焊接設備和焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于對由金屬或塑料制成的帶、尤其是環形帶進行焊接的焊接設備和焊接方法。
【背景技術】
[0002]在由金屬或塑料制造帶時可能必要的是，兩個帶必須沿著它們的縱軸線彼此焊接在一起。迄今，在一個設備中的底部區域上將這些帶并排布置、定向并且利用焊接單元彼此焊接在一起。
[0003]現有技術的缺點是，定向和焊接過程是復雜的并且在如此焊接的帶中之后可能產生應力，這些應力導致材料疲勞。

【發明內容】

[0004]本發明的任務在于，克服現有技術中的缺點并且提供一種焊接設備和一種焊接方法，使用者借助于該焊接設備和焊接方法能夠將兩個帶優化地彼此焊接在一起。
[0005]該任務通過按照權利要求的焊接設備和焊接方法來解決。
[0006]在下文中使用的相對的位置說明分別可以理解為沿著在焊接設備中運動的帶的規定的運動方向。例如如果輥1設置在輥2前方，這意味著運行通過焊接設備的帶的一個區域始終首先經過輥1并且隨后經過輥2。
[0007]按本發明的用于對帶進行焊接的焊接設備包括用于帶的引導系統、張緊系統、驅動系統和焊接系統，其中，所述張緊系統設計用于至少在焊接過程期間在焊接區域中使所述帶處于張緊。
[0008]用于借助于按本發明的設備對帶進行焊接的按本發明的焊接方法包括如下步驟:
[0009]-使至少兩個帶在焊接設備中引導；
[0010]-使帶在焊接區域中張緊；
[0011]-在至少兩個帶處于張緊期間，沿著帶的縱軸線、優選在彼此面向的邊緣上將所述至少兩個帶縱向焊接；
[0012]-在張緊的帶的焊接過程逐步地或連續地進行期間，帶相對于焊接系統逐步地或連續地運動。
[0013]帶可以由各種可能的材料制成，只要這些材料是可焊接的。優選所述帶包含塑料和/或金屬。特別地，兩個帶由相同的材料(例如金屬合金)制成。盡管本發明在最簡單的情況下用于連接兩個帶，但對于以下應用情況可以是有利的:三個或更多個帶同時被連接。應當指出的是，本發明涉及沿著帶的縱軸線并且優選在這些帶的相應的彼此面向的邊緣上將這些帶連接，使得作為最終產品得到一種寬的帶。
[0014]合適的焊接系統是本領域技術人員已知的并且包含至少一個焊接單元(“焊接頭”)。當然，這些焊接系統必須適于對所使用的帶進行縱向焊接。優選的焊接系統包括焊接單元，該焊接單元選自加熱面、加熱絲、加熱輥、激光、電弧焊接設備和氣體保護焊接設備(例如用于金屬保護氣體焊、鎢極惰性氣體焊(WIG)或等離子焊的設備)的集合。
[0015]根據一種優選的實施形式，焊接系統在焊接設備中設置成，使得焊接頭可以平行于所述帶的縱軸線(必要時彼此對接在一起的縱向邊緣)引導并且將這些帶彼此焊接在一起和/或帶可以在焊接頭下方通過。因此，焊接頭和帶可以固定地或可運動地安裝在焊接設備中，其中，帶或至少一個焊接頭必須是可運動的。
[0016]引導系統設計用于引導帶通過焊接設備。張緊系統和/或驅動系統在此可以是引導系統的一部分，相反地，張緊系統或驅動系統也可以構造為引導系統或者包含這種引導系統。優選地，引導系統包括保持結構和設置在該保持結構中的引導元件(例如輥或倒圓角的滑動元件)。
[0017]驅動系統設計用于使帶和/或焊接系統的至少一個焊接單元運動。優選的驅動系統包括馬達(例如電動馬達或內燃機)和借助于這些馬達(必要時經由傳動裝置)運動的驅動輥或驅動軸。驅動系統也可以包含引導元件并且因而是引導系統的一部分或包括引導系統的一部分。
[0018]在一種優選的實施形式中，張緊系統的輥運動并且用作驅動裝置。因此，張緊系統可以構成或包括驅動系統的一部分。
[0019]在另一優選的實施形式(其尤其是可與前述的實施形式相組合)中，至少一個焊接單元平行于帶的縱軸線是可運動的、尤其是在焊接過程期間可運動的。
[0020]張緊系統對此需要至少在焊接過程期間在焊接區域中使帶處于機械張緊。即使當焊接過程不進行時該機械張緊可以減弱，但如果所述張緊在帶并排引導的整個時期內維持，這對于帶連接的質量還是有利的。
[0021]根據一種優選的實施形式，張緊系統包括張緊輥，所述帶經由這些張緊輥引導，其中至少一個張緊輥設置在焊接區域上游，并且其中至少一個張緊輥設置在焊接區域下游。這些張緊輥可以構成引導系統和/或驅動系統的一部分。
[0022]在輥轉動的情況下，原則上在其外周面和其軸線之間產生一個轉矩。在輥不被驅動時，該轉矩基于摩擦效應始終引起制動并且在下文中被稱為“制動力矩”。在輥被驅動時，驅動轉矩超過了制動力矩并且將所合成的力矩被稱為“驅動力矩”。
