DE1302019B

DE1302019B - Vorrichtung zum Verschweissen kleiner Werkstuecke nach Art des Lichtbogen-Bolzenschweissens

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Publication number: DE1302019B
Application number: DER43236A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-07-29
Filing date: 1966-05-10
Publication date: 1969-09-25
Also published as: DE1246141B

Description

den Werkstückträger 8· mitsamt dem Bolzen 2 unter vorgebbarem Schweißdruck gegen das Werkstück 1 preßt.

Unterhalb des freien waagerechten Armes des Hebels 7 ist ein weiterer, um die horizontale Achse 10 reibungsfrei schwenkbarer Hebel 9 mit einer Masse M2 angeordnet. Diese als Drehhammer wirkende Masse Ml unterliegt- der Wirkung einer senkrecht

bogen zündet und in ebenfalls bestimmtem Zeit- io Tisches 3 ist in einem Lagerauge 5 montiert, das abstand vor dem Aufeinandertreffen der Werkstücke seinerseits auf einer horizontalen Schiene 6 im Sinne dem beweglichen Werkstück eine bestimmte Ge- des Doppelpfeils/1 mitsamt dem Tisch 3 verschiebschwindigkeit erteilt, so daß Lichtbogenbrenndauern bar ist, damit nach erfolgter Schweißung und vor der selbst in der Größenordnung von 10~³ bis 10~⁴ Se- Umklappung des Tisches 3 dieser zunächst unter künden reproduzierbar sind und die Werkstücke auf- 15 Herausziehung des angeschweißten Bolzens 2 aus einandertreffen, bevor der Strom einen vorgebbaren dem Werkstückträger 8 parallel abgerückt werden Minimalwert unterschreitet. kann.

Dadurch wird erreicht, daß der Schalter, durch Der den Bolzen 2 aufnehmende Werkstückträger 8

dessen Schließen des Schweißlichtbogens gezündet ist das untere Ende des senkrechten Armes eines Hewird, durch die bereits ausgelöste und in Bewegung 20 bels 7, der um die horizontale Achse 9 schwenkbar befindliche Vorschubvorrichtung selber betätigt wird, ist und gleichzeitig die Stromzuführung für den BoI-so daß der Zeitpunkt der Erzeugung des Lichtbogens zen 2 bildet. Auf der dem Werkstückträger 8 abgein bezug auf den Beginn der Verpressung und damit wandten Seite¹ iäes unteren Armendes des Hebels 7 die Dauer des Lichtbogens genau und gleichbleibend greift eine Schraubenfeder Fl an, die sich auf einem festgelegt wird. Das im · Hauptpatent beschriebene 25 feststehenden Federteller 12 abstützt und normaler-Ausführungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung ar- weise in der Arbeitsstellung der Vorrichtungsteile beitet mit einer Steuerkurvenscheibe als Vorschubvorrichtung, die als Schwungmasse ausgebildet und
durch eine Feder antreibbar ist, wobei eine Steuerkurve über ein verstellbares Kontaktstück den Strom- 30
kreis zum Zünden des Schweißlichtbogens schließt
und eine andere Steuerkurve das bewegliche Werkstück gegen das andere, Werkstück treibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter

Verzicht auf Steuerkurven eine einfacher und korn- 35 orientierten, vorgespannten Schraubenfeder F2, die pakter aufgebaute Vorrichtung dieser Art zu sich auf dem feststehenden Federteller 13 abstützt,

und wird in der Bereitschaftsstellung in dieser vorge-■" spannten Lage durch eine. Sperre 14 gehalten, die zur Auslösung der Masse M 2 unter Freigabe des Ham-

das bewegliche Werkstück auf einem der Wirkung 40 mers 9 in Richtung des Pfeils /2 um die Achse 15 einer den Schweißdruck erzeugenden elastischen verschwenkt wird.

Kraft unterliegendem-beweglichen Träger angeordnet ^: In den Zwischenraum zwischen der Masse M2 und und durch diese elastische Kraft auf das andere Werk- der unteren Aufschlagfläche am Armende des Hestück preßbar ist und daß eine bewegliche Masse bels 7 ragt frei eine elastische Federlamelle 11 hinein, nach: Auslösung eines ·.Energiespeichers und nach 45 die den einen Kontakt des Sehalters S zur Zündung Betätigung des Schalters gegen den erwähnten des Schweißstromkreises bildet. Der andere Kontakt

dieses Schalters wird durch die Masse M 2 selber gebildet.

