在使用金属线电极的情况下进行电辊缝焊接的设备和方法

摘要

在用于纵缝焊接罐侧壁(31’)的具有电极辊(8、17)的焊接设备中，在金属线延伸走向中设有三个驱动级(4、10、20)，除了通过电极辊(8、17)的驱动之外，借助这三个驱动级驱动金属线电极(25)。在这种情况下，优选通过这三个驱动级(4、10、20)引起金属线电极(25)的弹性伸长。

说明书

本申请要求2011年5月19日的瑞士专利申请号0863/11的优先权， 其全部内容通过参照合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于进行电辊缝焊接的焊接设备，该焊接设备具有 第一电极辊和第二电极辊，该设备的用于要焊接的物件的焊接路径在这 些电极辊之间穿过延伸并且一个公共的金属线电极在这些电极辊上移 动，该金属线电极在该设备中占据预先确定的延伸走向，其中，第二电 极辊可由自己的驱动装置驱动用于以可调节的额定焊接速度转动。此外， 本发明涉及一种根据权利要求8前序部分所述的方法以及本方法用于辊 缝焊接容器侧壁的一种优选应用。

背景技术

辊缝焊接设备已经公知，并且例如在制造罐侧壁时应用，这也是本 发明的一种优选的应用领域。在进行侧壁焊接时，罐侧壁以高的速度和 彼此相继的侧壁的尽可能小的间距在焊接电极辊之间穿过。开始时仍沿 它的后来的纵焊缝开启的罐侧壁在此在其到焊接区的路径上通过一个所 谓的Z形轨和在焊接区内通过焊接工具闭合，并且以侧壁纵边缘的规定 的重叠被置于焊接区内，在该焊接区内用电极辊进行电阻焊接。一个公 共的金属线电极在各电极辊上移动，该金属线电极被新鲜地从储备辊供 给、而在焊接后作为废料排出。在焊接臂上设置的下电极辊位于要焊接 的罐侧壁的内部中并且不是主动地由自己的驱动装置驱动，而是间接地 通过金属线电极和罐侧壁驱动。位于要焊接的侧壁之外的上电极辊被一 个主动的驱动装置以希望的焊接速度驱动。这样的设备已经公知并且例 如在文献DE 40 31 825 A1中说明。那里，也在图1中可以看到在一个根 据现有技术的焊接设备中的金属线电极的延伸走向。已经表明，焊接质 量，特别是在每分钟数百个侧壁的高的通行速度的情况下，强烈受在下 和上电极辊之间的可能的速度差影响，即使该差很小。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种改进的焊接设备，该焊接设备在大的 焊接速度的情况下也实现高的焊接质量。

该任务通过如下方式解决：除了通过被驱动的电极辊驱动金属线电 极之外，为金属线电极这样地设有三个驱动级，使得第一驱动级在第一 电极辊之前的金属线延伸走向中作用到金属线电极上，第二驱动级在第 一电极辊和第二电极辊之间的金属线延伸走向中作用到金属线电极上， 而第三驱动级在第二电极辊之后的金属线延伸走向中作用到金属线电极 上。

通过为金属线电极的驱动设有三个驱动级，这三个驱动级在金属线 延伸走向中如所要求的那样设置，产生更加恒定的金属线速度并且能够 把在两电极辊之间的速度差减到最小。已经表明，由此能够更好地实现 在缝的侧壁内侧上和在缝的侧壁外侧上的对称的焊接情况并且提高焊接 质量。由此也把沿金属线延伸走向作用到金属线上的金属线拉应力的差 减到最小并且也减小在金属线驱动中的负荷变化。焊接前的金属线轮廓 成型和焊接后的金属线切碎对金属线圈的作用在两电极辊之间显著减 小。此外表明，通过这三个驱动级能达到在彼此相继的侧壁之间的均匀 较小的间距。这得到电极辊的由于间距引起的较小的瞬态振荡。

优选焊接设备如此构造，即，所述三个驱动级中的至少两个驱动级 具有一个公共的驱动马达用于驱动金属线电极。这允许一种简单的结构 和所述三个驱动级对金属线电极的均匀的影响。因此特别优选的是，所 有三个驱动级具有一个公共的驱动马达。可考虑所有对于专业人员知晓 的可控的或者可调的马达、特别是电动机。这些驱动级由焊接设备的控 制器控制。优选，金属线电极的驱动以机械方式这样进行，即，这些驱 动级各具有至少一个驱动辊，该驱动辊由金属线电极部分地或者完全地 缠绕。因此，在驱动级的辊上进行金属线电极的摩擦锁合的驱动。

特别优选的是，各驱动级的驱动辊具有不同的直径，其中，第一驱 动级的驱动辊具有比第二驱动级的驱动辊小的直径，并且特别是另外第 三驱动级的驱动辊具有比第二驱动级的驱动辊大的直径。以这种方式能 够确定金属线电极的金属线拉应力并且能够把金属线拉应力在金属线延 伸走向中的变化借助其中两个驱动级、但优选通过全部三个驱动级保持 得尽可能小。这些驱动级由此能够引起规定的金属线拉应力并且由此引 起金属线电极沿从第一驱动级到第二驱动级和优选直到第三驱动级的金 属线延伸走向的规定的弹性的金属线伸长。该弹性伸长优选规定地在金 属线电极围绕非常小的转向辊被引导的地方引起，否则沿金属线延伸走 向在焊接设备中为使用的辊、特别是转向辊使用比较大的辊直径。这样 优选的是，在第一电极辊之前的金属线延伸走向中、特别是直接在第一 电极辊之前，设有一个使金属线电极转向的辊，该辊的直径在第一电极 辊直径的70％到30％的范围内，并且该辊的直径特别是约为第一电极辊 直径的50％。另外对于所述目的优选的是，在第二电极辊之后的金属线 延伸走向中、特别是直接在第二电极辊之后，设有一个使金属线电极转 向的辊，该辊的直径小于第二电极辊直径的约50％，并且特别是在第二 电极辊直径的40％到20％的范围内。

所述方法通过权利要求8的特征确定，并且具有前面为设备叙述的 优点。

在本方法的一种优选的设计方案中，为影响金属线拉应力，这样对 金属线电极通过驱动级施加影响，使得金属线通过所述三个驱动装置中 的至少两个彼此相继的驱动装置在位于这些驱动装置之间的区域内通过 如下方式弹性伸长，即，第二驱动比第一驱动更快地进行和/或第三驱动 比第二驱动更快地进行。在这种情况下，伸长率优选约为0.5％。

此外可以通过第二驱动装置也对金属线电极与调整的焊接速度成比 例地施加影响，更确切说这样，即，第二驱动装置比焊接速度慢约0.1％ 地驱动金属线电极。

焊接设备的优选的应用或者方法的应用是罐侧壁的纵缝焊接。其中， 通过该焊接设备或者该方法和优选的设计方案可能实现的优点起作用， 因为在具有非常高的节奏的罐焊接的情况下必须产生无错误的和密封的 焊缝。

附图说明

下面根据附图详细说明本发明的实施例。附图中：

图1表示焊接装置的一个示意图，具有焊接设备内的金属线延伸走 向的视图；和

图2表示根据图1的在直线序列中表示的金属线延伸走向，为更好 地说明该金属线延伸走向。

具体实施方式

根据图1和2说明本发明的实施例的结构和功能。图1用两条线粗 略地和示意地表示一个具有彼此相对的电极辊17和8的电阻焊接机或者 焊接设备35。电极辊以电方式与焊接设备的未图示的焊接电流发生器连 接。因此，在电极辊17和8之间存在焊接区，或者说用于要焊接的物体、 优选罐侧壁的焊接路径穿过电极辊之间延伸。另外，图1表示焊接设备 的确定金属线延伸走向的元件。这里图1表示一个视图，其中如此表示 确定金属线延伸走向的元件的布置，就像金属线延伸走向在实际的焊接 设备中可能的那样。而图2表示图1的确定金属线延伸走向的元件的直 线式设置的视图，该视图仅用于解释性说明这些元件沿金属线延伸走向 的顺序而并非如在实际的设备中使用的那样。

这样的焊接设备根据在这里优选的应用用于焊接罐侧壁31’的纵缝。 这些罐侧壁由平的金属板段到一个仅示意表示的所谓的Z形轨31中被倒 圆并且沿该Z形轨向焊接设备的电极辊输送，其中，使仍敞开的侧壁的 纵向棱边重叠。借助未图示的工具、特别是辊圈，该重叠在焊接区域内 精确调整，并且用电极辊焊接该重叠缝。在该优选的应用中的“下”电极 辊8在这种情况下位于罐侧壁内，该“下”电极辊在下面总是被称为第一 电极辊8，而在焊接设备的该应用中的“上”电极辊17位于侧壁之外或者 焊接物品之外，该“上”电极辊在下面称为第二电极辊。该第二电极辊通 过焊接设备的一个受控的或者被调节的驱动装置32被驱动转动，所述驱 动装置在图中仅示意表示并且通过所述驱动装置确定额定焊接速度。这 点为专业人员公知而不必在这里详细说明。同样公知，一个金属线电极 25在这些电极辊上移动，通过该金属线电极进行向焊接缝的焊接电流的 真正供给。开头提到的文献DE 40 31 825 A1说明了这种已知类型的焊接 设备。

在这里表示的焊接设备中为构成金属线电极的金属线设有一个金属 线入口1，其中，该金属线入口对于本发明没有特别的意义并且因此在图 1中仅示意表示。这里从储备辊供给的金属线进入焊接设备内。通常，焊 接设备具有一个用于金属线的轮廓成型站2，在该轮廓成型站内按已知的 方式给金属线设置对于焊接有利的轮廓。一个具有至少一个可往复运动 的辊(通过在两个不同位置的辊3’示意表示)的金属线补偿站3在来自 轮廓成型站的金属线供给和焊接设备内的金属线驱动之间产生补偿或者 说缓冲，其中，这特别是在焊接设备起动和停止时有意义。这点为专业 人员公知并且因此这里不继续说明。

在按照本发明的例子中，在该设备的金属线延伸走向内跟随用于金 属线的第一驱动级4并且也开始图2的视图，该视图把该驱动级4作为 图2的第一元件表示。在该驱动级4中，金属线由驱动级4的一个驱动 装置33以预先确定的速度驱动。这优选通过金属线部分地或者完全缠绕 驱动级4的一个由该驱动装置的一个驱动马达驱动的驱动辊实现，使得 它摩擦锁合地通过驱动辊以它的速度输送。其后，电极金属线25通过两 个转向辊5和6朝向焊接设备的下焊接臂延伸，示意表示的Z形轨31 位于该下焊接臂处，使得金属线电极沿下焊接臂朝向下焊接辊8延伸， 该下焊接辊由金属线部分地缠绕并且在那里金属线构成用于焊接罐侧壁 的电极。在下焊接辊8的前面设有一个转向辊7，该转向辊使金属线电极 朝向焊接辊8偏转。该转向辊7的直径优选小于下电极辊8的直径并且 特别是为电极辊的直径的仅70％到30％并且特别是为其直径的约50％。

金属线在下焊接辊8之后通过另一个转向辊9从焊接臂起向第二驱 动级10引导。第二驱动级10也优选具有一个被驱动的驱动辊，该驱动 辊通过金属线部分地或者完全缠绕该辊而摩擦锁合地输送金属线。优选， 驱动级10与驱动级4具有同一个驱动装置33，使得通过该同一个驱动装 置33驱动第一驱动级4的驱动辊和第二驱动级10的驱动辊，该同一个 驱动装置优选是受控制的或者受调节的电动机式驱动装置。

在第二驱动级10之后，金属线到达上焊接辊17。沿着金属线延伸走 向到那里可以设有用于金属线的另外的转向辊和还有冷却辊。在所示的 例子中设有一个转向辊11、一个第一冷却辊12、另一个转向辊13和一 个第二冷却辊14。在第二冷却辊14之后，金属线25通过转向辊15和 16到达被驱动的上电极辊17，金属线在该上电极辊上移动或者部分地缠 绕电极辊并且作为金属线电极构成实际的焊接电极。

在上电极辊17之后优选跟随着一个直径小的转向辊18，该直径优选 小于电极辊17直径的50％，特别是仅具有电极辊17直径的40％到20％ 的直径。在该直径小的转向辊18后跟随着第三驱动级20，必要时中间接 入另一个转向辊19。第三驱动级20优选与第一和第二驱动级具有同一个 驱动装置33、特别是电动机，但是也可以具有一个自己的驱动装置。第 三驱动级20具有另一个由该驱动级的驱动装置驱动的驱动辊，该驱动辊 通过金属线部分地或者完全缠绕第三驱动级20的该驱动辊而摩擦锁合地 驱动金属线。

之后，金属线可以通过另一个转向辊21向一个常规的金属线切碎机 22引导，该金属线切碎机把金属线作为可重新使用的废料切碎。

具有所述三个驱动级的在这里作为实施例表示的该金属线驱动装置 产生上述优点。所述三个驱动级以这样的速度驱动电极金属线，该速度 等于焊接速度或者是这样的速度，使得在被驱动的电极辊17和在该电极 辊上移动的金属线电极之间不发生任何打滑。

然而优选该驱动在所述三个驱动级中不以同一速度进行，更确切地 说以沿金属线延伸走向增大的速度进行，使得在金属线上借助所述三个 驱动级沿金属线延伸走向作用一个精确规定的拉应力，金属线通过该拉 应力获得规定的弹性伸长。优选，该伸长由于不同的驱动速度借助用于 金属线的比较小的转向辊沿金属线延伸走向在规定的位置处引起，拉力 在这些位置处借助第二和第三驱动级以伸长的方式作用到金属线上。不 同的驱动速度优选如下产生：用于金属线驱动装置的所述三个驱动级4、 10、20内的三个驱动辊由同一个驱动器件33、例如电动机特别是伺服马 达精确地以同一个转速通过如下方式驱动，即，这三个驱动辊设置在马 达的同一个轴上，但用于金属线的所述三个驱动辊的直径在所述三个驱 动级4、10、20中略微地相差预先规定的值，使得以这些辊的用于由它 们驱动的金属线的同一个转速分别产生不同的金属线速度实现。这导致 金属线优选地伸长。

在所示的例子中在图2中表示，在第一驱动级4内的用于金属线电 极的驱动速度仅是金属线电极在第二驱动级10内的驱动速度的99.5％， 后一速度因此在这里认为是100％。由此，金属线电极被迫弹性伸长 0.5％。0.5％的被迫伸长率是一个优选的值，在0.3％到0.7％的范围内的 与之偏离的伸长率同样是可以的并且可以通过这两个驱动级的相应的速 度差实现。该伸长在金属线延伸走向中实际上在金属线电极围绕具有小 直径的辊7转向的地方进行。在优选的例子中，这是一个在金属线延伸 走向中直接位于下电极辊8之前的转向辊7。在这种情况下，小的直径理 解为辊7的如下直径，该直径为下电极辊8的直径的约70％到30％。优 选，小辊7的直径为第一电极辊或者说下电极辊8的直径的约50％。

在第二驱动级10和第三驱动级20之间优选通过如下方式设有另一 个被迫的同样为0.5％的弹性伸长，即，第三驱动级以100.5％的驱动速 度驱动金属线电极。0.5％的被迫伸长率在这里也是一个优选的值，在 0.3％到0.7％的范围内的与之偏离的伸长率同样是可以的并且可以通过 第三驱动级20的相应设计实现。金属线电极的该伸长在金属线延伸走向 中也优选在具有较小直径的辊上引起，其中，该辊在金属线延伸走向中 跟随、特别是直接跟随在上电极辊或第二电极辊之后。在所示例子中， 这是辊18。该辊特别是具有如下的直径，该直径优选小于电极辊17的直 径的50％，特别是仅具有电极辊17的直径的40％到20％的直径。

已经表明，电极金属线的被迫的伸长优选既在第一和第二驱动级之 间、也在第二和第三驱动级之间在焊接设备的电极辊之前和之后产生较 恒定的金属线拉应力并且从而使铜线或者金属线电极恒定地通过焊接设 备。这对于焊接质量是有利的。代替借助所有三个驱动级产生的双重伸 长，也可以仅在两个相邻的驱动级之间设置一次伸长。优选的是，在这 两个电极辊之间的所有辊各具有大于或者等于下电极辊8直径的直径。

此外，通过这些驱动级减小由侧壁的裁剪不准确性和在裁剪棱边上 的毛刺对焊接的影响。这些不准确性和毛刺在Z形轨和焊接工具内引起 不同的摩擦力。

另外优选的是，如图2所示，第二驱动级的驱动速度是焊接速度的 100％，或者同样优选具有比焊接速度小0.1％的速度，该焊接速度由上 电极辊的驱动装置确定。由此，可以优选地在下电极辊8和上电极辊17 之间产生金属线电极的0.1％的相当轻微的伸长，如这在图2中所注明的 那样。

在一个用于纵缝焊接罐侧壁的具有电极辊8、17的焊接设备中，在 金属线延伸走向中设有三个驱动级4、10、20，除了通过电极辊的驱动之 外，借助这三个驱动级驱动金属线电极。在这种情况下，优选通过这三 个驱动级引起金属线电极的弹性的伸长。

本发明的优选的应用是纵缝焊接罐侧壁。

附图标记列表

1      金属线入口

2      金属线轮廓成型装置

3      金属线补偿装置

4      第一驱动级

5      转向辊

6      焊接臂内的转向辊

7      对于下焊接辊的转向辊

8      下焊接辊

9      来自焊接臂的转向辊

10     第二驱动级

11     转向辊

12     冷却辊

13     转向辊

14     冷却辊

15     转向辊

16     转向辊

17     上焊接辊

18     转向辊

19     转向辊

20     第三驱动级

21     转向辊

22     向金属线切碎机的供应

25     金属线电极

31      Z形轨

31’    罐侧壁

32     电极辊的驱动装置

33     驱动装置