焊接机的制作方法与工艺

本发明涉及一种用于将重叠的上材料幅片(materialweb)与重叠的下材料幅片进行边缘-侧面连接的焊接机，其中，利用底架(chassis，机架)，材料幅片在热和随后的压力的作用下彼此连接，至少导辊、加热装置和至少一个压辊布置于所述底架上，其中，加热装置具有横向悬伸的接触加热元件，该接触加热元件可插在材料幅片的边缘之间，并且其中，压辊可在工作方向上被放置在材料幅片的边缘上，并且压辊布置在接触加热元件的后方、并由具有下游减速齿轮的电机驱动，其中，底架是L形的或T形的，并且底架具有在工作方向上延伸的纵向支腿以及与纵向支腿成直角延伸的横向支腿。

背景技术：
这种用于焊接平坦材料幅片(诸如沥青材料或塑料材料)的装置在各种实施例中已经是已知的。因此，EP1371474A1公开了一种用于将具有重叠边缘的材料幅片连接的焊接机，其中，沿着待连接的材料幅片的重叠区域驱动底架，并且幅片通过布置并承载于底架上的焊接机而将材料幅片彼此连接。材料幅片通过以下方法而被连接在一起：借助于横向突出的接触加热元件而用焊接装置的加热装置在相互重叠的边缘区域处局部地加热，，其中接触加热元件插在边缘区域之间；接着受到具有压辊的按压装置的作用，其中压辊应用于塑化边缘区域，以便在材料幅片的边缘区域之间产生牢固的(即刚性的(positive，正向的))材料连接。热量由例如热空气传导，所述热空气由加热装置的电加热元件或气体加热元件产生、并且被引导至材料幅片的对应边缘区域，并且所述热空气经由接触加热元件离开。在已知的焊接机中，压辊也是用于底架的驱动辊。此焊接机的缺点是，电机和下游减速齿轮需要大量空间，并且，复杂的功率传输装置将驱动辊(压辊)与减速齿轮连接。于是，这导致笨重的设计，这当在独立的地面上使用自动焊接机时不是问题，但是当在地面的边缘或边界附近工作时通常会产生问题。另外，已知的焊接单元中的焊接面积是有限的，因为接触加热元件和压辊部分地由电机、减速齿轮、功率传输装置和/或底架覆盖。

技术实现要素：
从该现有技术出发，本发明解决了提出具有更紧凑设计的通用焊接机的问题，该通用焊接机还能够靠近栏杆(parapets，护墙)、天窗、烟囱等的边缘工作，在此可清楚地看到相应的当前焊接区域。本发明的主要观点是，开发一种用于通用焊接机的创新驱动构思，以实现紧凑的结构。该新的驱动构思使电机和减速齿轮结合在压辊中，以使布置有导辊的底架的横向支腿可相对于承载加热装置的底架的纵向支腿滑动地移动，并使压辊模块化以可变地限定宽度。为此，根据本发明的自动焊接机具有用于驱动的鼓形驱动电机，其中，电机是无刷直流(DC)电机，并且减速齿轮是行星齿轮系统。无刷直流电机是已知的。其基于通过永磁体激励的同步机器。常用的三相绕组产生带动永磁体转子的旋转磁场。通过适当的控制电路来实现控制响应，其中，响应主要对应于直流机器的行为。为此，使用具有块换向的简化的频率转换器，其中，对中间电路直接供应可变的直流电压，以便以该方式控制电机的速度。行星齿轮系统也是已知的。其通常叫做行星齿轮。这种传动装置包括齿轮或摩擦齿轮，其包括不仅固定至底架而且在底架中的圆形路径上运行的轴和轮轴。在许多实施例中，旋转轴与固定至底架的轴平行。因此，周转轮系通常叫做行星齿轮系。因此，在旋转轴上旋转的齿轮包围太阳齿轮。周转轮系通过特定的特征紧凑地构造，该特征是，输入轴和输出轴彼此对准。