenansicht dargestellt und weist im wesentlichen einen horizontalen Rahmen 4 auf, der im Inneren eines festen Rahmens 40 auf Führungsschienen 41 gleitend verschiebbar angebracht ist, welche parallel zur Längsrichtung x'x der Bewegung verlaufen. An dem Gestell 4 sind mehrere querverlaufende Führungswege angebracht, nämlich ein erster Führungsweg 4a für ein Austauschwerkzeug D, ein zweiter Weg 4b für eine Doppelschere C, ein dritter Weg 4c für eine Laserschweißvorrichtung L und ein vierter Weg 4d für Stumpfschweißvorrichtung R.
Auf diese Weise kann durch seitliches Verschieben des Werkzeugträgerschlittens A das eine oder das andere der Werkzeuge D, C, L, R in eine gemeinsame Arbeitsposition verbracht werden, die auf die zur Längsrichtung x'x der Bewegung senkrechte Mittelebene Q zentriert ist. Wie in der 4 dargestellt, bei der es sich um eine Seitenansicht entlang der Linie III, III der 1 handelt, trägt das Gestell 10 einen Betätigungszylinder 41, der auf die Quermittelebene Q zentriert ist, und dessen Kolbenstange mit einem Koppelkopf versehen ist, welcher seitliches Verschieben des Schlittens A lösbar an dem in dieser Arbeitsebene befindlichen Werkzeug angreifen kann. Wie in dem zuvor genannten Patent beschrieben, ist es somit möglich, nach dem Klemmen der Enden der beiden Bänder zunächst eine Querverschiebung der Doppelschere durchzuführen, um die beiden parallelen Ränder zu schneiden, diese anschließend in Anlage zu bringen und nach dem Schweißen ein Schleifwerkzeug R zum Glätten der Schweißstelle in die Arbeitsebene zu verbringen, falls diese durch Trennschweißen gebildet wurde.
Wenn die Schweißung mittels Laser erfolgt, wird nach dem Schneiden der Ränder der Enden der beiden Bänder der Werkzeugträgerschlitten A seitlich verschoben, um den Führungsweg 4c des Laserschweißwerkzeugs L auf die Arbeitsebene Q zu zentrieren, und dieses wird durch den gleichen Betätigungszylinder 41 entlang der Schweißstelle in Querrichtung verschoben.
Wie angedeutet ist es jedoch erforderlich, dass die Schweißmaschine mit Klemmbacken versehen ist, die an das Laserschweißen angepasst sind.
Bekanntermaßen bemüht man sich bei einer derartigen Anlage, eine Seite des Bewegungsweges des Bandes, die "Bedienerseite" genannt wird, für die Überwachung der Funktion freizuhalten, während die Antriebselemente und die zugehörigen Elemente normalerweise auf der als "Antriebsseite" bezeichneten Seite angeordnet sind.
Wie in der 1 dargestellt, werden für einen schnellen Austausch der Klemmbacken zwei Wartegestelle verwendet, die zu beiden Seiten der Schweißmaschine S angeordnet sind, nämlich ein erstes Gestell E, das an dem bereits genannten Werkzeugträgerschlitten A angebracht ist, und ein zweites Gestell B, das ein auf der anderen Seite angeordnetes Hilfsgestell bildet.
Der reichlich platzraubende Werkzeugträgerschlitten A ist bei der im bereits zitierten Französischen Patent 2 756 504 beschriebenen Ausbildung normalerweise auf der Antriebsseite angeordnet. Er weist somit wie schematisch in den 4 und 5 dargestellt das Wartegestell E der "Trennschweiß"-Klemmbacken auf.
Das Hilfsgestell B, das ausschließlich als Reserve für die "Laser"-Klemmbacken dient, kann relativ geringe Abmessungen aufweisen und ist daher auf der Bedienerseite angeordnet, wie in den 1 und 3 dargestellt.
Allgemein muss jedes Wartegestell E, B mit einer Klemmbackenführungsanordnung versehen sein, welche aus Gleitschienen besteht, die auf der gleichen Höhe und in Verlängerung der entsprechenden Gleitschienen der Klemmvorrichtungen 12, 13, 12', 13' der beiden Gestelle 1, 1' der Maschine angeordnet sind, um den Transfer der beiden Klemmbackenpaare von der Maschine S auf ein Wartegestell und umgekehrt durch senkrecht zur Längsrichtung x'x der Bewegung erfolgendes Gleiten auf den fluchtenden Führungsanordnungen zu ermöglichen.
Wenn das Herstellungsprogramm die Notwendigkeit eines Wechsels des Schweißmodus vorsieht, ist es wichtig, vorab die Klemmbacken zu wechseln, bevor im Verlauf der Bewegung das stromabwärtige Ende des Bandes in der Schweißmaschine ankommt. Die für das Trennschweißen geeigneten massiven Klemmbacken werden somit von der Maschine zurückgezogen und auf das an dem Werkzeugträgerschlitten A montierte Wartegestell E in die in 4 dargestellte Position verbracht. Sie werden in der Maschine unmittelbar durch für das Laserschweißen geeignete Klemmbacken ersetzt, welche von dem Hilfsgestell B kommen. Der Werkzeugträgerschlitten A kann somit seitlich verschoben werden, um das Schneidelement C in der Arbeitsebene Q anzuordnen, wobei die Bewegung nur angehalten wird, wenn das stromabwärtige Ende des ersten Bandes auf der Höhe dieser Ebene ankommt. Anschließend erfolgt das Schneiden auf im folgenden noch beschriebene Weise. Nach dem Schneiden wird die Schere C auf den Werkzeugträgerschlitten A zurück bewegt, der nun zum Zentrieren der Laserschweißvorrichtung L in der Arbeitsebene Q vorbewegt wird, und es erfolgt das Schweißen. Anschließend kann die Bewegung wieder aufgenommen werden, wobei das zweite Band von dem ersten mitgenommen wird. Die Stillstandszeit der Maschine ist auf diese Weise auf die für das Schneiden, das Verschieben des Werkzeugträgerschlittens und das Laserschweißen erforderliche Zeitverringert.
