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Vorrichtung zum elektrischen Schweissen und Ätzen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Schweissen und Ätzen von Metallgegenständen od. dgl. mittels einer Elektrode, deren Ende auf die Oberfläche des Gegenstandes aufgebracht und von Hand oder durch eine Maschine über dieselbe geführt wird. Die Elektrode schwingt zum und vom Gegenstande weg, um eine Reihe von Lichtbogen oder Schwankungen eines stetigen Lichtbogens zu erzeugen.
Ätzen erzielt man durch dieses Verfahren, wenn der Gegenstand dadurch örtlich verbrannt wird, und zu diesem Zwecke ist es im allgemeinen wünschenswert, dass die Elektrode eine relativ hohe Schmelztemperatur aufweist. Schweissen wird erzielt, wenn die Elektrode geschmolzen und auf dem Gegenstand abgesetzt wird. Zu diesem Zweck ist es im allgemeinen wünschenswert, dass die Elektrode eine relativ niedrige Schmelztemperatur aufweist.
Die Erfindung besteht insbesondere in Verbesserungen der Mittel zum Halten und Schwingen der Elektrode, so dass dieselbe gegen das Werkstück vorgeschoben wird in dem Masse, in dem sie verbraucht wird, sowie in mit denselben zusammenwirkenden Verbesserungen der Elektrode und der Mittel zur Stromzuführung zu derselben.
Beim Schweissen war es bisher üblich, die Elektrode von Hand aus zu schwingen und vorzuschieben.
Um Linien in Metall zu ätzen, wurde bisher eine Vorrichtung mit einer Elektrode verwendet, die quer zum freien Ende einer Feder starr befestigt war, welche durch einen Elektromagneten in Schwingungen versetzt wurde. Die schwingende Elektrode, der Strom durch die Feder zugeführt wurde, wurde auf den Gegenstand aufgebracht und entweder von Hand oder mittels einer Maschine über denselben geführt.
Eine solche Ätzeinheit, wie sie nunmehr bezeichnet werden soll, ist verschiedenen Beschränkungen unterworfen. Die Schwingungsweite der Bewegung der Elektrode und damit die Länge und Dauer jedes Lichtbogens ändern sich mit der Entfernung, in welcher die Einheit vom Gegenstand gehalten wird, und, wenn die Einheit mechanisch über denselben geführt wird, müssen sich ändern, wenn die Oberfläche des Gegenstandes wellenförmig oder sonstwie nicht parallel zur Bewegungsbahn der Einheit ist. Der
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wegung der Feder als auch jene des Halters, mit welchem die Elektrode an der Feder befestigt ist, hemmen muss. Dies hat zur Folge, dass eine Elektrode verwendet wird, deren Durchmesser mehrmals grösser ist als die Breite der zu ätzenden Linie.
Die Elektrode wird zu einer konischen Spitze zugeschärft, die jedoch fortwährend an Breite zunimmt, so dass die Gleichmässigkeit der Breite der Linie nicht gewahrt werden kann. Seitliche Schwingungen der Elektrode treten auf, weil (da sie in einem Bogen schwingt) sie an den meisten Punkten im wesentlichen quer zu ihrer Achse schwingt.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung zum elektrischen Schweissen und Ätzen durch eine in rascher Folge von und zum Objekt automatisch schwingende Elektrode in solcher Weise, dass ein Lichtbogen zwischen Elektrode und dem Gegenstand abwechselnd erzeugt und ausgelöscht wird, wobei die Nachteile bekannter Einrichtungen erfindungsgemäss dadurch vermieden werden, dass die Elektrode von einheitlichem Durchmesser durch einen Halter gehalten wird, der sie leicht einklemmt, und dass Mittel vorgesehen sind zum Vorschub der Elektrode in jeder Oszillationsphase bis zum Auf-
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treffen auf das Objekt auf selbsttätige Weise und in dem Masse, als die Elektrode verbraucht wird.
Die Vorrichtung ist ferner gekennzeichnet durch Mittel, welche den Halter mit der Elektrode zum und vom Gegenstand weg in Schwingungen versetzen, u. zw. mit einer so raschen Bewegung zum Gegenstande hin, dass beim plötzlichen Anhalten dieser Bewegung die Elektrode zufolge ihrer Trägheit sich in dem Halter verschieben kann. Ein weiteres Kennzeichen der Erlindung besteht ferner darin, dass die Anordnung so getroffen ist, dass die Vorsehubbewegung der Elektrode nach unten erfolgt, so dass die Schwerkralt
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Zusatzgewieht, die im Halter gehalten werden kann.
Fig. 7 zeigt in halber natürlicher Grösse eine Untersicht einer Anordnung einer Mehrzahl von Ätzeinheiten mit einer mit Spiralnuten versehenen Daumen- welle, welche die Elektroden in regelmässiger Folge in Schwingungen versetzen kann. In allen Figuren sind dieselben Bezugszeichen verwendet.
Ein Rahmen A, der auch in der Hand gehalten werden kann, wird im dargestellten Ausführungs- beispiel durch eine Schraube und einen Bolzen B gehalten, dessen Fortsatz C in einen T-förmigen Sehlitz an der Unterseite eines Trägers D eingreift, der einen Teil einer Maschine bildet. Diese kann einen Drehbankschlitten und einen Pantographen aufweisen, durch welche eine Einheit oder eine Mehrzahl von Einheiten in gewünschter Weise iiber den Gegenstand geführt werden können. Der Rahmen A ist am Ende bei a geschlitzt, um den Elektrodenhalter E aufzunehmen.
Gemäss Fig. 1 besteht dieser Halter aus einem L-förmigen Stück Stahlblech, das zwei Löcher c. e1 aufweist, in welchen gehärtete Stahlkugeln zentral angeordnet sind, die als Drehzapfen dienen.
Am Rahmen A. ist mittels Schrauben eine für gewöhnlich flache Feder F befestigt, deren freies
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unten zu bewegen, bis die Schaltklinke g2 auf die Nase h1 der Nut trifft, worauf die Bewegung des Halters E plötzlich aufhört und er mit verhältnismässig geringer Geschwindigkeit zurückkehrt.
Wenn eine solche Einheit so angeordnet wird, dass sie mechanisch längs einer Bahn über die Ober- fläche des zu ätzenden Gegenstandes geführt werden kann und wenn diese Oberfläche zu dieser Bahn nicht parallel ist, beispielsweise im Falle der Höhlung eines Löffel, ist es klar, dass an jeder Stelle des Gegenstandes, die weniger weit entfernt ist von einer Grundlinie (z. B. der genannten Bahn) als jene Stelle des Gegenstandes, welche die Elektrode bei der letzten Vorwärtsbewegung des Halters berührte, die Elektrode im Halter durch die weniger weit entfernte Stelle des Gegenstandes ungehindert zurückgestossen werden kann.
Die Elektrode I in Fig. l wird durch eine Reihe von im Gehäuse J eingeschlossenen Drahtwindungen
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wo sie mittels eines U-förmigen Bügels ('8 gehalten wird, der den Draht und die zwei Flächen des Halters E umfasst. Der Biigel es und der Halter B arbeiten in der Führung der Elektrode I zusammen, indem sie dieselbe in allen Richtungen mit Ausnahme der Längsrichtung in ihrer Bewegung hemmen.
Eine schwach gespannte Feder 1'7'die am Rahmen bei a4 und am Bügel es befestigt ist, presst den
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Das die Elektrode enthaltende Gehäuse J ist in einem Schlitz einer Stütze K, die am Träger D isoliert befestigt ist. wegnehmbar angeordnet. Das Gehäuse J wird in der Stütze A'durch hervorragende
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Raumes zwischen den Stegen j4 und der Kante j3 des Gehäuses begrenzt.
Für das Gehäuse ist ein Deckel j5 vorgesehen mit Schlitzen j, durch welche die Enden der Stege austreten. Nachdem das Gehäuse gefüllt ist, werden die Enden der Stege j4 über den Deckel gebogen. um ihn zu halten. Der mittlere Teil des Gehäuses kann bei j7 ausgehöhlt sein, so dass er den Deckel berührt. mit welchem er verschweisst werden kann. In der Seitenwand des Gehäuses und/oder des Deckels ist eine Ausnehmung j8 für den Austritt der Elektrode I voresehen. Ein solches Gehäuse kann eine Elektrode enthalten, deren Länge dem zwanzigfachen Durchmesser desselben entspricht, und dieselbe kann ohne jeden schädlichen Widerstand herausgezogen werden und ohne dass sich aufeinanderfolgende Windungen ineinanderverfangen.
Solche die Elektrode enthaltende Gehäuse werden vorzugsweise so hergestellt, dass das Ende der Elektrode hervorsteht, wie in Fig. 3. und dieses Ende unter einen einstweiligen Stahlblechdeckel jg geschoben wird, der von den zwei Enden der nächstliegenden Stege j4 gehalten wird. Dieser Deckel trägt, bereits auf die Elektrode aufgesteckt, den später beschriebenen, auswechselbaren Verschluss 1.
Der Elektrode I kann Strom zugeführt werden durch die Fedr F oder die Wiege G und den Halter E oder durch einen am Halter befestigten biegsamen Draht. Dadurch ist jedoch der Halter bei seiner Be- rührung mit der Elektrode dem Verbrennen oder der Beschädigung ausgesetzt. Im Falle eines fortlaufenden Elektrodendrahtes wird daher der Strom vorzugsweise unabhängig vom Halter zugeführt, und zu diesem Zweck ist beispielsweise ein Queeksilbergefäss L vorgesehen, das am Rahmen A mittels einer isolierten Federklammer l1 (Fig. 2) befestigt werden kann. Das Gefäss sitzt in einer V-Nut a5 am Ende des Rahmens A und ist von demselben durch Isoliermaterial a6 isoliert.
Durch das ununterbrochene Schwingen der Elektrode 1 im Queeksilbergefäss L ist das für den Durchtritt der Elektrode notwendige Loch im Boden des Gefässes der Abnutzung unterworfen, so dass das Quecksilber an diesem Punkt ausrinnt. Um dies zu verhindern, ist ein ausweeliselbarer Verschluss l vorgesehen, u. zw. einer für jede Länge der Elektrode 1 und jedes Gehäuse J. Der Verschluss l ist vorzugsweise aus elastischem Material, z. B.
Filz, und wird unter Druck in ein dünnes Metallgefäss l2 eingebracht, in dessen Mitte ein Loch gebohrt ist für den Durchtritt der Elektrode 1 und um sie in den Mittel-
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zu halten, ist ein rohrförmiger Halter 13 vorgesehen, der in der Längsrichtung geschlitzt ist, so dass er sich selbst durch elastischen Druck im Gefäss L hält.
Wenn der Rahmens--1 an einem Maschinenteil, z. B. D, angebracht werden soll, kann eine isolierte Längssammelschiene cl (Fig. 1 und 7) vorgesehen werden, mit der das Queeksilbergefäss jeder Einheit (oder jedes Gefäss einer Mehrzahl von Einheiten) mittels eines Federdrahtes a9 verbunden werden kann, der mit der Klammer l1 elektrisch verbunden ist und ein nach aufwärts gerichtetes Ende a10 aufweist, welches die Sammelschiene d berührt.
Statt Elektrodenlängen von einer Haspel abzuziehen, ist es manchmal zweckdienlicher, kurze
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um durch den Halter nach vorne geschoben zu werden, so wird die Elektrode und der Halter gemäss den Fig. 5 und 6 ausgebildet. Eine kurze Elektrode N von gleichbleibendem Durchmesser ist an einem Ende eines stangenförmigen Zusatzgewichtes 0 von ebenfalls gleichbleibendem, aber beträchtlich grösserem Durchmesser befestigt. Dasselbe weist vorzugsweise vieleckigen, im allgemeinen dreieckigen Querschnitt auf, so dass zwei seiner Flächen die Flächen einer Vertiefung im Halter E berühren und die dritte Fläche durch eine Feder e7 nach oben gedrückt wird, die das Zusatzgewicht gegen den Halter E drückt.
Die Stange 0 ist mit einem Kopf o1 ausgebildet, um zu verhindern, dass sie durch den Halter B unbegrenzt weit nach vorne geschoben wird. Die Länge der Stange 0 ist im allgemeinen um einen Betrag grösser als die entsprechende Länge des Halters, der der anfänglichen Länge der Elektrode V entspricht.
Zur Aufnahme einer solchen Elektrode ist das den Halter E bildende Blech seitwärts gebogen und ein zweites gebogenes Blech. vl an demselben durch Nieten befestigt, so dass zwischen den gebogenen Kanten eine winkelförmige Vertiefung gebildet wird für die Aufnahme und Führung der Stange 0. Die gebogenen Kanten können verlängert und mit Kerben m für die Lagerung des Endes e9 der Feder e7 versehen sein, welche die Stange gegen den Halter B presst.
Um Mittel vorzusehen, mit welchen gemäss der Erfindung eine Mehrzahl von Gegenständen gleich- zeitig geätzt oder geschweisst werden kann, wird eine Anzahl der oben beschriebenen Einheiten in Reihe
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mässige Verteilung des Stromes zu ihren Elektroden zu sichern. Gemäss Fig. 7 ist der Träger D, der in Fig. 1 im Schnitt dargestellt ist, mit Armen du, da versehen, durch welche er mit dem oberen Teil eines (nicht dargestellten) Drehbanksehlittens um die Achse drehbar verbunden ist. Diese Verbindung ermöglicht es, den Träger D und die Einheiten von den Gegenständen wegzuheben und auf die Gegenstände niederzulassen.
Durch Bolzen ist mittels des T-Schlitzes unterhalb des Trägers D eine Mehrzahl von Einheiten angeordnet, von denen der Klarheit halber nur zwei Einheiten U7 und Ug in Untersicht dargestellt sind, während die andern Einheiten Ui-UTjg (mit Ausnahme von U7 und Cg) durch ihre Wiegen G angedeutet sind.
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welle H gelagert, die in der durch den Pfeil (Fig. l) angegebenen Richtung durch einen Elektromotor R angetrieben werden kann, dessen Gehäuse am Träger D befestigt ist.
Die Daumenwelle H ist mit einer Mehrzahl gleich weit entfernter, schraubenlinienförmiger Nuten von dem in Fig. l angegebenen Querschnitt versehen, wobei die Steigung der Schraubenlinie eine solche ist, dass die Enden g der Wiegen U, die als Schaltklinke mit der Daumenwelle H in Eingriff treten und in einer Axialebene der Welle angeordnet sind, von den Kanten der Daumennuten in regelmässiger Folge von der Einheit P bis zur Einheit Uns freigegeben werden, worauf wieder mit der Einheit Pi begonnen wird.
Es ist klar, dass jede Anzahl von in Gebrauch stehenden Einheiten auf dem Träger D gleichmässig und die zwei Endeinheiten so angeordnet werden, dass eine regelmässige Sehwingungsfolge und eine regelmässige Stromverteilung erzielt wird.
Obwohl die Erfindung nur in ihrer Anwendung beim Ätzen von Linien in elektrisch leitende Gegen-
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materials, Regelung des Stromes und bei Verwendung entsprechender Ströme die Erfindung auch zum Schweissen verwendet werden kann. Ein solches Schweissverfallren ist anwendbar bei der Verzierung der Oberflächen von Gegenständen, z. B. für Juwelierarbeiten, sowie zur organischen Verbindung getrennter Teile von Gegenständen.
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Device for electrical welding and etching.
The invention relates to a device for electrical welding and etching of metal objects or the like by means of an electrode, the end of which is applied to the surface of the object and guided over the same by hand or by a machine. The electrode swings towards and away from the object to create a series of arcs or fluctuations in a steady arc.
Etching is achieved by this method when the object is locally burned thereby, and for this purpose it is generally desirable that the electrode have a relatively high melting temperature. Welding is achieved when the electrode is melted and placed on the object. For this purpose, it is generally desirable that the electrode have a relatively low melting temperature.
More particularly, the invention resides in improvements in the means for holding and vibrating the electrode so that it is advanced against the workpiece as it is consumed and in cooperative improvements in the electrode and the means for supplying power thereto.
Up to now, when welding, it has been customary to swing the electrode by hand and push it forward.
In order to etch lines in metal, a device with an electrode has been used that was rigidly attached transversely to the free end of a spring which was set in vibration by an electromagnet. The vibrating electrode, which was supplied with current by the spring, was applied to the article and passed over the article either by hand or by means of a machine.
Such an etching unit, as it will now be referred to, is subject to various restrictions. The oscillation amplitude of the movement of the electrode, and thus the length and duration of each arc, change with the distance at which the unit is held from the object, and when the unit is mechanically passed over it must change if the surface of the object is undulating or is otherwise not parallel to the trajectory of the unit. The
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movement of the spring as well as that of the holder with which the electrode is attached to the spring must inhibit. The consequence of this is that an electrode is used whose diameter is several times larger than the width of the line to be etched.
The electrode is sharpened to a conical tip, which however continuously increases in width, so that the evenness of the width of the line cannot be maintained. Lateral oscillations of the electrode occur because (since it oscillates in an arc) it oscillates substantially transverse to its axis at most points.
The subject of the invention is a device for electrical welding and etching by an electrode that oscillates automatically in rapid succession from and to the object in such a way that an arc between the electrode and the object is alternately generated and extinguished, the disadvantages of known devices being avoided according to the invention that the electrode of uniform diameter is held by a holder that clamps it slightly, and that means are provided for advancing the electrode in each oscillation phase until it is open.
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hit the object automatically and to the extent that the electrode is consumed.
The device is further characterized by means which cause the holder with the electrode to vibrate towards and away from the object, u. with such a rapid movement towards the object that if this movement is suddenly stopped, the electrode can shift in the holder due to its inertia. Another characteristic of the invention is that the arrangement is made in such a way that the pre-stroke movement of the electrode takes place downwards, so that the heavy claw
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Additional weight that can be held in the holder.
FIG. 7 shows, in half its natural size, a bottom view of an arrangement of a plurality of etching units with a thumb shaft provided with spiral grooves, which can set the electrodes in regular sequence to vibrate. The same reference symbols are used in all figures.
A frame A, which can also be held in the hand, is held in the illustrated embodiment by a screw and a bolt B, the extension C of which engages in a T-shaped seat on the underside of a carrier D which is part of a machine forms. This can have a lathe slide and a pantograph, through which a unit or a plurality of units can be guided over the object in the desired manner. The frame A is slotted at the end at a to accommodate the electrode holder E.
According to FIG. 1, this holder consists of an L-shaped piece of sheet steel which has two holes c. e1, in which hardened steel balls are centrally arranged, which serve as pivot pins.
A usually flat spring F is fastened to the frame A. by means of screws
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to move down until the pawl g2 hits the nose h1 of the groove, whereupon the movement of the holder E suddenly stops and it returns at a relatively low speed.
If such a unit is arranged so that it can be guided mechanically along a path over the surface of the object to be etched and if this surface is not parallel to this path, for example in the case of the cavity of a spoon, it is clear that at every point on the object that is less far from a base line (e.g. the said path) than that point on the object which the electrode touched during the last forward movement of the holder, the electrode in the holder through the point less far away the object can be pushed back unhindered.
The electrode I in FIG. 1 is made up of a series of turns of wire enclosed in the housing J
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where it is held by means of a U-shaped bracket ('8 which encompasses the wire and the two faces of the holder E. The bracket and the holder B cooperate in guiding the electrode I, holding it in all directions except inhibit the longitudinal direction in their movement.
A weakly tensioned spring 1'7 'which is attached to the frame at a4 and to the bracket it presses the
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The housing J containing the electrode is in a slot of a support K which is attached to the support D in an insulated manner. removably arranged. The housing J is outstanding in the support A '
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Space between the webs j4 and the edge j3 of the housing limited.
A cover j5 with slots j through which the ends of the webs emerge is provided for the housing. After the case is filled, the ends of the webs j4 are bent over the lid. to hold him. The middle part of the housing may be hollowed out at j7 so that it touches the lid. with which it can be welded. A recess j8 for the exit of the electrode I is provided in the side wall of the housing and / or the cover. Such a housing can contain an electrode the length of which corresponds to twenty times its diameter, and the same can be pulled out without any harmful resistance and without successive windings becoming entangled.
Such housings containing the electrode are preferably made so that the end of the electrode protrudes, as in FIG. 3, and this end is pushed under a temporary sheet steel cover jg which is held by the two ends of the closest webs j4. This cover, already attached to the electrode, carries the exchangeable closure 1 described later.
The electrode I can be supplied with current through the spring F or the cradle G and the holder E or through a flexible wire attached to the holder. As a result, however, the holder is exposed to burning or damage when it comes into contact with the electrode. In the case of a continuous electrode wire, the current is therefore preferably supplied independently of the holder, and for this purpose, for example, a Queek silver vessel L is provided, which can be attached to the frame A by means of an insulated spring clip l1 (FIG. 2). The vessel sits in a V-groove a5 at the end of the frame A and is isolated from the same by insulating material a6.
As a result of the uninterrupted oscillation of the electrode 1 in the queek silver vessel L, the hole in the bottom of the vessel required for the electrode to pass through is subject to wear, so that the mercury runs out at this point. To prevent this, an identifiable closure l is provided, u. between one for each length of the electrode 1 and each housing J. The closure 1 is preferably made of elastic material, e.g. B.
Felt, and is placed under pressure in a thin metal vessel l2, in the middle of which a hole is drilled for the passage of the electrode 1 and around it in the middle
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to hold, a tubular holder 13 is provided which is slotted in the longitudinal direction so that it holds itself in the vessel L by elastic pressure.
When the frame - 1 on a machine part, e.g. B. D, is to be attached, an insulated longitudinal busbar cl (Fig. 1 and 7) can be provided, with which the Queek silver vessel of each unit (or each vessel of a plurality of units) can be connected by means of a spring wire a9 which is connected to the clamp l1 is electrically connected and has an upwardly directed end a10 which contacts the bus bar d.
Instead of pulling electrode lengths from a reel, it is sometimes more useful to use short ones
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in order to be pushed forward through the holder, the electrode and the holder according to FIGS. 5 and 6 are formed. A short electrode N of constant diameter is attached to one end of a rod-shaped additional weight 0 of also constant, but considerably larger diameter. The same preferably has a polygonal, generally triangular cross-section, so that two of its surfaces touch the surfaces of a recess in the holder E and the third surface is pressed upwards by a spring e7 which presses the additional weight against the holder E.
The rod 0 is formed with a head o1 to prevent it from being pushed forward indefinitely by the holder B. The length of the rod O is generally greater than the corresponding length of the holder, which corresponds to the initial length of the electrode V, by an amount.
To accommodate such an electrode, the sheet metal forming the holder E is bent sideways and a second bent sheet metal. vl attached to the same by rivets, so that an angular recess is formed between the curved edges for receiving and guiding the rod 0. The curved edges can be extended and provided with notches m for the storage of the end e9 of the spring e7, which the Rod presses against holder B.
In order to provide means with which, according to the invention, a plurality of objects can be etched or welded at the same time, a number of the units described above are arranged in series
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to ensure a moderate distribution of the current to your electrodes. According to FIG. 7, the carrier D, which is shown in section in FIG. 1, is provided with arms du, da, by means of which it is connected to the upper part of a lathe bed center (not shown) so as to be rotatable about the axis. This connection makes it possible to lift the carrier D and the units away from the objects and to lower them onto the objects.
A plurality of units is arranged by bolts by means of the T-slot below the support D, of which, for the sake of clarity, only two units U7 and Ug are shown from below, while the other units Ui-UTjg (with the exception of U7 and Cg) through their cradles G are indicated.
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shaft H, which can be driven in the direction indicated by the arrow (Fig. 1) by an electric motor R, the housing of which is attached to the carrier D.
The thumb shaft H is provided with a plurality of equally spaced, helical grooves of the cross-section indicated in Fig. 1, the pitch of the helical line being such that the ends g of the cradles U, which come into engagement with the thumb shaft H as a pawl and are arranged in an axial plane of the shaft, are released by the edges of the thumb grooves in a regular sequence from the unit P to the unit Uns, whereupon the unit Pi begins again.
It is clear that any number of units in use are evenly arranged on the carrier D and that the two end units are arranged in such a way that a regular sequence of visual oscillations and a regular current distribution are achieved.
Although the invention is only used in the etching of lines in electrically conductive counter-
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materials, regulation of the current and when using appropriate currents, the invention can also be used for welding. Such sweating is applicable when decorating the surfaces of objects, e.g. B. for jewelry work, as well as the organic connection of separate parts of objects.
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