SE506294C2 - Anordning för sammanfogning av två av plåt framställda arbetsstycken - Google Patents

Description

506 294 2 Genom US-4,947,462 är det tidigare känt en anordning av den inledningsvis nämnda typen. Anordningen enligt denna patent- skrift är utformad för skarvning av rör ände mot ände. Genom att arbetsstycket är upptaget invändigt i spolen ges gynn- samma elektriska/magnetiska förhållanden men spolen måste måttanpassas helt och hållet efter de arbetsstycken, som skall svetsas.

Tillämpning av den teknik som visas i den berörda amerikanska patentskriften kan därför icke ske vid sammanfogning av plåtämnen där foglängderna kan vara avsevärda, upp mot 1 m eller mer. Vidare skulle stora problem uppstå vid fogens ändar då det i arbetsstyckenas där belägna hörnområden skulle vara ytterst svårt att uppnå tillräckligt stor strömtäthet.

Det är också tidigare känt en variant av motståndssvetsning där elektriska kontakter är direkt anslutna till arbets- styckena vid motstående ändar av fogen och på båda sidor av denna. För att koncentrera strömbanorna till bandformade områden utefter fogen används högfrekvent ström, som också passerar genom en ledare, vilken är anordnad parallellt med och utefter fogen på kort avstånd från denna.

Denna svetsmetod ger god svetskvalitet ända ut i fogens ändområden men erbjuder avsevärda praktiska problem p g a kravet på god elektrisk kontakt direkt med arbetsstyckena.

Dessa problem är speciellt stora när arbetsstyckena inte har exakt samma bredd eller när de är olika tjocka eller har olika ytbeläggning.

PROBLEMSTÄLLNING Den föreliggande uppfinningen har till ändamål att åstadkomma en anordning av den inledningsvis nämnda typen, vilken anord- ning är utförd på ett sådant sätt att den med god kvalitet, hög produktivitet och till rimliga kostnader förmår samman- foga plåtdetaljer i en stumfog även om plåtdetaljerna har olika tjocklek eller är ytbelagda. Uppfinningen har vidare 506 294 3 till ändamål att åstadkomma en anordning som ger fullgod svetskvalitet ända ut i fogens ändområden. Slutligen har uppfinningen till ändamål att åstadkomma en anordning där en och samma induktionsanordning kan användas till ett flertal på olika sätt utformade arbetsstycken och där induktions- anordningen är utförd för lång livslängd och värmepåverkan av arbetsstyckena endast inom en mycket smal zon.

PROBLEMLÖSNING Den till grund för uppfinningen liggande målsättningen uppnås om den inledningsvis antydda anordningen kännetecknas därav att de lägesfixerande organen är anordnade utan elektrisk ledningsförbindelse med den första ledaren, att de undre lägesfixerande organen har ett par undre skenor, som är 'framställda av icke-magnetiskt material med god elektrisk ledningsförmåga, att de övre lägesfixerande organen har ett par övre skenor, som är framställda av icke-magnetiskt material med god elektrisk ledningsförmåga varvid minst ett av paren av skenor är elektriskt anslutet till plåtarna för att fungera som strömbanor för säker kortslutning av de virvelströmmar, som av induktionsanordningen åstadkommas i fogområdet.

I en föredragen utföringsform gäller lämpligen också att det övre paret skenor är elektriskt anslutet till plåtarna.

I en annan föredragen utföringsform gäller lämpligen att båda paren skenor är elektriskt anslutna till plåtarna.

Ytterligare fördelar uppnås om uppfinningsföremålet även ges ett eller flera av särdragen enligt patentkraven 4-15.

SAMANSTÄLLNING ÖVER RITNINGSFIGURER Uppfinningen skall nu beskrivas närmre under hänvisning till bifogade ritningar. På dessa visar: ' 506 294 4 fig 1 en vertikal sidovy, delvis i tvärsnitt, genom anord- ningen enligt uppfinningen, fig 2 ett vertikalt deltvärsnitt genom den del av anord- ningen enligt fig 1 där arbetsstyckenas fogområde befinner sig, och fig 3 ett vertikalt tvärsnitt genom en induktionsspole, som används i anordningen enligt fig l.

FOREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I fig l avser hänvisningsbeteckningen 1 ett stativ till upp- finningsföremålet. I stativet är det på lämpligt sätt anord- nat två uppstödningsbord 2 resp 3 för de plåtar 4 resp 5 som _ skall svetsas. Det framgår härvid att plåtarna 4 och 5 kan ha olika tjocklek och fogen mellan dem är vinkelrät mot ritning- ens plan och kan ha en betydande längd, uppåt l m eller mera.

Uppfinningsföremålet är emellertid utformat för att med lika stora fördelar kunna användas för svetsning även av lika tjocka plåtar 4 och 5. I figurerna illustreras detta alter- nativ i fig 2.

Mot varandra vända kanter på borden 2 och 3 har lägesfixe- rande organ 6 resp 7 för lägesfixering av plåtarna 4 och 5 under svetsningsförloppet. Ett av borden, i den visade ut- föringsformen bordet 2, är rörligt och är förbundet med en matningsanordning för att kunna mata plåten 4 mot plåten 5 under själva svetsningsförloppet. Matningslängden är härvid liten och ligger i storleksordningen någon eller några tion- dels mm upp till någon mm. En induktionsspole 8 är anordnad över mot varandra vända kanter på borden 2 och 3 och är buren i en slidstyrning 9 varigenom den är höj- och sänkbar från det i fig l visade overksamma läget till ett läge omedelbart intill och över plåtarna 4 och 5 när dessa svetsas. Avståndet mellan induktionsspolens 8 mot plåtarna vända yta och plåtar- na skall under svetsningsförloppet vara så litet som möjligt tso6 294 5 eftersom man kan förvänta sig att verkningsgraden avtar ungefärligen med kvadraten på avståndet. I praktiken ligger avståndet därför från några tiondels mm upp till några mm.

Induktionsspolen är ansluten till en källa för högfrekvent ström varigenom den kommer att generera ett högfrekvent växelfält, som i arbetsstyckena inducerar svetsströmmen. lnduktionsspolen och strömkällan är elektriskt skilda från arbetsstyckena varigenom kravet på en god elektrisk kontakt med dessa är eliminerat.

Induktionsspolen 8 är såsom antytts ovan höj- och sänkbar i slidstyrningen 9 under inverkan av en icke närmre specifi- cerad drivanordning, vilken dock för sin drivning innefattar en cylinderenhet 10. Drivanordningen innefattar vidare en _ kopplingsstång ll, som via ett länkage är anordnad att dra ned ett stopporgan 12, som sträcker sig upp mellan plåtarna 4 och 5 i fig 1 för plåtarnas inriktning till korrekta lägen.

Vid nedföring av induktionsspolen 8 är därför denna mekaniskt hopkopplad med stopporganet 12 så att stopporganet föres undan i riktning nedåt samtidigt som induktionsspolen 8 sänkes till svetsningspositionen omedelbart över fogen mellan plåtarna 4 och 5.

För ansättning mot plåtarnas 4 och 5 ovansidor är det anord- nat övre lägesfixerande organ 13 och 14. De lägesfixerande organen 13 och 14 är rörligt uppbängda på ett sådant sätt att de kan sänkas till anliggning mot plåtarnas 4 och 5 ovansidor så att plåtarna hålles lägesinriktade i korrekt läge i fogom- rådet. Vidare är åtminstone det ena lägesfixerande organet 14 anordnat på ett sådant sätt att det kan följa plåten 4 och bordet 2 i dess matningsrörelse under själva svetsningsför- loppet. V I fig 2 visas i större skala de lägesfixerande organen 6, 7 och 13, 14 samt de varandra i en fog 15 mötande plåtarna 4 och 5. Vidare är den vertikala rörelsebana, som induktions- spolen 8 kan beskriva antydd med dubbelpilen 16. 506 294 6 De i fig 2 i snitt visade borden 2 och 3 har längs sina mot varandra vända kanter i urtag anordnade, längs och före- trädesvis parallellt med fogen 15 anordnade skenor 17 och 18, vilka består av material med god elektrisk ledningsförmåga.

För att hälla uppvärmningen av skenorna 17 och 18 sä låg som möjligt är det fördelaktigt att de är framställda av icke- magnetiskt material. Skenorna 17 och 18 saknar ledningsför- bindelse med induktionsspolen 8 och i denna ingående ledare samt strömkällan. Företrädesvis är skenorna 17 och 18 elekt- riskt förbundna med plätarna 4 och 5 genom att plàtarna härt pressas mot dem. Härigenom ökas strömtätheten i plätarnas hörnområden vid fogens 15 ändar.

De lägesfixerande organen 13 och 14 på ovansidan av borden 3 resp 2 har balkar 19 resp 20, vilka är làngsträckta och V sträcker sig utefter hela fogen 15. Härigenom är balkarna 19 och 20 med sina längdriktningar vinkelräta mot ritningens plan och har fästen dels för de länkage, medelst vilka de är upphängda i anordningens stomme 1 och dels för manöverarmar medelst vilka de är ansättbara i riktning nedåt mot plätarna 5 resp 4.

Pä sina mot varandra vända kanter har balkarna 19 och 20 i ansatser infällda, längsgående bärdelar 21 resp 22 i vilka skenor 23 resp 24 är anordnade i motsvarande falsar. Skenorna 23 och 24 motsvarar de undre skenorna 17 resp 18 och kan ha samma tvärsnittsform som dessa.

I elektriskt och magnetiskt hänseende är skenorna 23 och 24 utförda på samma sätt som skenorna 17 och 18.

Genom att på det visade sättet plätarna 4 och 5 är inspända mellan skenorna 18 och 24 resp 17 och 23 kommer dessa par av skenor att fungera som strömbanor vilkas längdriktningar är parallella med fogen 15. Härigenom uppnås en säker kortslut- ning av de virvelströmmar, som åstadkommes i fogområdet under inverkan av induktionsspolen 8. Vidare ökas strömtätheten ute i plàtarnas hörnområden vid fogens 15 motsatta ändar. 506 294 7 Bärdelarna 21 och 22 kan lämpligen ha kanaler 25 för cirkule- ring av kylvatten eftersom det p g a strömmen i skenorna sker en viss värmeutveckling och även värme tillföres genom led- ning och strålning. Pä motsvarande sätt kan även de undre skenorna 17 och 18 vara anordnade i anslutning till lämpliga kylvattenkanaler.

I fig 3 visas ett vertikalt snitt genom induktionsspolen 8, plätarna 4 och 5 i området för fogen 15 samt de lägesfixe- rande organen 17 och 18 samt 23 och 24. Det framgår att in- duktionsspolen 8 har en första ledare 26 vars längdriktning är parallell med fogen 15. Ledaren 26 är utförd av metall med god elektrisk ledningsförmága och har en rörprofil med en invändig kylkanal 27. Tvärsnittsformen för den första ledaren 26 är sådan att tvärsnittet avsmalnar i riktning mot fogen.

Härvid är tvärsnittet ungefärligen triangulärt eller spetsigt parallelltrapetsformat sä att tvärsnittet får en spets eller en smal yta 28 vänd mot fogen 15.

Omkring den första ledaren 26 sträcker sig ett magnetfälts- ledande organ 29, vilket är framställt av ett ferromagnetiskt material och vilket har formen av en längsträckt profilkropp, som sträcker sig utefter hela ledarens 26 längd och som har ett C-, U- eller hästskoformigt tvärsnitt för att tresidigt omge ledaren 26.

Det magnetfältsledande organet bestar av ett kompositmaterial innehållande smä ferromagnetiska partiklar, vilka är samman- hállna av ett elektriskt isolerande bindemedel varigenom hindras uppkomsten av virvelströmmar i materialet. Dt mag- netfältsledande organet har därför funktionen av en järn- kärna, som leder magnetfältet frän omrâdet vid den frän fogen 15 vända sidan av den första ledaren 26 fram till det område, där den första ledarens smala yta 28 är belägen. Merparten av induktionsspolens 28 magnetfält kommer säledes att vara koncentrerad till en smal, bandformad zon parallellt med fogen 15. 506 294 8 Kärnans 29 mot plåtarna 4 och 5 vända ytor är i huvudsak plana och ligger i samma plan som den första ledarens 26 smala yta 28. Bredden på dessa mot plåtarna vända ytor kan vara ungefärligen lika stor.

Vid sina motsatta ändar är den första ledaren 26 böjd uppåt från fogen 15 och förenad med en andra ledare 30 vilken även denna är utförd av ett rörmaterial så att den har en invändig kylvattenkanal 31. Den andra ledaren 30 har ett avbrott där dess varandra mötande ändar är anslutna till en strömkälla för högfrekvent växelström. Genom den beskrivna utformningen av induktionsspolen 8 kommer denna sålunda att bestå av ett enda varv med en genomgående kylvattenkanal 27 och 31 där huvudparten av detta varv består av de två långsträckta med varandra ungefärligen parallella ledarna 26 och 30.

För att minska strömningsmotståndet i kylvattenkanalerna 27 och 31 totalt sett i spolen 8 är det lämpligt att den andra ledaren 30 har större area och därmed också större kylvatten- kanal 31 än vad som är möjligt för den första ledaren 26.

De båda ledarna 26 och 30 är såsom antytts anordnade med längdriktningarna parallella. Ett plan genom de båda ledarnas längdriktningar kommer vidare att innehålla fogen 15 eller att vara parallellt med denna.

Mellan de båda ledarna 26 och 30 är det anordnat ett distans- organ 32 av icke-magnetiskt och elektriskt isolerande mate- rial. Vidare har induktionsspolen 8 ett yttre, hophållande organ 33 i form av ett värmetåligt, elektriskt isolerande och icke-magnetiskt material, som kan vara lindat omkring de båda ledarna och det magnetfältsledande organet 29. Detta hophål- lande organ 33 behöver icke sträcka sig utöver hela induk- tionsspolens B längd utan kan ha formen av lindningar, som är gjorda med jämna mellanrum och som mot varandra spänner ledarna 26 och 30. 506 294 9 Induktionsspolen 8 har en längd utefter fogen 15 för att täcka in den maximala bredd pà arbetsstycken som kan svetsas i uppfinningsföremalet.

Trots att skenorna 17, 18 och 23, 24 ätminstone sträcker sig utefter hela fogens 15 längd och är elektriskt anslutna till plátarna 4 och 5 kan det i vissa fall vara svart att få till- räckligt hög temperatur i plátarnas 4 och 5 hörnomràden vid fogens ändar. För att eliminera dessa problem är det vid fogens 15 ändar anordnat organ för extra energitillförsel till plätarna, företrädesvis i form av pä plàtarnas ändersida anordnade kantspolar, vilka är anslutna till en högfrekvent strömkälla så att de i plátarna förstärker de inducerade strömmarna i plàtarnas hörnomràde. Dessa kantspolar har en övre, närmast plätarna belägen ledare med en motsvarighet till det ovan beskrivna magnetfältsledande organet. Längden för dessa kantspolar i fogens 15 längdriktning räknat är relativt kort och lämpligen är kantspolarna upphängda pà ett sådant sätt att de kan skjutas i längdriktningen för fogen 15 varigenom de kan placeras i beroende av bredden för arbets- styckena.

I elektriskt hänseende är kantspolarna och induktionsspolen 8 kopplade i serie med varandra eller åtminstone arrangerade sa att strömmen genom kantspolarna är proportionell (före- trädesvis lika stor som) mot strömmen genom spolen 8.

Uppfinningen kan modifieras inom ramen för bifogade patent- krav.

Claims (15)

506 294 10 P A T E N T K R A V

1. Anordning för sammanfogning i en fog av tvä av plät framställda arbetsstycken (4, 5) genom induktiv upphettning av dessa innefattande undre och övre organ (6, 7, 13, 14) för lägesfixering av arbetsstyckena (4, 5) i ett fogomràde (15) samt en till en strömkälla anslutbar, för upphettning av arbetsstyckena avsedd induktionsanordning (8) med en första ledare (26), vilken sträcker sig utefter och intill fogen (15), k ä n n e t e c k n a d därav, att de läges- fixerande organen (6, 7, 13, 14) är anordnade utan elektrisk ledningsförbindelse med den första ledaren (26), att de undre lägesfixerande organen (6, 7) har ett par undre skenor (18, 17), som är framställda av icke-magnetiskt material med god elektrisk ledningsförmäga, att de övre lägesfixerande organen (13, 14) har ett par övre skenor (23, 24), som är framställda av icke-magnetiskt material med god elektrisk ledningsförmäga varvid minst ett av paren (23, 24 resp 17, 18) av skenor är elektriskt anslutet till plátarna (4, 5) för att fungera som strömbanor för säker kortslutning av de virvelströmmar, som av induktionsanordningen (8) àstadkommes i fogomrädet.

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att det övre paret skenor (23, 24) är elektriskt anslutet till plàtarna (4, 5).

3, Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att bada paren skenor (23, 24 resp 17, 18) är elek- triskt anslutna till plàtarna (4, 5).

4. Anordning enligt nagot av kraven l-3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att skenorna (17, 18, 23, 24) vid sina mot plàtarna (4, 5) vända kanter har mot fogen (15) utskju- tande partier.

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den första ledaren (26) har ett tvärsnitt, som avsmalnar i riktning mot fogen (15). i 506 294 ll

6. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t eïc k n a d därav, att den första ledarens (26) mot fogen avsmalnande parti sträcker sig ner mellan de övre skenornas (23, 24) mot fogen (15) utskjutande partier.

7. Anordning enligt nagot av kraven 1-6, k ä n n e ~ t e c k n a d därav, att induktionsanordningen (8) innefat- tar en spole med en med den första ledaren (26) i huvudsak parallell andra ledare (30) och att ett plan genom centrum- linjer till dessa ledare innehåller eller är parallellt med fogen (15).

8. Anordning enligt nagot av kraven 1-7, k ä n n e t e c k- n a d därav, att det C-, U-, eller hästskoformigt omkring den första ledaren (26) är anordnat ett av ferromagnetiskt I material framställt magnetfältsledande organ (29).

9. Anordning enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att det magnetfältsledande organet (29) pà sina skänk- lar har ändytor, vilka är belägna pà ömse sidor om den första ledarens (26) mot fogomràdet (15) vända yta (28) samt unge- färligen belägna i samma plan som denna.

10. Anordning enligt kravet 8 eller 9, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det magnetfältsledande organet (29) sträc- ker sig utefter väsentligen hela längden av den första leda- ren (26) och har sin öppna ände vänd mot fogomrädet (15).

ll. Anordning enligt något av kraven 8-10, k ä n n a - t e c k n a d därav, att det magnetsfältsledande organet (29) med ett parti befinner sig mellan den första (26) och andra (30) ledaren.

12. Anordning enligt nagot av kraven 8-ll, k ä n n e - t e c k n a d därav, att det magnetfältsledande organet (29) sträcker sig ner mellan de övre skenornas (23, 24) mot fogen (15) utskjutande partier. 506 294 12

13. Anordning enligt nagot av kraven 7-12, k ä n n e - t e c k n a d därav, att det mellan den första (26) och den andra (30) ledaren är anordnat ett distansorgan (32) av icke- magnetiskt och elektriskt isolerande material och att det omkring ledarna, åtminstone utefter en del av deras längd, är anordnat ett hophállande material (33).

14. Anordning enligt nagot av kraven 1-13, k å n n e - t e c k n a d därav, att induktionsanordningen innefattar vid motsatta ändar av fogomràdet (15) anordnade kantspolar, vilka har med den första ledaren (26) parallella ledare pá fogomràdets motsatta sida.

15. Anordning enligt kravet l0, k ä n n e t e c k n a d därav, att kantspolarna och spolen (8) med den första ledaren (26) är anordnade i serie.