Um eine völlige Entspannung der Feder Fl bei abgerücktem bzw; umgeklapptem Arbeitstisch 3 zu verhindern, ist noch ein Anschlag 16 vorgesehen, der die Auslenkung des Hebels 7 unter der Wirkung der Feder Fl begrenzt. Eine am Tisch 3 befestigte Kontaktlamelle 17, die sich auf dem Werkstück 1 abstützt,

Fig. 2 ein Schaltbild 'des Schweißstromkreises und 55 dient als Stromzuführung für das Werkstück 1. Der F i g. 3 die Funktion der Vorrichtung nach F i g. 1 Schweißstromkreis wird also einerseits an die veranschaulichende Diagramme. Klemme α der Kontaktlamelle 17 und andererseits

Nach F i g. 1 ist das bei der Schweißung fest- an die Klemme b des aus leitendem Material bestehende Werkstück 1 eine kleine Platte und das dar- stehenden Hebels 7 angeschlossen. Wenn die Stromauf zu schweißende Werkstück 2 ein kleiner Stift oder 60 zuführung zum Bolzen 2 in dieser Weise erfolgt, Bolzen. Das Werkstück 1 ist auf einem Arbeitstisch 3 dann ist selbstverständlich die Aufschlagfläche angeordnet, der um die horizontal liegende Achse 4 am Ende des horizontalen Armes des Hebels 7, schwenkbar ist, damit nach erfolgter Schweißung der die ja nach Auslösung der Masse M2 mit der Tisch in die gestrichelt dargestellte horizontale Lage Kontaktlamelle 11 in Berührung gelangt, vom Hebel geklappt, die aus den beiden verschweißten Werk- 65 isoliert.

stücken bestehende Einheit entfernt und eine neue Der Schweißstromkreis nach F i g. 2, in dem sich

Platte 1 für den folgenden Schweißvorgang auf den die Lichtbogenstrecke bzw. die beiden zu verschwei-Tisch 3 gelegt werden kann. Die senkrechte Orientie- ßenden Werkstücke 1 und 2 befinden, ist zweck

schaffen.

Ausgehend von einer Vorrichtung nach dem Hauptpatent ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß

Werkstückträger schlägt und dadurch kurzzeitig das auf diesem angeordnete Werkstück gegen die Wirkung der elastischen Kraft vom anderen Werkstück abhebt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine scheiaatische Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung,

mäßigerweise der Sekundärkreis eines Transformators T, in den die beiden Anschlußklemmen α und b nach F i g. 1 eingetragen sind. In den Primärkreis des Transformators T ist in Reihe mit einem Kondensator C eine Zündröhre Z geschaltet, in deren Zündkreis der Schalter S nach F i g. 1 liegt. Die beiden Anschlußklemmen c und d nach Fig. 1, die zu den aus der Masse Ml bzw. der Lamelle 11 gebildeten Schalterkontakten führen, sind ebenfalls in F i g. 2 eingezeichnet. Der Kondensator C ist über einen Widerstand R von einer Gleichstromquelle aufladbar.

