DE20105725U1 - Mitlaufende Andrückvorrichtung zum Aufeinanderspannen zweier oder mehrerer Bleche - Google Patents

Description

Krupp Drauz Ingenieurbetrieb GmbH 2103

Zeißigstraße 12

09337 Hohenstein-Ernstthal

Mitlaufende Andrückvorrichtung zum Aufeinanderspannen zweier oder mehrerer Bleche

Die Erfindung betrifft eine mitlaufende Andrückvorrichtung zum Aufeinanderspannen zweier oder mehrerer Bleche mit flanschähnlichen Querschnitten für das Verschweißen mittels Hochenergie-Schweißstrahl.

Bei bekannten mitlaufenden Andrückvorrichtungen zum Aufeinanderspannen von Blechen sind am Brenner eines Schweißgerätes zwei Stützen befestigt. Die eine Stütze endet oberhalb der zu spannenden Bleche und trägt auf einem waagerechten Bolzen eine frei drehbare Andrückrolle. Die Kontaktf lache der Andrückrolle am zu spannenden Blech liegt unmittelbar neben der Schweißstelle. Die zweite Stüt2e ragt bis unterhalb der zu spannenden Bleche und trägt in gleicher Art eine Andrückrolle wie die erste Stütze. Deren Kontaktf lache am zu spannenden Blech liegt deckungsgleich zur Kontaktf lache der oberen Andrückrolle.

Entweder die obere oder die untere Andrückrolle wird mit der gewünschten Spannkraft belastet.

Diese Lösung ist zum Verschweißen ebener Bleche geeignet. Beim Verschweißen von Blechen mit flanschähnlichen winkligen Querschnitten muss der Schweißstrahl zwischen den senkrechten Schenkel des zu verschweißenden Bleches und die Stirnseite der Andrückrolle gebracht werden. Das führt zu einem großen Abstand der Kontaktflächen der Andrückrollen vom senkrechten Schenkel des zu verschweißenden Bleches und damit zu einem ungenügenden Spannergebnis. Dadurch werden insbesondere bei der Verwendung von hochenergetischen Schweißverfahren, wie Laser oder Elektronenstrah I, unbefriedigende Schweißnähte erzielt. Beim Verschweißen von beschichteten Blechen kann die verdampfende Beschichtung nicht entweichen. Somit sind dafür die bekannten Andrückvorrichtungen nicht geeignet. Schließlich ist durch die Andrückrolle die wirtschaftliche Herstellung einer Schutzgaszone an der Schweißstelle unmöglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, gattungsgemäße mitlaufende Andrückvorrichtungen zum Aufeinanderspannen zweier oder mehrerer Bleche dahingehend zu verbessern, dass ein Aufeinanderspannen von zwei oder mehreren Blechen mit flanschähnlichen Querschnitten sehr nahe der senkrechten Wände erfolgt und der Schweißstrahl auf die freie Fläche des flanschähnlichen Querschnitts gerichtet ist. Dadurch sollen Voraussetzungen für das Entweichen der beim Schweißen verdampfenden Blechbeschichtungen geschaffen werden können. Weiterhin soll eine wirtschaftliehe Herstellung einer Schutzgaszone erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Schut z^ansP^ruchs 1 gelöst. Die Merkmale der $chut z^sprCi^e 2 bis 9 sind vorteilhafte Ausgestaltungen. Durch die Verwendung einer schräggestellten, an der Schweißoptik des Schweißgerätes frei drehbaren Hülse als Andrückelement wird der Schweißstrahl durch den Innenraum der Hülse geführt und so geneigt, dass er nahe der inneren Mantelfläche der Hülse aus dieser austritt. Dadurch kann die Kontaktfläche der Hülse mit dem zu spannenden Blech sehr nahe an die senkrechte Wand des Blechprofils gelegt werden. Ebenfalls dadurch ist der Schweißstrahl und die durch, ihn erzeugte Schweißnaht sehr nahe zur senkrechten Wand des Blechprofils verschoben. Die flanschähnlichen Blechprofilteile können dadurch in ihrer Breite erheblich reduziert sein. Durch die Einleitung des Schutzgases in die Hülse wird an der Schweißstelle eine homogene Schutzgaszone erzielt. Die Anordnung der Kontaktf lache der Hülse nahe der senkrechten Wand des Blechprofils macht die äußeren Kanten der flanschähnlichen BlechprofiItei Ie während des Schweißvorganges zugängig. Dadurch kann eine Messerrolle angeordnet werden, deren Schneide die Kanten keilförmig auseinanderdrückt und dadurch die Entgasung der Schweißnaht vom verdampften Beschichtungsmateria I ermöglicht. Die mitlaufende Andrückvorrichtung ist für unterschiedliche Blechprofile vielseitig verwendbar. Die Bleche können auf einer festen Unterlage aufgelegt werden. Durch die Verwendung einer Rolle oder Hülse an einem Ausleger wird mit dieser gegengehalten und es können freistehende Blechprofile, wie zum

Beispiel Kfz-Karosserien verschweißt werden. ALs Schweißverfahren sind insbesondere Hochenergieverfahren

wie Laser oder Elektronenstrahl vorteilhaft anwendbar.

In den Zeichnungen ist die Erfindung an drei Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigen

Fig.1 eine Andrückvorrichtung mit fester Auflage, Fig.2 eine Andrückvorrichtung mit Ausleger und Rolle und Fig.3 eine Andrückvorrichtung mit Ausleger und Hülse sowie Messerrolle.

Am Gehäuse 1 einer Schweißoptik 2 eines nicht dargestellten Schweißgerätes ist eine Platte 3 befestigt, die ein Lagergehäuse 4 eines Wälzlagers 5 trägt (Fig.1). In der Bohrung des Wälzlagers 5 ist eine konisch geformte Hülse 6 geklemmt. Das Lagergehäuse 4 des Wälzlagers 5 ist so schräg auf der Platte angebracht, dass die Drehachse 7 des Wälzlagers 5 die Achse 8 des aus der Schweißoptik 2 austretenden Schweißstrahles 9 unter einem Winkel von 10-20 Grad schneidet. Die freie Stirnseite 10 der Hülse 6 liegt somit mit einem gleich großen Freiwinkel von 10-20 Grad auf die ebene Flanschfläche 11 des oberen zu verschweißenden winkligen Werkstücks 12 auf. Bündig mit der freien Kante der Flanschfläche 11 liegt darunter ein ebenes Blech 13 auf einer stationären Auflage 14. Diese ist unterhalb der Schweißstelle mit einem Durchbruch 15 versehen.

Der Kegelwinkel des Konus der Hülse 6 ist so gewählt, dass die zum Werkstück 12 zeigende Mantelfläche des Konus der Hülse 6 senkrecht verläuft. Die freie Stirnseite 10 der Hülse 6 ist im Querschnitt gesehen ballig geformt, wodurch die Stirnseite 10 punktförmig auf dem Werkstück 12 aufliegt.

Da die Hülse 6 die Schweißoptik 2 umschließt, verläuft der

Schweißstrahl 9 innerhalb der Hülse 6. Er ist so eingestellt, dass er an der freien Stirnseite 10 der Hülse 6 sehr nahe der inneren Mantelfläche der Hülse 6 aus dieser austritt und dort auf die Oberfläche des Werkstücks 12 auftrifft. Da zwischen Schweißstrahl 9 und dem senkrechten Schenkel des winkligen Werkstücks 12 nur die Hülse 6 mit ihrer geringen Wandstärke

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angeordnet ist, kann die Schweißnaht auf der FLanschfLache 11 sehr nahe zum senkrechten Schenket des winkligen Werkstücks ausgeführt werden. Da das Gehäuse 1 der Schweißoptik 2 durch den Arm eines nicht dargestellten Roboters bewegt wird, drückt dieser die freie Stirnseite 10 der Hülse 6 gegen die Flanschfläche 11 des Werkstücks 12 und wälzt die Stirnseite 10 bei der Vorschubbewegung auf dem Werkstück 12 ab. Dadurch werden immer an der Schweißstelle die zu verschweißenden Werkstücke 12;13 mit dem gewünschten Druck zusammengedrückt. Damit sind die geometrischen Voraussetzungen für eine qualitativ hochwertige Schweißnaht geschaffen, die eine minimale Flanschbreite benöt igt.

In Fig.2 ist eine Ausführungsform der Andrückvorrichtung dargestellt, die für Blechprofile vorteilhaft ist, die nicht gegen eine feste Unterlage 15 gedrückt werden können. Es handelt sich dabei vorzugsweise um Blechprofile, die frei im Raum gehalten und so verschweißt werden. Das könnten beispielsweise Rohbaukarosserien für Kraftfahrzeuge sein. Bei dieser Ausführungsform ist in gleicher Art wie in Fig.1 am Gehäuse 1 der Schweißoptik 2 eine konisch geformte Hülse 6 gelagert, deren freie Stirnseite 10 auf die Flanschfläche 16 des oberen Werkstücks 17 aufliegt. Gegen die Flanschfläche des unteren Werkstücks 19 ist gegenüber der Anlägeste I te der Hülse 6 eine frei drehbar gelagerte Rolle 20 angelegt. Diese Rolle 20 ist drehbar auf einem Bolzen 21 gelagert, der am Ende eines Armes eines doppeLarmigen Hebels 22 befestigt ist. Am Ende des anderen Armes des doppe larmigen Hebels 22 ist die Kolbenstange 23 eines nicht dargestellten pneumatischen Arbeitszylinders angelenkt. Etwa in der Mitte des doppelarmigen Hebels 22 ist dieser um einen Bolzen 24 schwenkbar am Ende eines an der Platte 3 befestigten Auslegers 25 gelagert. Um die Andrückeinrichtung mit den Flanschen 16;18 der Werkstücke 17;19 in Kontakt zu bringen, wird die Rolle 20 durch den pneumatischen Arbeitszylinder nach unten geschwenkt. Durch programmierte Roboterbewegungen wird danach die Schweißoptik mit der sie umschließenden Hülse 6 in Arbeitsposition gebracht. Nach Erreichen der Arbeitsposition schwenkt der Arbeitszylinder die Rolle 20 gegen die Ftanschf lache 18 des

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unteren BLeches 19 und drückt die RoLLe 20 mit voreingesteIL-tem Druck an. Mit Beginn der Vorschubbewegung der Schweißoptik 2 durch den Roboter erzeugt der nun wirksame Schweißstrah L eine fortLaufende Schweißnaht.

Die Ausführungsform der Andrückvorrichtung in Fig.3 ist von der der Fig.2 abgeLeitet. An StelLe der RoLLe 20 ist eine konisch geformte HüLse 26 am freien Ende des einen Armes des doppeLarmigen Hebels 22 in gleicher Weise gelagert wie die konische HüLse 6 an der Schweißoptik 2. In die Hülse 6 an der Schweißoptik 2 mündet die nicht dargestellte Zuleitung für Schutzgas. Insbesondere für das Schweißen von beschichteten Blechen ist es erforderlich, die beim Schweißen verdampften Schichten von der Naht abzuführen. Zu diesem Zweck ist im Schweißbereich in der Ebene zwischen den beiden Flanschen 16;18 der zu verschweißenden Bleche 17;19 eine Schneide 27 einer umlaufenden Messerrolle 28 vorgesehen. Die Messerrolle 28 ist auf einem BoLzen 29 eines gabelförmigen Hebels 30 gelagert. Der Hebel 30 ist federnd an einem Ausleger 31 angelenkt, der an der Platte 3 befestigt ist. Die Federwirkung vermeidet eine Überbestimmung der Schneide 27 der MesserrolLe 28. Der kleine Winkel von 5 bis 15 Grad an der Schneide 27 dient der Schaffung eines keilförmigen Spaltes zwischen den Flanschen 16;18 der zu verschweißenden Bleche 17;19, um das druckLose Entweichen des dampfförmigen BeschichtungsmateriaLs zu ermögLichen. Dadurch gelangen nur geringe Mengen des Beschichtungsmateria Is in die Schweißnaht.

Die einzelnen Elemente der beschriebenen Ausführungsformen können wechselweise miteinander kombiniert werden, um die Andrückvorrichtung an die unterschiedLichen Formen der zu verschweißenden Werkstücke und deren Material anzupassen. Es sind auch unterschiedliche Schweißverfahren wie Laser, Elektronenstrahl oder andere hochenergetische Verfahren anwendbar.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Gehäuse

2 Schweißoptik

3 Platte

4 Lagergehäuse

5 Wä Iz lager

6 Hülse

7 Drehachse

8 Achse

9 Schweißstrahl

10 freie Stirnseite

11 Flanschfläche

12 Werkstück

13 Blech

14 Auf lage

15 Durchbruch

16 Flanschf lache

17 Oberes werkstück

18 Flanschfläche

19 unteres Werkstück

20 Rolle

21 Bolzen

22 doppe larmiger Hebel

23 Kolbenstange

24 Bolzen

25 Ausleger

26 Hülse

27 Schneide

28 Messerro lie

29 Bolzen

30 Hebel

31 Ausleger

Claims (9)

1. Mitlaufende Andrückvorrichtung zum Aufeinanderspannen zweier oder mehrerer Bleche mit flanschähnlichen Querschnitten für das Verschweißen mittels Hochenergie- Schweißstrahl, dadurch gekennzeichnet, dass, eine Schweißoptik (2) eines Schweißgerätes umschließend, an dieser eine konisch ausgebildete Hülse (b) um eine Achse (7) frei drehbar gelagert ist, die um einen Winkel zur Achse (8) des Schweißstrahles (9) so geneigt ist, dass die Achse (8) des Schweißstrahles (9) nahe der inneren Mantelfläche der Hülse (6) aus dieser austritt, wobei die freie Stirnseite (10) des Konus der Hülse (6) an einer Stelle neben dem Schweißstrahl (9) auf den zu verschweißenden Flansch (11) des Werkstückes (12) aufliegt.

2. Mitlaufende Andrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Stirnseite (10) des Konus der Hülse (6) im Querschnitt ballig geformt ist.

3. Mitlaufende Andrückvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verschweißenden Werkstücke (12; 13) auf einer festen Unterlage (14) gelagert sind und die an der Schweißoptik (2) des Schweißgerätes frei drehbare Hülse (b) durch Federdruck gegen den zu verschweißenden Flansch (11) gedrückt wird.

4. Mitlaufende Andrückvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lagerung (3) der Hülse (6) an der Schweißoptik (2) des Schweißgerätes ein bis unterhalb der Hülse (6) ragender Ausleger (25) befestigt ist, an dessen freiem Ende ein Schwenkarm (22) so gelagert ist, dass eine an seinem freien Ende frei drehbare Rolle (20) oder eine schräggestellte Hülse (26) sich unter der Andrückstelle der Hülse (6) befindet und der Schwenkarm (22) gegen die Wirkung einer Feder vom Werkstück (19) entfernt oder durch eine Feder an das Werkstück (19) gedrückt wird.

5. Mitlaufende Andrückvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am der Rolle (20) oder schräggestellten Hülse (26) gegenüberliegenden Ende des Schwenkarmes (22) ein hydraulischer oder pneumatischer Arbeitszylinder angeordnet ist, der so betätigbar ist, dass er entweder den Schwenkarm (22) vom Werkstück (19) entfernt oder die Rolle (20) oder schräggestellte Hülse (26) an das Werkstück (19) drückt.

6. Mitlaufende Andrückvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lagerung (3) der Hülse (6) an der Schweißoptik (2) des Schweißgerätes ein zweiter Ausleger (31) befestigt ist, an dessen freiem Ende ein Hebel (30) federnd angelenkt ist, dessen freies Ende zur Schweißebene gerichtet und als Lagergabel ausgebildet ist, in der frei drehbar eine Messerrolle (28) gelagert ist, deren Schneide (27) zwischen die Flansche (16; 18) der zu verschweißenden Bleche (17; 19) drückbar ist.

7. Mitlaufende Andrückvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eingeschlossene Schneidwinkel der Messerrolle (28) mindestens 5 bis 15 Grad beträgt.

8. Mitlaufende Andrückvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (6; 26) und die Rollen (20) aus einer harten Kupferlegierung bestehen.

9. Mitlaufende Andrückvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hülse (6) eine Zuleitung für Schutzgas mündet.