Um eine minimale Stillstandszeit zu erreichen, ist es jedoch erforderlich, dass der Wechsel der Klemmbacken ohne Anhalten der Bewegung erfolgt, wobei das Band in der Schweißmaschine gehalten bleibt. Hierzu müssen die oberen bzw. unteren Klemmbacken der beiden Halteelemente während des Verschie bens derselben vertikal beabstandet gehalten werden, um über bzw. unter das Band bewegt werden zu können.
Darüber hinaus muss jede Klemmbacke lösbar an der entsprechenden Klemmvorrichtung angebracht sein, so dass ein Demontieren durch gleitendes Querverschieben der Klemmbacken möglich ist.
Wie in 2 schematisch dargestellt, ist jede untere Klemmbacke 2, 2' an der entsprechenden Klemmvorrichtung 12, 12' durch zwei Reihen von Zylindern 21 mit doppel-T-förmigem Querschnitt befestigt, die jeweils einen unteren Bereich, der einen Kolben bildet und in einer in der Klemmvorrichtung 12 ausgebildeten Kammer aufgenommen ist, und einen verdickten oberen Bereich, der in eine Nut 22 mit entsprechendem Profil eingreift, welche im unteren Bereich der Klemmbacke 2 ausgebildet ist. Darüber hinaus weist, wie in der 2a, bei der es sich um eine vergrößerte Detailansicht handelt, dargestellt, der obere Bereich jedes Zylinders 21 eine Rolle mit einer Achse auf, die parallel zur Längsachse x'x verläuft, welche sich in der oberen Position des Zylinders 21 am Boden der Nut 22 abstützt, um die Klemmbacke 2 anzuheben.
Die Zylinder 21 sind doppeltwirkend und bestimmen somit in einer Richtung das Aufbringen und das Befestigen der Klemmbacke 2 an der entsprechenden Klemmvorrichtung 12 und, in der anderen Richtung, ein leichtes Anheben der Klemmbacke 2, die auf den Rollen 23 rollend axial gleiten kann.
Die beiden in den Nuten 22 der Klemmbacke 2 gleitenden Reihen von Zylindern 21 bilden einen Führungsweg G2 für diesen.
Das Band M, das in der Maschine gehalten bleibt, ist von Stützrollen 16, 16' gehalten, die jeweils drehbar an den Seiten des entsprechenden Gestells 1, 1' angebracht sind, wobei jede Rolle 16, 16' mit einem Spiel in eine entsprechende Ausnehmung der unteren Klemmbacke 2, 2' sitzt, das ausreicht, um vertikale Verschiebungen der Klemmbacke 2 zu ermöglichen.
Über dem Band M ist jede obere Klemmbacke 3, 3' an der entsprechenden Klemmvorrichtung 13, 13' durch Zylinder 31 befestigt, welche in zwei zur Längsrichtung x'x senkrechten Reihen angeordnet sind. Wie 2b zeigt, bei der es sich um eine vergrößerte Darstellung der oberen Klemmbacke 2 handelt, hat jeder Zylinder 31 einen doppel-T-förmigen Querschnitt und weist einen oberen Bereich, der einen Kolben bildet und in einer Ausnehmung 32 der oberen Klemmvorrichtung 13 aufgenommen ist und die Kammer eines doppeltwirkenden Zylinders bildet, sowie einen unteren Bereich auf, der in eine Quernut 33 mit entsprechendem Profil eingreift, welche im oberen Bereich der Klemmbacke 3 ausgebildet ist. Letztere ist mit zwei Profilen 34a, 34b versehen, die sich in der abgesenkten Position jeweils an zwei Reihen von Rollen 15a, 15b abstützen, welche an Aufhänglaschen montiert sind, die an der entsprechenden oberen Klemmvorrichtung 13 befestigt sind.
Auf diese Weise bestimmen die doppeltwirkenden Zylinder 32 in der einen Richtung das Anheben der oberen Klemmbacke 3, die an der Klemmvorrichtung 13 angelegt und befestigt wird, und in der anderen Richtung das Absenken der Klemmbacke 3, die auf den Rollen 15a, 15b zu liegen kommt, welche einen Rollweg G3 bilden, der mit den Nuten 33 zusammenwirkt, um ein gleitendes Führen der Klemmbacke 3 senkrecht zur Längsrichtung x'x auf einer durch die Rollen 15 bestimmten Höhe zu gewährleisten.
Das demontieren der Klemmbacken erfolgt selbstverständlich in einer bestimmten Position der unteren 12, 12' bzw. der oberen Klemmvorrichtungen 13, 13', Zu diesem Zweck sind die seitlichen Pfosten der beiden Gestelle 1, 1' mit nicht dargestellten Führungsschienenabschnitten, die jeweils auf der Höhe der Führungswege G2, G3 angeordnet sind, welche durch die Reihen der zum Abrollen der unteren Klemmbacken 2, 2' vorgesehenen Rollen 23 und der Abrollrollen 15 der oberen Klemmbacken 3, 3' in der Demontageposition der Klemmbacken gebildet sind.
Wie bereits oben angegeben, werden zum Zurückziehen oder zum erneuten Anordnen der Klemmbacken zwei Austauschwerkzeuge D und F verwendet, welche auf zwei Wartegestellen E, B montiert sind, die jeweils an einer Seite der Maschine S angeordnet sind und Führungswege tragen, die auf der gleichen Höhe und in Verlängerung der Führungswege G2, G3 der Klemmvorrichtungen und der von den seitlichen Pfosten der beiden Gestelle 1, 1' getragenen Schienenabschnitte angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Klemmbackenpaare zurückzuziehen oder sie umgekehrt wieder zu platzieren, indem sie über und unter dem weiterhin in der Maschine gehaltenen Band geführt werden.
4 zeigt in Seitenansicht ein Austauschwerkzeug D zum Austauschen der beiden Paare der "Trennschweiß"-Klemmbacken 2, 3, 2', 3' vom massiven Typ, die in der 2 in ihrer Betriebsposition dargestellt sind, wofür sie an den entsprechenden Klemmbacken 12, 13, 12', 13' angebracht sind.
Wie zuvor angegeben, ist der Werkzeugträgerschlitten A durch ein Gestell 4 gebildet, an dem mehrere querverlaufende Führungswege angebracht sind, insbesondere ein Führungsweg 4a für ein Werkzeug D zum Auswechseln der "Trennschweiß"-Klemmbacken, das in einem Wartegestell E angebracht ist, welches auf dem Führungsweg 4a zwischen einer vorgeschobenen Position (in 4 durch durchgezogene Linien dargestellt), in der das Ende des Wartegestells E an die Schweißmaschine S angenähert ist, und einer zurückgezogenen Position (in gestrichelten Linien dargestellt) gleitend verschiebbar ist, welche das Verschieben des Werkzeugträgerschlittens A ermöglicht.
In analoger Weise ist das Werkzeug F zum Wechseln der für das Laserschweißen geeigneten Klemmbacken in einem Wartegestell B montiert, das einen Hilfsschlitten bildet, der in bezug auf die Schweißmaschine S auf der anderen Seite des Werkzeugträgerschlittens A angeordnet ist und parallel zur Längsachse x'x auf Schienen 42 zwischen einer Betriebsposition, die in 4 in durchgezogenen Linien dargestellt ist und in welcher die beiden Laser-Klemmbackenpaare auf die Arbeitsebene Q zentriert sind, und einer in 6 schematisch in gestrichelten Linien dargestellten zurückgezogenen Position verschiebbar ist, in welcher die Schweißmaschine S auf der Bedienerseite frei ist.
Wie in 1 schematisch dargestellt, ist die Maschine S vorteilhafterweise mit einer Haube 18 versehen, welche mit einem Ansaugkreislauf für Schweißrückstände verbunden ist, welcher schwenkbar an dem festen Gestell 1 angebracht ist und von diesem weg bewegt werden kann, so dass der Hilfsschlitten B in die Position zum Austauschen der Klemmbacken und, nach dem Transfer, zum Anordnen der Laser-Klemmbacken in der Maschine verfahren und der Schlitten zurückgezogen werden kann.
Der Hilfsschlitten B besteht aus einem Gestell in Form eines Rahmens 7, in dessen Inneren das Austauschwerkzeug F senkrecht zur Längsachse x'x der Maschine gleitend verschiebbar ist.
Das Austauschwerkzeug F weist ein Element 6 zum Koppeln mit den Klemmbacken auf, das an einem Schlitten angebracht ist, der durch ein Gestell 61 in Form einer horizontalen Platte gebildet ist, das von zwei Rollenpaaren 62 getragen ist, welche in Hohlprofilen 71 mit C-förmigem Querschnitt rollen können, die in beiden Seiten des Gestells 7 des Hilfsschlittens B ausgebildet sind.
Das Koppelelement 6 ist von zwei beabstandeten Flanschen 64 getragen, die an der Platte 61 befestigt sind und an welchen zwei Hakenpaare, nämlich obere Haken 65 und untere Haken 65', angelenkt sind, welche durch zwei Arme gebildet sind, die um horizontale Achsen herum schwenkbar sind und ein durch einen Zylinder 66 betätigtes verformbares Parallelogramm bilden.
Die Flansche 64 tragen ihrerseits zwei Paare fester Arme 67, die an den Laser-Klemmbacken 20, 30 anliegen und letztere sind mit Koppelstangen 27, 37 versehen, welche in der Anlageposition in Höhe von Kerben angeordnet sind, die in den Enden der Koppelarme 65, 65' ausgebildet sind. Auf diese Weise kann der Schlitten 6 nach dem Koppeln mit den Stangen die Laser-Klemmbacken 20, 30 zurückziehen oder -drücken, sei es, um sie in die Schweißmaschine A einzusetzen oder um sie herauszuziehen.
Zu diesem Zweck weist das Gestell 7 des Hilfsschlittens B eine Führungsanordnung H auf, die zwei Etagen von querverlaufenden Führungselementen H2, H3 aufweist, welche in der Demontageposition der Klemmbacken jeweils auf der Höhe und in Flucht mit den entsprechenden Führungselementen G2, G3 der Maschine S angeordnet sind.
Diese Führungselemente H2, H3 sind in 7, bei der es sich um einen Querschnitt durch den oberen Bereich des Rahmens 7 des Werkzeugs zum Austauschen der "Laser"-Klemmbacken handelt, im Detail dargestellt.
Auf der unteren Etage trägt das Gestell 7 einen mittleren Tisch 70, auf dem zwei untere Führungswege H2, H'2 angebracht sind, welche jeweils durch ein Paar horizontaler Schienen 72 gebildet sind, die in Flucht mit Reihen von Zylindern 21 angeordnet sind und deren Oberseiten in Höhe der Rollen 23 angeordnet sind, welche, in der Demontageposition der unteren Klemmbacken 2, 2', den mittleren Führungsweg G2 bilden.
In der oberen Etage ist das Gestell 7 zum Stützen des Austauschwerkzeugs F an seinen Seiten mit zwei Reihen von Rollen 73, 73' versehen, die einen oberen Führungsweg H3 bilden, der sich auf der gleichen Höhe und in Verlängerung des zentralen Führungswergs G3 erstreckt, der die zwei Reihen von Rollen 15b, 15'b zum Stützen der hinteren Bereiche der oberen Klemmbacken 3, 3' in der angehobenen Stellung der Klemmvorrichtungen 13, 13' aufweist. In dieser Position bilden die hinteren Rollen 15b, 15'b der Klemmvorrichtungen 13, 13' somit mit den Rollen 73, 73' des Gestells 7 einen durchgehenden Rollweg, auf dem die Flachteile 34b, 34'b gleiten können, die jeweils am hinteren Ende der beiden oberen Klemmbacken 30, 30' angebracht sind.
Es ist ebenfalls möglich, im oberen Bereich des Gestells 7 zwei Reihen von Rollen vorzusehen, die jeweils in Verlängerung der Reihen der Rollen 15a und 15'a zum Stützen des vorderen Teils der Klemmbacken 3, 3' angeordnet sind. Nach dem Zurückziehen der Schweißmaschine müssen die Klemmbacken jedoch zur Überprüfung in die Werkstatt verbracht werden, und es ist zu diesem Zweck vorteilhaft, sie aus dem Gestell 7 zurückzuziehen.
In 3 ist beispielsweise ein Demontagegehänge 17 dargestellt, das mittels eines Brückenkrans bewegt wird und zwei Paare von gelenkig angebrachten Koppelarmen aufweist, welche an Bewegungsstangen 27, 37 der Klemmbacken 27, 37 angreifen können, um letztere anzuheben und sie zur Wartung oder zum Austausch in die Werkstatt zu transportieren.
Um das Anheben der oberen Klemmbacken 30, 30' zu ermöglichen, liegen diese lediglich auf einer mittleren Auflagelinie des Gestells 7 auf, welche durch zwei Reihen von Rollen 74, 74' gebildet ist, die an vertikalen Stützen 75 angebracht sind, welche an einem Mittelpfeiler des Gestells 7 in der Längssymmetrieebene desselben befestigt sind, und welche eine Stützebene bilden, welche in Höhe der Unterseiten der vorderen Enden 36, 36' der beiden oberen Klemmbacken 30, 30' angeordnet sind, wenn letztere sich in der Demontageposition befinden.
Wenn eine Klemmbacke 30 von der Schweißmaschine S zurückzieht, wird der zentrale Führungsweg G3, der von den Reihen der Rollen 15a, 15b, auf denen sich die Profile 34a, 34b abstützen, gebildet ist, durch einen seitlichen Führungsweg H3 ersetzt, der für jede obere Klemmbacke 30 durch die beiden Reihen von Rollen 73 und 74 gebildet ist, auf denen sich der hintere Teil bzw. das vordere Ende 36 der Klemmbacke 30 abstützen. Die Verschiebung derselben erfolgt somit ohne Veränderung der Höhe beim Übergang von der Maschine S auf das Wartegestell B und umgekehrt in der anderen Richtung beim Einsetzen der wartenden Klemmbacken in die Maschine S.
Um das Anheben der unteren Klemmbacken 20, 20' zum Zurückziehen vom Gestell 7 nicht zu behindern, sind die Stützrollen 74, 74' an einer Welle 76 angebracht, die um eine horizontale Achse drehen kann. Durch Drehen der Welle 76 gelangen die Rollen 64, 74' in die Längssymmetrieebene der Stützen 75 und stehen dem Durchgang der unteren Klemmbacken 20, 20' nicht länger entgegen.
4 zeigt das Werkzeug D zum Austauschen der "Trennschweiß"-Klemmbacken, das zu dem Werkzeug F zum Austauschen der "Laser"-Klemmbacken analog ist und daher ein Koppelelement 5 aufweist, das E senkrecht zur Längsachse x'x gleitend verschiebbar auf einem Wartegestell E angebracht ist, welches einen horizontalen Tisch 50, der auf dem Führungsweg 4a des Werkzeugträgerschlittens 4 gleitend verschiebbar angebracht ist, und zwei seitliche Pfosten aufweist, welche Führungsschienen 51 eines Tischs zum Stützen des Koppelelements 5 tragen.
Das Wartegestell E ist andererseits mit einer seitlichen Führungsanordnung K versehen, welche zu der Führungsanordnung H des Wartegestells B der Laser-Klemmbacken analog ist, und zwei Etagen K2, K3 aufweist, welche in der gleichen Höhe angeordnet sind wie die entsprechenden Wege G2, G3 der zentralen Anordnung G, nämlich einem unteren Führungsweg K2, der durch zwei Schienenpaare 52 gebildet ist, welche auf dem unteren Tisch 50 in Flucht mit den Reihen 21 der Klemmvorrichtungen 12, 12' angebracht sind, und einem oberen Führungsweg K3 mit zwei Reihen von hinteren Stützrollen, die in Flucht mit den Reihen der Rollen 15b angeordnet sind, und zwei vorderen Reihen von Stützrollen, welche an beabstandeten Stützen in der Längssymmetrieebene des Gestells E in Höhe der Unterseiten der oberen Klemmbacken 3, 3' angebracht sind.
Die bisher beschriebenen Ausbildungsformen ermöglichen das Austauschen der Trennschweiß-Klemmbacken durch die Laser-Klammbacken und umgekehrt, ohne Anhalten der Bewegung und in wenigen Minuten, wobei dieser Vorgang ebenfalls am Ende des Abrollens der Spule durchgeführt werden kann.
Wie beispielsweise in 3 zu erkennen, ist die Schweißmaschine S mit massiven Klemmbacken, nämlich oberen 2 und unteren 3, versehen, die für das Trennschweißen geeignet sind. Um diese Klemmbacken auszutauschen, wird zunächst eine seitliche Verschiebung des Werkzeugträgergestells A und des Hilfsschlittens B durchgeführt, um das in diesem Moment leere Gestell E zum Stützen der "Trennschweiß"-Klemmbacken und Gestell B, auf dem die "Laser"-Klemmbacken 20, 30 in Wartestellung angeordnet sind, auf die Arbeitsebene Q zu zentrieren.
Der Koppelschlitten 5 für die "Trennschweiß"-Klemmbacken, der dem Koppelschlitten 6 der "Laser"-Klemmbacken gleich ist und somit zwei Paare von Haken trägt, die in der in 4 in strichpunktierten Linien dargestellten vorgeschobenen Position 5a an den Koppelstangen 27, 37 der "Trennschweiß"-Klemmbacken 2, 3, 2', 3' angreifen.
Das Zurückfahren des Koppelschlittens 5 ermöglicht es, die Trennschweiß-Klemmbacken durch Gleiten auf den Führungswegen K2, K3 des Wartegestells E auf das Gestell E in die in 4 in durchgezogenen Linien dargestellte Position zu verbringen.
Das gesamte Gestell E mit dem Koppelschlitten 5 und den Klemmbacken wird sodann in die in 4 auf der rechten Seite in gestrichelten Linien dargestellte Position 5b zurückgefahren, um die Antriebsseite der Schweißmaschine S freizugeben.
Nachdem die "Trennschweiß"-Klemmbacken auf diese Weise zurückgezogen sind, köhnen sie durch die "Laser"-Klemmbacken 20, 30 ersetzt werden, indem der Koppelschlitten 6 bis zu der in 3 in gestrichelten Linien dargestellten Position 6a vorgeschoben wird. Die "Laser"-Klemmbacken gleiten horizontal wie zuvor beschrieben auf den Führungswegen H2, H3, um im Inneren der Maschine S platziert zu werden. Die unteren Klemmbacken 20 gehen auf den unteren zentralen Weg G2 über, der durch die Rollen 23 der Reihen der Zylinder 21 gebildet ist, und die oberen Klemmbacken 30 gehen auf den obe ren zentralen Weg G3 über, der durch die Reihen der Rollen 15a, 15b der oberen Klemmvorrichtungen 13, 13' gebildet ist.
Es können nun die Klemmzylinder 21, 31 betätigt werden, um die "Laser"-Klemmbacken 20, 20', 30, 30' an den unteren Klemmvorrichtungen 12, 12' und den oberen Klemmvorrichtungen 13, 13' der beiden Gestelle 1, 1' anzulegen und zu befestigen.
Sämtliche dieser Vorgänge können sehr schnell ausgeführt werden. Insbesondere der Vorschub der vom Gestell B kommenden "Laser"-Klemmbacken, auf der linken Seite der Maschine in 3, kann gleichzeitig mit dem Rückzug der "Trennschweiß"-Klemmbacken auf das Gestell E, auf der rechten Seite der 4, erfolgen. Der Austausch der Klemmbacken erfolgt somit praktisch unmittelbar.
Nachdem die beiden "Laser"-Klemmbacken derart an den Klemmvorrichtungen 12, 12', 13, 13' befestigt sind, werden das erste Band M1 und das nachfolgende Band M2 derart vorgeschoben, dass ihre Enden, nämlich das stromabwärtige bzw. das stromaufwärtige, sich zu beiden Seiten der Arbeitsebene Q befinden. Anschließend wird das Einspannen des Bandes M1 mittels der stromabwärtigen Klemmbacken 20, 30 und des Bandes M2 mittels der stromabwärtigen Klemmbacken 20', 30' in der in 7 dargestellten Position bewirkt.
Es kann nunmehr zum Schneiden der Enden der beiden Bänder M1, M2 übergegangen werden.
Zu diesem Zweck wird vorteilhafterweise eine Doppelschere 8 des in dem vorgenannten Patent 2 756 504 beschriebenen Typs verwendet, welche zwei Paare kreisrunder Blätter, nämlich ein oberes Blatt 8a und ein unteres Blatt 8b, umfasst. Auf diese Weise werden zwei Schnittebenen, nämlich eine stromaufwärtige E1 und eine stromabwärtige E2, definiert, welche zu beiden Seiten von der Arbeitsebene Q beabstandet sind.
Um das Schneiden durchzuführen, sind die Blätter jedes Paares zu beiden Seiten der Schnittebene angeordnet, wobei die oberen Blätter 8a vorzugsweise nach innen und die unteren Blätter 8b nach außen versetzt sind.
Wie bereits erwähnt, sind die "Laser"-Klemmbacken 20, 30 und die "Trennschweiß"-Klemmbacken 2, 3 auf die gleiche Weise auf den Klemmvorrichtungen 12, 12', 13, 13' der beiden Halteelemente befestigt und geführt, jedoch unterscheiden sie sich wesentlich durch die Form ihres der Schnittebene zugewandten vorderen Teils.
Die "Trennschweiß"-Klemmbacken sind in herkömmlicher Weise ausgebildet und, wie schematisch in 5 dargestellt, ist ihr vorderer Klemmbereich recht massiv, um das Aufbringen einer längsgerichteten Schmiedekraft auf die Stoßstelle während des Schweißens zu ermöglichen.
Hingegen bilden, wie in den 7, 8, 9 dargestellt, die vorderen Klemmbereiche der "Laser"-Klemmbacken 20, 30, 20', 30' einen verjüngten Schnabel 28, 38, 28', 38', dessen Spitze sich bis zu einem Ende 36, 36' vorbewegt, das der Schnittebene E1, E2 möglichst nahe ist. Wie in 8 dargestellt, sind die an den Enden der Klemmbacken derart ausgebildeten Schnäbel nicht notwendigerweise symmetrisch, wobei ihre verjüngte Form von dem Spiel abhängt, das für den Durchgang des Teils der Laservorrichtung erforderlich ist, der nahe der Schweißung bleiben muss. Im allgemeinen sind die Außenseiten der Klemmbereiche 28, 38, 28', 38' in bezug auf die Horizontale unter einem Winkel von mehr als 45° geneigt.
Es ist ferner vorteilhaft, wie in 8 dargestellt, einen geringen Versatz des Endes 36a der oberen Klemmbacke 30 in bezug auf das Ende 36b der unteren Klemmbacke 20, die leicht zurückspringend angeordnet ist, vorzusehen. Auf diese Weise kann das untere Blatt 8b zum Teil unter dem oberen Schnabel 38 laufen, derart dass sich die Schnittebene E1 so nahe wie möglich an dem Ende 36a derselben befindet. Der Überhang (p), das heißt, der Abstand zwischen der Schnittebene E1 und dem Ende 35a der Klemmbacke kann auf diese Weise so gering wie möglich gehalten werden und beschränkt sich in der Praxis auf wenige Millimeter.
Aufgrund der verjüngten Form der Schnäbel 35 der Klemmbacken und des sehr geringen Überhangs (p), der damit zwischen der Schnittebene und den Enden 36 der Klemmbacken vorgesehen werden kann, werden die beiden Bleche von den Klemmbacken bis in die unmittelbare Nähe der Schnittebene perfekt gehalten. Somit kann eine vollkommen geradlinige Schnittlinie gebildet werden. Ferner ermöglicht das Verwenden einer Doppelschere mit zwei auf der gleichen Stütze angebrachten Blattpaaren das Ausbilden zweier streng paralleler Schnittlinien.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Versatz des Endes 36b der unteren Klemmbacke 20 in bezug auf das Ende 36a der oberen Klemmbacke 30 die Qualität des Schneidens noch verbessert, da das Blech durch das untere Blatt 8b gegen die obere Klemmbacke gedrückt wird.
Nachdem auf diese Weise zwei streng parallele Schnittlinien m1, m2 gebildet wurden, können diese durch Verschieben des bewegbaren Gestells 1' in die in 9 dargestellte Position aneinander angenähert werden. Gleichzeitig wird durch Verschieben des Werkzeugträgerschlittens A die Laserschweißvorrichtung L in eine auf die Ebene Q zentrierte Arbeitsposition verschoben. Wie in 9 dargestellt, sind die zwischen jeder Schnittlinie und der entsprechenden Klemmbacke belassenen Überhänge derart bestimmt, dass der zwischen den einander zugewandten Enden 36a, 36'a der oberen Klemmbacken 30, 30' bestehende Abstand 2p das einfache Passieren des Laserschweißbrenners L ermöglicht, der sich unter Einwirkung des Betätigungszylinders 41 entlang der Stoßstelle bewegt.
Die gesamte zuvor beschriebene Vorrichtung ermöglicht es somit, Bänder sei es durch Trennschweißen oder durch Laserschweißen zu verschweißen, indem spezielle Klemmbacken verwendet werden, die ein perfektes Schneiden der in Anlage zu bringenden Ränder ermöglichen. Das Austauschen der Trenn schweiß-Klemmbacken durch Laser-Klemmbacken kann sehr schnell und bei Weiterbewegen des Bandes innerhalb der Maschine erfolgen.
Daraus ergibt sich, dass der Wechsel der Klemmbacken nicht die in jedem Fall für das Stumpfschweißen zweier aufeinanderfolgender Bänder erforderliche Dauer der Unterbrechung der Bewegung verlängert.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Details des zuvor als Beispiel beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt und kann Gegenstand von Varianten sein, ohne den durch die Ansprüche definierten Schutzumfang zu verlassen.
Insbesondere können die zuvor beschriebenen Klemmbacken eine andere Form aufweisen, welche ein ausgezeichnetes Schneiden und den Durchgang eines Laserschweißbrenners ermöglicht.
Andererseits können andere Führungseinrichtungen verwendet werden, um das quergerichtete Gleiten der Klemmbacken von einem Wartegestell bis zu der Maschine und umgekehrt zu ermöglichen.
Schließlich ist es vorteilhaft, einen Werkzeugträgerschlitten zu verwenden, wie er in dem genannten Patent 2 756 506 beschrieben ist, wobei jedoch die erfindungsgemäßen Einrichtungen auch an andere konstruktive Ausführungsformen angepasst werden können.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Erfindung speziell für die eventuelle Ausführung einer Schweißung mittels Laser dargelegt wurde, jedoch können ebenfalls andere Schweißmodi vorgesehen sein, wie beispielsweise Lichtbogenschweißen oder Elektronenstrahlschweißen.
Die nach den in den Ansprüchen genannten technischen Merkmalen eingesetzten Bezugszeichen dienen ausschließlich dem Zweck das Verständnis derselben zu erleichtern und schränken deren Umfang in keiner Weise ein.

Claims

Maschine zum Stumpfschweißen zweier Metallbänder (M1, M2), die sich hintereinander in längsgerichteter Laufrichtung (x, x') bewegen, mit zwei in Längsrichtung relativ zueinander verschiebbaren Haltegestellen (1, 1'), an denen jeweils zwei Halteelemente (11) für das in Laufrichtung stromabwärtige Ende eines ersten Bandes (M1) und (11') das stromaufwärtige Ende eines zweiten Bandes (M2) angebracht sind, welche jeweils zu beiden Seiten einer Bewegungsebene der Bänder zwei Klemmvorrichtungen (12, 13) (12', 13') aufweisen, an denen jeweils zwei Paare von Klemmbacken (2, 3) (2', 3') zum Klemmen des Endes jedes Bandes (M1, M2) befestigt sind, wobei die Klemmvorrichtungen zwischen einer beabstandeten Position zum Demontieren der Backen und einer Schließposition bewegbar sind, und Einrichtungen zum Schweißen der beiden parallelen Ränder (m1, m2), die jeweils am stromaufwärtigen und stromabwärtigen Ende der beiden Bänder (M1, M2) vorgesehen sind, nach dem Annähern der Ränder durch aufeinander zu gerichtetes Verschieben der Halteelemente (11, 11') in Längsrichtung, wobei die Schweißeinrichtungen jeweils in mindestens zwei verschiedenen Schweißmodi (V, L) arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit mindestens zwei Klemmbackengruppen (2, 3, 2' 3') (20, 30, 20', 30') versehen ist, die in jeder Gruppe jeweils an jeden Schweißmodus (V, L) angepaßt sind, wobei die Klemmbacken an jeder entsprechenden Klemmvorrichtung (12, 13) (12', 13') gleitend verschiebbar angebracht sind und Transfereinrichtungen (D, F) zugeordnet sind, welche eine erste Gruppe von Klemmbacken (2, 3) (2', 3') von einer auf die Bewegungsachse (x'x) zentrierten Arbeitsposition (S) zu einer zur Seite hin beabstandeten Warteposition verbringen, bzw. eine zweite Gruppe (20, 30) (20', 30') von einer Warteposition in die Arbeitsposition (S) verbringen.
Stumpfschweißmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zentrale Führungsanordnung (G) aufweist, die an jedem Gestell (1, 1') zwei Führungsbahnen (G2, G3) aufweist, welche jeweils an den beiden Klemmvorrichtungen (12, 13) jedes Halteelements (11, 11') ausgebildet sind und jeweils eine Gleitschiene (21, 15) zum gleitenden Stützen jeder der Klemmbacken des entsprechenden Halteelements (11, 11') aufweisen, wobei sich die zentrale Führungsbahn (G2, G3) quer zur Laufrichtung zwischen zwei Seitenflächen des Gestells (1, 1') der Maschine (S) erstreckt, und daß diese mindestens einem Wartegestell zugeordnet ist, das auf mindestens einer Seite der Maschine (S) angeordnet ist und mindestens eine seitliche Führungsanordnung (H) aufweist, welche zwei Paar Führungsbahnen (H2, H3, H'2, H'3) für jeweils die beiden Klemmbacken jedes Halteelements (11, 11') aufweist, welche jeweils mindestens eine Gleitschiene (72, 73) aufweisen, die jeweils – zumindest in einer relativen Position des Wartegestells in bezug auf die beiden Gestelle (1, 1'), welche das Verfahren einer ersten Gruppe von Klemmbacken (2, 3, 2', 3') von ihrer Arbeitsposition (S) in Richtung des Wartegestells und, umgekehrt, einer zweiten Gruppe von Klemmbacken (20, 30, 20', 30') vom Wartegestell zur Arbeitsposition (S) durch Gleiten auf den fluchtenden Gleitschienen ermöglicht, – in Verlängerung der entsprechenden Gleitschiene (21, 15) der entsprechenden Klemmvorrichtung (12, 13) angeordnet ist.
Stumpfschweißmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei seitliche Führungsanordnungen aufweist, nämlich eine erste seitliche Anordnung (K), die zu Anfang leer ist, um eine erste Gruppe von Klemmbacken (2, 3, 2', 3') aufzunehmen, die von der Arbeitsposition (S) durch Gleiten auf den fluchtenden Gleitschienen (21, 15) der zentralen Führungsanordnung (G) und denjenigen (52, 53) der ersten seitlichen Anordnung (K) kommt, und eine zweite seitliche Führungsanordnung (H), um eine zweite Gruppe von Klemmbacken (20, 30) (20', 30') in Wartestellung zu stützen und diese in die Arbeitsposition (S) zu verfahren, nachdem die erste Gruppe von Klemmbacken (2, 3) (2', 3') zurückgezogen wurde und die Gleitschienen (72, 73) der zweiten seitlichen Anordnung (H) mit denjenigen (21, 15) der zentralen Führungsanordnung (G) ausgerichtet sind.
Stumpfschweißmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden seitlichen Führungsanordnungen (K, H) jeweils auf zwei Wartegestellen (E, B) angeordnet sind, welche zu beiden Seiten der Maschine (S) plaziert sind, wobei die zentrale Führungsanordnung (G) und die beiden seitlichen Anordnungen (K, H) in einer relativen Position der beiden Haltegestelle (1, 1'), in welcher jede Gleitschiene (21, 15) der zentralen Anordnung (G) an jedem Ende mit einer entsprechenden Gleitschiene (52, 53) (72, 73) einer seitlichen Anordnung (K, H) ausgerichtet ist, auf die gleiche Quermittelebene (Q) zentriert sind.
Stumpfschweißmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Gruppe von Klemmbacken (2, 3) (2', 3') in der Arbeitsposition an der zentralen Führungsanordnung (G) angebracht ist, und daß eine zweite Gruppe von Klemmbacken (20, 30) (20', 30') in der Warteposition auf den Gleitschienen (72, 73) einer an einem zweiten Wartegestell (B) angebrachten seitlichen Führungsanordnung (H) angebracht ist, und daß die Maschine (S) Einrichtungen (D, F) aufweist, welche gleichzeitig die zweite Gruppe von Klemmbacken (20, 30) (20', 30') aus deren Warteposition (B) in die Arbeitsposition (S) auf der zentralen Führungsanordnung (G) bei Rückzug der ersten Gruppe von Klemmbacken (2, 3) (2', 3') und diese aus ihrer Arbeitsposition (S) in eine Warteposition auf einer seitlichen Führungsanordnung (K) verfahren, die auf der anderen Seite der Maschine auf einem ersten Wartegestell (E) ausgebildet ist.
Stumpfschweißmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der jedes Haltegestell (1, 1') zwei Klemmvorrichtungen (12, 13) (12', 13') aufweist, an denen jeweils die beiden Klemmbacken des entsprechenden Halteelements (11, 11') bewegbar angebracht sind, wobei die Klemmvorrichtungen (12, 13) (12', 13') in bezug zueinander senkrecht zur Bewegungsebene zwischen einer Klemmposition der Klemmbacken und einer beabstandeten Position verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschienen der beiden seitlichen Führungsanordnungen (H, K) in zwei Höhen (H2, H3) (K2, K3), die in der beabstandeten Position der Klemmbacken jeweils den Höhen der Gleitschienen (21, 15) der zentralen Führungsanordnung (G) entsprechen, welche jeweils an den beiden Klemmvorrichtungen jedes Gestells (1, 1') entsprechen, derart angeordnet sind, daß es möglich ist, die letzteren durch Bewegen über bzw. unter der Bewegungsebene der Bänder zu verfahren und auszuwechseln.
Stumpfschweißmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Gruppe von Klemmbacken (2, 3) (2', 3'), die in der Arbeitsposition (S) jeweils mit zwei Anschlüssen einer elektrischen Stromquelle verbunden sind, um das Trennschweißen durchführen zu können, und eine zweite Gruppe von Klemmbacken (20, 30) (20', 30') aufweist, die in der Lage sind, einen Laserbrenner in Querrichtung parallel zu den zu schweißenden Rändern zu führen, nachdem diese in Kontakt miteinander gebracht wurden.
Stumpfschweißmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken der ersten Gruppe von Klemmbacken (2, 3) (2', 3'), die für das Trennschweißen ausgebildet sind, jeweils ein bewegbares Teil zur Befestigung an der Klemmvorrichtung (12, 13) (12', 13') aufweisen, welches auf der Seite des zu schweißenden Randes durch eine Lippe verlängert ist, welche ausreichend dick ist, um das Aufbringen eines Schmiededrucks zwischen den zu schweißenden Rändern zu ermöglichen, und daß die Klemmbacken der zweiten Gruppe (20, 30) (20', 30'), die für das Laserschweißen ausgebildet sind, jeweils ein bewegbares Teil zur Befestigung an der Klemmvorrichtung (12, 13) (12', 13') aufweisen, welches auf der Seite des zu schweißenden Randes durch einen Schnabel (38) verlängert ist, welcher sich so nahe wie möglich an den zu schweißenden Rand erstreckt, um das Band während des Trennens über dessen gesamte Breite zu halten, wobei der Schnabel (38) ausreichend dünn ist, um den Durchgang einer Laserstrahl-Schweißvorrichtung (L) zu ermöglichen.
Verfahren zum Stumpfschweißen zweier Metallbänder (M1, M2), die sich hintereinander in längsgerichteter Laufrichtung (x'x) bewegen, wobei sie in eine Schweißmaschine laufen, welche zwei Halteelemente (11, 11') aufweist, die an einem festen Gestell (1) bzw. einem bewegbaren Gestell (1') angebracht sind, welches in bezug auf das feste Gestell in Längsrichtung verschiebbar ist, wobei jedes Halteelement zwei Klemmbacken (2, 3) (2', 3') aufweist, die über bzw. unter einer im wesentlichen horizontalen Bewegungsebene der Bänder angeordnet und jeweils bewegbar an zwei Klemmvorrichtungen (12, 13) (12', 13') angebracht sind, die in bezug zueinander zwischen einer beabstandeten Position und einer Klemmposition der Klemmbacken vertikal bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißen der beiden aufeinanderfolgenden Bänder nach dem einen oder dem anderen von mindestens zwei unterschiedlichen Schweißmodi in Abhängigkeit von der Art und/oder der Dicke der Bänder durchgeführt wird, und daß zumindest zwei Gruppen von jeweils für einen der Schweißmodi ausgelegten Klemmbacken, nämlich eine erste Gruppe von Klemmbacken, die betriebsbereit in der Maschine befestigt ist, und eine zweite Gruppe von Klemmbacken, die neben der Maschine in Reserve vorgesehen ist, derart angeordnet werden, daß bei einem Wechsel des Schweißmodus die erste Gruppe von Klemmbacken, die zuvor für das Schweißen nach einem ersten Schweißmodus verwendet wurde, von der Maschine entfernt und unmittelbar durch die zweite Gruppe von Klemmbacken ersetzt werden kann, die für den zweiten Schweißmodus ausgelegt ist.
Stumpfschweißverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Austauschen der Klemmbacken in der beabstandeten Position der Klemmvorrichtungen durch gleitendes Verschieben der Klemmbacken über bzw. unter der Bewegungsebene des Bandes und ohne Kontakt mit diesem derart erfolgt, daß bei einem Wechsel des Schweißmodus zwischen dem stromabwärtigen Ende eines ersten Bandes und dem stromaufwärtigen Ende eines zweiten Bandes das Zurückziehen der ersten Gruppe von Klemmbacken, die für den vorhergehenden Schweißmodus ausgelegt ist, und das Plazieren der zweiten Gruppe von Klemmbacken, die für den folgenden Schweißmodus ausgelegt sind, während des Endes des Abwickelns des ersten Bandes und ohne Anhalten der Bewegung desselben erfolgt.
Stumpfschweißen nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wechseln des Schweißmodus die erste Gruppe von Klemmbacken (2, 3, 2', 3'), die für den vorhergehenden Schweißmodus ausgelegt ist, von der Maschine (S) zurückgezogen und auf ein erstes Wartegestell (E) verfahren wird, das auf einer ersten Seite der Maschine (S) angeordnet ist, und daß die zweite Gruppe von Klemmbacken (20, 30, 20', 30'), die für den folgenden Schweißmodus ausgelegt ist, von einem zweiten Wartegestell (B), das zuvor in Reserve auf der zweiten Seite der Maschine (S) angeordnet war, in die Maschine (S) verfahren wird.