将“鼓形电机”通常理解为是一种非常紧凑的单元，其中，电机和齿轮箱已经容纳于公共壳体中。用于电机的机械连接和电连接的机械紧固装置和电连接元件通常已经设置于壳体上。因此，根据实施例的不同，鼓形电机的轴或耳轴设置在壳体的前部上，其中，电机经由齿轮的扭矩优选地直接传输至鼓形电机的输出轴或鼓形壳(壳体)。在第一种情况中，壳体是固定的、并且输出轴旋转，而在第二种情况中，轴是固定的、并且鼓形壳旋转。鼓形电机的此特殊设计提供了比传统的电力传动装置好得多的效率。优选地，直流电机是盘式转子电机。盘式转子电机是其转子具有盘形的电机。在已知的设计中，将当前承载的绕组布置在壳体中包围转子。在此情况中，圆盘是永磁体，其中，绕组(线圈)在壳体上固定地布置在圆盘的一侧或两侧上，以产生磁场。此布置的优点是，不需要电刷来对转子供应电流，因此电机是更可靠的。无刷盘式转子是同步电机或步进式电机，并代表具有电换向的直流电机的形式。具有多个圆盘(线圈从圆盘突出)的电机也是已知的。通过与其他类型的电机相比的不常见的结构，盘式转子电机是可容易识别的。其直径大于长度。这种盘式电机也叫做短轴型发动机。在根据本发明的自动焊接机的一个优选实施例中，鼓形驱动电机至少部分地结合在压辊中。在一个实施例中，压辊与鼓形驱动电机完全重叠，而在其它实施例中，电机仅部分地重叠。在此情况中，鼓形驱动电机固定至在驱动方向上延伸的纵向支腿。其被定位在纵向支腿上方的一侧上并承载压辊。其经由电机驱动压辊。在此情况中，压辊在底架的纵向支腿附近延伸，并在纵向支腿的纵向方向上旋转。鼓形驱动电机的电机优选地具有至少30瓦的能耗，优选地具有至少50瓦的能耗。行星齿轮系优选地传递6Nm的最小扭矩。因此，根据本发明的焊接机可没有问题地在平坦表面上以及在稍微倾斜的表面上自发地运行。在本发明的一个有利的实施例中，底架的位于横向支腿上的导辊向下伸出，同时，压辊连同结合的鼓形驱动电机一起横向地布置在纵向支腿上方，其中，压辊的宽度尺寸和纵向支腿的宽度尺寸加在一起小于100mm。在根据本发明的自动焊接机的一个实施例中，横向支腿可相对于纵向支腿在工作方向上垂直地调节。这允许具有非被驱动的导辊的横向支腿相对于纵向支腿横向地移动，布置在焊接机的加热装置和控制装置上，并固定至承载压辊的鼓形驱动电机。因此，底架的形状可经由T形变型(其中，横向支腿延伸至纵向支腿的左侧和右侧)从第一个L形结构变型(其中，横向支腿仅在纵向支腿的左侧上在工作方向上突出)改变成第二个L形变型(其中，横向支腿仅在工作方向上突出到纵向支腿的右侧)。这有利地便于沿着支撑材料幅片的向上或向下倾斜的表面进行近边缘焊接，即，例如，沿向上延伸的壁部、门、检修孔或栏杆边缘以及平屋顶的前边缘进行近边缘焊接。当然，该底架通常可用于L形结构变型中和任何T形形式中的独立式支撑表面。压辊在纵向支腿上横向地突出，同时，接触加热元件在工作方向上布置在压辊的前方并与其对准，其中，接触加热元件可配置为加热楔或加热喷嘴，从而可紧挨着在栏杆定位并沿着栏杆移动。这是可能实现的，因为横向支腿可相对于接触加热元件和压辊移动得足够远，使得横向支腿的每个端侧辊在工作方向上位于接触加热元件的前方，并且接触加热元件和压辊至少大致对准。在本发明的另一有利的实施例中，可通过管状或杯状的成型元件来改变压辊的宽度、直径和/或形状。因此，压辊是模块化的。可根据用于焊接管道、接缝和屋顶轮廓的焊接应用，通过可增加的或可去除的、可应用的或可附接的成型元件来改变宽度、直径和形状。