Die Funktion der beschriebenen Vorrichtung soll an Hand der Diagramme nach F i g. 3 erläutert werden. In der in F i g. 1 gezeigten Stellung aller Vorrichtungsteile ist die Vorrichtung zum Schweißen bereit: Durch die Feder Fl wird der Bolzen 2 mit vorgebbarem Schweißdruck gegen das Werkstück 1 auf dem senkrecht orientierten Tisch 3 gepreßt; die bewegliche Masse Ml ist gegen die Wirkung der Feder Fl gespannt und wird durch die Sperre 14 gehalten. Der Kondensator C in der Schaltung nach F i g. 2 ist aufgeladen. Zur Auslösung des Schweißvorganges braucht nun vom Bedienenden lediglich die Sperre 14 gelöst zu werden (Zeitpunkt iO nach Fig. 3), so daß die Masse Ml gegen das freie Armende des Hebels 7 bewegt wird und auf diesen nach einer vorgebbaren Zeit auftrifft, die einerseits durch die Größe der Masse Ml und andererseits durch die Stärke der Feder F1 bestimmt ist. Die untere Kurve in F i g. 3 zeigt schematisch den Weg s9 der Masse Ml als Funktion der Zeit: Zum Zeitpunkt il berührt die Masse Ml die Lamelle 11, so daß der Sehalter S geschlossen und damit die Zündröhre Z nach Fig. 2 gezündet wird. Daher setzt in diesem Moment ti, wie in der oberen Kurve i der F i g. 3 dargestellt, infolge der Entladung des Kondensators C der Stromfluß i im Sekundärkreis des Transformators T durch die in diesem Moment noch aufeinanderliegenden Werkstücke 1 und 2 ein. Zum Zeitpunkt ti trifft die Masse Ml, unter Einklemmung der Lamelle 11, auf den Hebel 7 auf, der durch diesen Stoß kurzzeitig um einen kleinen Winkel im Sinne des Uhrzeigers nach F i g. 1 um die Achse 9 verschwenkt wird, so daß also der Bolzen 2 kurzzeitig gegen die Wirkung der Feder Fl vom Werkstück 1 abgehoben wird. An diesem Zeitpunkt ti beginnt ein Lichtbogen zwischen den Werkstücken 1 und 2, so daß sich praktisch momentan die Lichtbogenspannung u nach F i g. 3 aufbaut. Der Verlauf des Entladungsstromstoßes / aus dem Kondensator C wird durch den Lichtbogen nur unwesentlich verändert, da die übrigen Widerstände des Schv/eißstromkreises wesentlich größer als der Lichtbogenwiderstand sind. Unmittelbar nach dem Abheben des Bolzens 2 wird dieser unter der Wirkung der Feder Fl wieder auf das Werkstück 1 zurückgedrückt, was nach Fig. 3 zum Zeitpunkt i3 erfolgt. Der Weg si des Bolzens 2 ist in F i g. 3 ebenfalls als Funktion der Zeit dargestellt. Beim Wiederauftreffen des Bolzens 2 auf dem Werkstück 1 bricht die Lichtbogenspannung u schlagartig zusammen, während der Entladungsstromstoß i noch bis zum Zeitpunkt /4 abklingt. Im Augenblick des Auftreffens der Masse Ml auf dem Hebel 7 ist die Feder Fl entweder so weit entspannt, daß sie die Wirkung der den Schweißdruck erzeugenden Feder Fl praktisch nicht verringert, oder aber die mögliche Expansion der Feder Fl wird bereits vor dem Auf treffen der Masse Ml auf dem Hebel 7 durch einen Anschlag begrenzt, so daß die Masse Ml lediglich von der zurückbleibenden Feder »abgeschossen« wird.

Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß die für die Qualität der erzeugten Schweißverbindung wesentlichen Zeitspannen il und ti sowie die eigentliche Lichtbogendauer, nämlich die Zeitspanne zwischen ti und i3, durch Wahl der Federstärken der Federn Fl und F 2, der beweglichen Masse Ml und der

ίο Masse Ml des Hebels 7 sowie des Abstandes der Lamellell von der Masse M1 in deren Bereitschaftsstellung sehr genau vorgegeben und vor allem auch außerordentlich klein gehalten werden können. Im Beispiel nach F i g. 3 ist angenommen, daß die Zeitspanne zwischen ti und ti (also zwischen dem Schließen des Schalters S und dem Abheben des Bolzens 2 vom Werkstück 1) 0,1 ms beträgt, während die Dauer des Lichtbogens bis zum Wiederauftreffen des Bolzens 2 auf dem Werkstück 1 1 ms beträgt. Es

ao ist wesentlich, daß der Lichtbogen bereits zu einem Zeitpunkt wieder gelöscht wird, an welchem der Schweißstrom i noch eine hinreichende Größe hat, damit die zu verschweißenden Werkstückbereiche beim Auftreffen aufeinander noch hinreichend schmelzflüssig sind. Im Beispiel nach F i g. 3 ist angenommen, daß die Löschung des Lichtbogens nach etwa zwei Drittel der Zeitdauer der gesamten Kondensatorentladung stattfindet. Insbesondere läßt sich auch die Zeitspanne zwischen ti und ti mit der Vorrichtung nach der Erfindung derart klein wählen und exakt und reproduzierbar vorgeben, wie es mit bisher bekannten Lichtbogenschweißvorrichtungen nicht

möglich ist. · .".-..·

Die beschriebene Vorrichtung ist zweckmäßigerweise derart mechanisiert ausgebildet, daß beim Abrücken bzw. Umklappen des Tisches 3 zum Wechseln der Werkstücke automatisch die Masse Ml wieder gespannt und blockiert wird, so daß anschließend, wenn der Tisch 3 mit neuem Werkstück 1 wieder in seine Arbeitslage gebracht worden ist, der Bedienende lediglich, ohne sich um irgendwelche Justierungen oder zeitrichtigen Schalter- oder Knopfbetätigungen zu kümmern, die Sperre 14 auszulösen braucht.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern läßt hinsichtlich der Ausbildung und Anordnung der einzelnen Teile sowie des Schweißstromkreises mannigfache Varianten zu.