[0023]此外，在輥和經由這些輥運行的帶之間始終存在摩擦，該摩擦在正常運行(即輥的外周面與帶以相同的速度運動)期間是具有摩擦系數R的純靜摩擦。
[0024]由于在與張緊輥接觸時的靜摩擦，在帶上作用有由該張緊輥的轉矩決定的力。與此相關的力矢量的方向在驅動力矩的情況下朝向帶的運動方向(驅動力)并且在制動力矩的情況下正好相反(制動力)。
[0025]根據一種優選的實施形式，在張緊輥和帶之間的靜摩擦系數大于0.3、尤其是大于
0.5。這尤其是通過如下方式實現，即張緊輥的外周面的表面具有防止帶打滑的材料或形狀。優選的材料是塑料(如橡膠)、皮革或生膠。優選的形狀是表面的粗糙部或細微顆粒的施加部，這些細微顆粒借助于粘合劑粘附在張緊輥上。
[0026]根據一種優選的實施形式，焊接設備構造成，使得通過帶施加到張緊輥上的法向力至少在該張緊輥的外周面的一個點處大于帶的施加到該輥上的重力，優選至少大于所述重力的105%、尤其是大于110%、特別優選大于130%。
[0027]這優選通過如下方式實現，即所述帶經由壓輥被擠壓朝向張緊輥或者所述帶以環形帶的形式存在且在各張緊輥之間被張緊。在兩個張緊輥之間的張緊例如如此發生，即各張緊輥以帶的總長度的大約一半(當然扣除張緊輥的相應的半徑)的間距彼此間隔開地設置，并且所述帶例如輸送帶在這些張緊輥之間張緊。
[0028]至少一個帶的張緊優選通過如下方式實現，即由在焊接區域的下游的張緊輥施加到帶上的力的矢量減去由在焊接區域的上游的張緊輥施加到帶上的力的矢量所得到的力矢量指向與帶的運動方向相反的方向。這意味著，在焊接區域上游的張緊輥必須比在焊接區域下游的張緊輥更強地制動或更弱地驅動。由此，相關的帶在焊接區域中朝向上游的輥拉伸并且因而張緊。
[0029]根據一種優選的實施形式，焊接設備包括用于測量至少兩個帶的張緊的測量系統。用于該測量系統的適合的測量裝置是本領域技術人員已知的，優選該測量系統設計為，使得該測量系統從張緊輥獲取數據。特別地，測量系統包括用于測量電流強度或能量和/或作用于張緊輥的軸線的力的測量裝置。通過該方式，帶的張緊可以通過如下方式確定，即朝向輥擠壓的帶的力有多大或兩個輥的轉矩有多大(借助于驅動的電動馬達的電流或通過由安裝在輥上的發電機產生的電流來測量驅動力)。
[0030]根據一種優選的實施形式，在焊接區域的上游和/或下游的張緊輥構造成，使得這些張緊輥可以僅接觸其中一個帶并且與其它的輥不相關地轉動。通過該方式可以通過制動/驅動或對輥軸線的位置的再調整來調節各個帶的張緊。
[0031]根據一種優選的實施形式，焊接設備設計用于，沿著環形帶的長度對其進行焊接。對此借助于橫向焊縫使其中至少一個帶、尤其是其中每個帶成為環形的并且隨后使帶在焊接設備中引導并且沿著這些帶的側面彼此焊接在一起。
[0032]根據一種優選的實施形式，所述帶在環形的狀態中并排地在引導系統中引導并且在焊接區域中通過張緊系統張緊。為了進行焊接，焊接頭沿著帶的縱軸線(尤其是彼此對接的縱向邊緣)引導并且將這些帶焊接在一起和/或環形帶在(尤其是靜止的)焊接頭下方通過。
[0033]焊接設備優選構造成，使得該焊接設備的引導系統設計用于引導環形帶并且尤其是具有至少兩個輥，這些輥如此安裝，使得帶圍繞輥在預定的張緊下進行引導。
[0034]在極簡單的形式中，兩個張緊輥在確定的間距中以平行定向的軸線定向成，使得所述帶如同履帶一樣圍繞張緊輥運行。
[0035]根據一種優選的實施形式，所述焊接設備包括在焊接區域中、尤其是直接在焊接部位下方設置的至少一個支承輥，經由該支承輥來引導待焊接的帶。在焊接過程期間，所述帶通過該方式由支承輥支承在焊接部位上。這防止了帶在焊接部位上的下垂并且確保了帶在焊接部位上的極其精確的引導。
[0036]優選地，支承輥設置成，使得該支承輥引起帶的加高，即該支承輥的外周面比帶的其余引導件更靠近焊接單元地引導這些帶(形成相對于毗鄰的帶部段的加高部)。
[0037]根據一種優選的實施形式，所述焊接設備包括輥，這些輥構造成，使得它們將所述帶的兩個彼此待焊接在一起的縱向邊緣相向驅送。這能夠實現一種焊接方法，在該焊接方法中，使所述帶的兩個彼此待焊接到一起的縱向邊緣彼此靠近并且隨后進行焊接，其中，所述帶優選如此近地靠近，使得這些帶在焊接部位的區域中相接觸。這些輥尤其是驅動輥和/或張緊輥。
[0038]根據一種優選的實施形式，所述焊接設備包括輥、尤其是至少一個驅動輥和/或至少一個張緊輥，它們構造為錐形的。這能夠實現一種焊接方法，在該焊接方法中，所