成型元件可横向于压辊布置，并且/或者这些成型元件可在压辊上重叠。因此，特别地，可覆盖各种焊缝宽度，例如40mm、30mm和20mm。可使用特殊形状的成型元件来用于屋顶轮廓焊接、窄焊道焊接(beadwelding，坡口焊)、接缝焊接和镜面焊缝，其中，这些元件放置在压辊上或横向地安装在其附近。附加的成型元件可附接至压辊或从其去除，而不用必须从鼓形驱动电机拆卸和去除整个压辊。附图说明将通过附图所示的示例性实施例更详细地说明本发明。结合权利要求书和附图，从本发明的实施例的以下描述中，本发明的其他特征将变得显而易见。在本发明的各种实施例中，本发明的各个特征可单独实现或组合实现，如下所述：图1示出了根据本发明的具有底架的焊接机，从下方看，底架具有纵向支腿和横向支腿、加热装置、两个导辊和压辊；图2a、图2b示出了在焊接机的后侧观看具有在工作方向上突出至纵向支腿的左侧的横向支腿(图2a)和突出至右侧的横向支腿(图2b)的图1的焊接机；图3a至图3d示出了各种实施例中的图1的压辊；图4a、图4b以纵向截面示出了图1的焊接机的具有模块化压辊的鼓形驱动电机，其可具有两个成型元件(图4a)和具有一个成型元件(图4b)。具体实施方式图1示出了根据本发明的焊接机1，其用于将重叠的上材料幅片与重叠的下材料幅片进行边缘-侧面连接，上材料幅片和下材料幅片在热和随后的压力的作用下彼此刚性地连接。自动焊接机1具有底架2，底架具有在工作方向上延伸的纵向支腿3以及与纵向支腿成直角的横向支腿4。两个辊5布置在横向支腿4的端部处。在底架2的背对导辊5的一侧上，纵向支腿3承载加热装置6，该加热装置具有横向突出的接触加热元件7，接触加热元件可在重叠的上材料幅片的边缘下方插入，其中，在该实施例中，接触加热元件7形成为用于热气流的加热喷嘴。另外，压辊8也可附接至纵向支腿3并放置在重叠的上材料幅片的边缘上，压辊在工作方向上布置在接触加热元件7的后方。底架2由鼓形驱动电机9而被电动地驱动，鼓形驱动电机至少部分地结合在压辊8中。鼓形驱动电机9被设计为无刷直流电机并具有作为减速齿轮的行星齿轮系，鼓形驱动电机固定至底架2的纵向支腿3、并且旋转地支撑压辊8。鼓形驱动电机9连同驱动辊8一起在远离横向支腿4的一端处安装在底架2的纵向支腿3上，并且，鼓形驱动电机连同驱动辊一起优选地可在纵向支腿3的纵向方向上移动。图1示出了压辊8，压辊配置为靠近支撑材料幅片的表面的倒角(bevels，斜面)的边缘进行焊接。压力带11从压辊8延伸，以将重叠的上材料幅片(未在图中示出)的边缘压在重叠的下材料幅片(同样未示出)上，压力带从压辊8的接合槽12延伸至可张紧皮带导板13，导板13在与导辊5于横向支腿4上布置的方向相同的方向上布置在纵向支腿3上。压力带11将上材料幅片的重叠边缘压在下材料幅片上，并且从而防止来自加热喷嘴7的热气流在重叠的上材料幅片的下方穿过。由于重叠边缘的横向密封的原因，热气流被与底架2的纵向支腿3平行地引导，即，与焊接机1的工作方向相反地引导。压辊8承载可交换的成形元件14，该元件可进行调节以特别地用于压辊8的有效宽度。图2a示出了在突出到纵向支腿3的右侧的横向支腿4的工作方向上的图1中的自动焊接机1。横向支腿4可相对于纵向支腿3在工作方向上垂直地调节。图2b示出了自动焊接机1，其中横向支腿4在工作方向上突出至纵向支腿3的左侧。这些图从后方示出了处于工作方向上的焊接机1。在图2a中，横向支腿4相对于纵向支腿3移动，直到横向支腿4不再横向地突出超过具有接触加热元件7的加热装置6和压辊8为止。在此位置中，左侧导辊5连同接触加热元件7和压辊8位于一假想线上。在接触表面焊接或窄焊道焊接的情况中，所示的位置特别适合于在栏杆边缘上进行近边缘焊接。在图2b所示的位置中，横向支腿4延伸超过具有接触加热元件7的加热装置6。在此位置中，右侧导辊5连同接触加热元件7和压辊8排成一行。此位置被设计成特别地用于支撑表面的端部边缘的近边焊接。图3a至图3d示出了模块化压辊8，模块化压辊上布置有各种可互换的第一成型元件14和可选地可使用的可更换的第二成型元件14’。成型元件14是管状的，并且限定压辊8的有效宽度。这在图3a至3d所示的所有实施例中都存在。第二成型元件14’是环形的，并且除了成型元件14以外，该第二成型元件可以选择性地与成型元件14同心地布置。当存在时，其优选地在没有任何间隙的情况下与第一成型元件14横向地连接。第二成型元件14’也可布置在第一成型元件14附近的一定轴向距离处。当然，压辊8可具有多于两个的成型元件14、14’，这些成型元件可选地布置在第一成型元件14的右侧或左侧。可选地增加至第一成型元件14的另一成型元件14’形成用于具体应用的压辊8，例如用于支撑表面的向上或向下地成一定角度的轮廓的近边缘焊接。在窄焊道焊接的情况中，不需要压力带11、并且由此不需要成型元件14’。图3a和图3c示出了压辊8的实施例，每个实施例均包括第一成型元件14和第二成型元件14’，而图3b和图3d仅示出了包括第一成型元件14的实施例。在图3a和图3b中，第一成型元件14具有相同的宽度。这也适用于图3c、图3d，其中，在这里示出的实施例中，第一成型元件14比图3a和图3b中的实施例中窄。图3c中的第二成型元件14’比图3a中的第二成型元件宽。这样，实现了鼓形驱动电机9的均匀覆盖。在图3b和图3d中，可看到第一成型元件14附近的环形间隙15，其旨在容纳如图3a、图3c所示的可选的第二成型元件14’。当然，如果成型元件14’具有其它功能，那么其形状也可与图中所示的形状不同。图4a和图4b以纵向截面图中示出了具有结合的鼓形驱动电机9的压辊8。鼓形驱动电机9是具有相关联的行星齿轮的无刷DC电机。在各个图4a、图4b中仅示意性地示出了鼓形驱动电机9。特别地，鼓形驱动电机9被设计为结合在压辊8中的盘式转子电机。其附接至底架2的纵向支腿3的端面(未在此图中示出)，并且部分地在纵向支腿3之上。在鼓形驱动电机9的端面中的背对纵向支腿3的一个端面上，压辊8基本上附接至鼓形驱动电机9。其由鼓形驱动电机9直接地驱动。在图4a中，驱动辊8承载第一管状成型元件14和第二管状成型元件14’，以随其一起旋转。第一成型元件14决定压辊8的宽度，而第二成型元件14’设计为引导并驱动压力带11。现在可清楚地看到用于压力带11的接合槽12，其中，在焊接过程中，将压力带11按压抵靠于材料幅片。在可互换的成型元件14’上形成接合槽12，与决定压力辊8的宽度的成型元件14类似，所述可互换的成型元件14’可互换地安装在压辊8和鼓形驱动电机9上。此实施例同样适合于近边缘焊接、栏杆焊接或在独立表面上焊接。在图4b中，没有用于在压辊8上引导并驱动压力带11的成型元件14’。压辊8仅具有决定压辊8的宽度的成型元件14。此实施例适合于窄焊道焊接。