Insbesondere kann die um die Achse 10 drehbare Masse M1 auch in Form eines Schwungrades ausgebildet sein und mittels eines Nockens den beweglichen Hebel 7 kurzzeitig abheben. Dabei kann der Schalter S durch eine auf der gleichen Achse des Schwungrades befindliche Auslösevorrichtung ersetzt werden.

Ferner können die Achse 10 der Masse Ml, der Federteller 13 mit der Feder F 2, der Schalter S sowie die Auslöseklinke 14,15 auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sein, welcher frei um die Schwenkachse 9 des Hebels 7 drehbar ist und auf diese Weise für eine Selbstjustierung der ganzen Vorrichtung sorgt, unabhängig von eventuellen Längenänderungen der aufzuschweißenden Bolzen.

Der Antrieb der Masse Ml läßt sich außerdem an Stelle mit einer Feder auch mit einem beliebigen Energiespeicher anderer Bauart, beispielsweise auf elektromagnetischer Basis oder motorisch, realisieren.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtimg zum Verschweißen kleiner Werkstücke nach Art der Lichtbogen-Bolzenschweißung mit einer selbsttätigen Vorschubvorrichtung für das bewegliche Werkstück, wobei die in Bewegung befindliche Vorschubvorrichtung in bestimmtem Zeitabstand vor dem Aufeinandertreffen der Werkstücke durch Schließen eines Schalters den Schweißlichtbogen zündet und in ebenfalls bestimmtem Zeitabstand vor dem Aufeinandertreffen der Werkstücke dem beweglichen Werkstück eine bestimmte Geschwindigkeit erteilt, so daß Lichtbogenbrenndauern selbst in der Größenordnunng von 10~³ bis 10~⁴ Sekunden reproduzierbar sind und die Werkstücke aufeinandertreffen, bevor der Strom einen vorgebbaren Minimalwert unterschreitet, nach Hauptpatent 1246141, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Werkstück (2) auf einem der Wirkung einer den Schweißdruck erzeugenden ao elastischen Kraft (Fl) unterliegenden beweglichen Träger (7, 8) angeordnet und durch diese elastische Kraft auf das andere Werkstück (1) preßbar ist und daß eine bewegliche Masse (M 2) nach Auslösung eines Energiespeichers (F 2) und as nach Betätigung des Schalters (S) gegen den erwähnten Werkstückträger (7, 8) schlägt und dadurch kurzzeitig das auf diesem angeordnete Werkstück (2) gegen die Wirkung der elastischen Kraft (Fl) vom anderen Werkstück (1) abhebt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Masse (M 2) um einen Drehpunkt (10) rotierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kontakt des Schalters (S) eine elastische Kontaktlamelle (11) ist, die im Ruhezustand frei in den Zwischenraum zwischen der beweglichen Masse (M 2) und dem Werkstückträger (7, 8) hineinragt und auf welche die bewegliche Masse (M 2) vor Berührung des Werkstückträgers auftrifft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Schweißung feststehende Werkstück (1) auf einem um eine horizontale Achse (4) drehbaren und in der Arbeitslage senkrecht orientierten Tisch (3) angeordnet ist, welcher in dieser Lage gleichzeitig als Schutzschirm für den Bedienenden dient und der außerdem auf einer horizontalen Schiene (6) zur Entfernung vom Träger (8) des anderen Werkstücks (1) verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S) im Zündkreis einer Zündröhre (Z) angeordnet ist, deren Arbeitselektroden in den Primärkreis eines Transformators (T) in Reihe mit einem von einer Stromquelle aufladbaren Kondensator (C) geschaltet sind, während die Lichtbogenstrecke im Sekundärkreis dieses Transformators liegt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt (10) der beweglichen Masse (M 2), der Energiespeicher (F2) für den Antrieb dieser beweglichen Masse, der Schalter (S) sowie die Auslösevorrichtung (14, 15) für den Energiespeicher auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind, der frei um die Schwenkachse (9) des Werkstückträgers (7, 8) drehbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen