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Zeitschalter für vorzugsweise mit äusserst kurzen Schweisszeiten arbeitende, elektrische Widerstands- schweissmaschinen.
Die Erfindung bezieht sieh auf einen Zeitschalter für vorzugsweise mit äusserst kurzen Schweiss- zeiten arbeitende, elektrische Widerstandsschweissmaschinen.
Durch Anwendung äusserst starker Ströme und entsprechend kurzen Schweisszeiten beim elektrischen Widerstands-, insbesondere Punktschweissen, lassen sich wichtige Vorteile in bezug auf Erhaltung der Werkstoffeigensehaften und Ermöglichung der Verschweissung bestimmter Werkstoffe erzielen. Bei der Anwendung der grossen Stromstärken ist es erforderlich ; die Srhweisszeit sehr genau einzustellen, für die genaue Innehaltung der eingestellten Zeit bei jeder Schweissung zu sorgen und ferner zu verhindern, dass mehrere Stromdurehgänge an der gleichen Stelle erfolgen.
Eine verhältnismässig kleine Verkürzung der Schweisszeit würde bereits eine unvollkommene Schweissung zur Folge haben, während eine kleine Verlängerung über die zulässige Zeit eine Verschlechterung oder Verbrennung des Werkstoffes und somit wiederum eine Schwächung der Schweissstelle zur Folge hat.
Zur genauen Einstellung der Schweisszeit findet ein Zeitschalter Verwendung, der gegeneinander bewegliche, gewöhnlich in bezug auf den Arbeitsstromkreis unwirksame Kontaktglieder aufweist und der gekennzeichnet ist durch Steuerglieder, die nach der, vorzugsweise von Hand erfolgten Bewegung
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vorzugsweise feststehende Einrichtungen zur Einstellung der Schaltzeit, d. h. der Zeit, während welcher das bewegliche Kontaktglied elektrisch wirksam wird.
Zur Verhinderung des mehrmaligen Hindurchschickens des Stromes findet ein Zeitschalter Verwendung, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die die Einschaltzeit bestimmenden Teile des Schalters so ausgebildet bzw. angetrieben sind, dass sie bei Betätigung einer Auslöseeinrichtung ohne Unterbrechung nacheinander zwei oder mehr Schaltkreisläufe vollführen könnten, dass aber bei nur einmaliger, längere
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als einem Schaltkreislauf verhindert wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sieh aus der nachstehenden Beschreibung des Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Teil im Schnitt, Fig. 2 zeigt eine Endansicht der Vorrichtung zum Teil im Schnitt ; Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4-10 zeigen schematisch vorbestimmte Einstellungen der Maschine für verschiedene Schweisszeiten, Fig. 11 zeigt ein Schaltschema eines Energiesteuerkreises für Schweiss- elektroden unter Verwendung der obigen Einrichtungen.
Eine Grundplatte 10 trägt Ständer 12, 14 zur Lagerung einer feststehenden Hohlwelle 16, in deren Enden in Kammern 18 Kugellager 20 für eine drehbare Welle 22 untergebracht sind. Diese trägt am einen Ende eine relativ schwere Scheibe 24, die auf die Welle aufgekeilt ist und eine Kontakttragplatte 26 trägt, die bei 28 von der Scheibe 24 isoliert ist, sowie ein Paar Brückenkontakte 30 trägt.
Letztere sind durch die Platte elektrisch verbunden und werden von der Platte durch eine Schraubenfeder 81 abge- drückt. Sie können wahlweise einen Ringkontakt 32 und mehrere in Ringreihe angeordnete Kontakt-
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mal, wenn der Hebel niedergedrückt wird, die Scheibe 24 um eine volle Umdrehung in beschleunigtem
Masse gedreht, je nach der Stärke der Schraubenfeder 82, der Dauer des Federweges und der Trägheit der Scheibe.
Die Dauer des Stromflusses durch das Werkstück wird durch die Einstellung der Verteilerscheibe 56 gesteuert. Fig. 4 bis 10 zeigen den Verteiler 56 in mehreren verschiedenen Lagen für verschiedene Schweiss- bedingungen. Die Kontaktplatten 34 und 86. die Kontaktplatte')'8 und die Kontaktplatte- 40 sind ver- schieden lang.
Die Kontaktplatten 34 und 36 sind gleich lang und stellen je eine Einheit der Schweisszeit dar.
Die Kontaktplatte 88 ist so lang wie die Kontaktplatten-M und J6 zusammen und stellt zwei Einheiten der Sehweisszeit dar, während die Kontaktplatte 40 länger als die Kontaktplatte 88 ist und drei Einheiten der Schweisszeit darstellt. In Fig. 4 dient der Verteiler durch Überdeekung der Kontaktplatten 46, 48, 50 und 52 der Kontaktplatten 54 : 36. 3. S und 40. dazu, alle diese Kontaktplatten miteinander zu verbinden, und der Brüekenkontakt 30 schiekt beim Überschleifen dieser Kontaktplatten Strom durch den Strom- kreis für eine Zeitspanne, die sieben der willkürlich gewählten Zeiteinheiten gleichkommt.
In Fig. 5 verbindet der Verteiler die Kontakte 48, 50 und 52 der Kontakte 36, 38 und 40 und verbindet diese drei letzteren Kontaktplatten elektrisch miteinander, so dass der Brüekenkontakt den Sehweissstrom während sechs Zeiteinheiten durch das Werkstück fliessen lässt. In Fig. 6 kombiniert der Verteiler durch Über- deckung der Kontakte 50 und 52 der Kontakte 3S und-M zwei Sehweisszeiteinheiten mit drei dieser willkürlichen Einheiten, und mithin umfassen die Schweissvorgänge je fünf Zeiteinheiten. In Fig. 7,8, 9 und 10 werden je drei, vier, eine und zwei Einheiten der Zeit entsprechend aufgewendet, je nachdem wie dies durch die Einstellung des Verteilers über den verschiedenen Kontakten bestimmt wird.
In Fig. 9 erfasst der Verteiler nur den Kontakt 46, was die kürzeste Sehweisszeit, nämlich eine einzige Zeiteinheit ergibt. Natürlich können statt vier Kontaktplatten auch'mehr oder weniger verwendet und dadurch die Schweisszeitlänge entsprechend verändert werden. Die kürzeren Kontakte werden überschleift, wenn die Scheibe 24 ihre Höchstgeschwindigkeit erreicht hat, und die längeren während der Stadien der Abbeschleunigung unter dem Einfluss der Bürstenreibung.
Die Anlage, zu der die Zeitsteuerung nach Fig. 1 gehört, ist in Fig. 11 im Schaltschema dargestellt und zeigt eine Weehselstromkraftleitung 110, Leitungsschalter 111, Transformatorprimärwicklung 112, Sekundärwicklung 113, Schweisselektroden 114 und die Vorrichtung 115 zum Anlegen der Elektroden an das Werkstück. Diese Vorrichtung J hat z. B. nach Zeichnung die Form einer Zange oder eines Falzers von der für gewisse Arten von Sehweissarbeit üblichen Ausführung zum Anlegen der Elektroden von Hand an das Werkstück. Statt dessen können auch entsprechende maschinelle Vorrichtungen verwendet werden.
Die Elektroden 114 sind, wie üblich, dauernd oder halb dauernd unmittelbar in den Stromkreis 113 des Sehweisstransformators geschaltet.
Der Seliweisstransformator ist zwecks Lieferung einer den Bedarf einer gewöhnlichen Punktschweissung weit übertreffenden Leistung entsprechend überbemessen, so dass alle gewünschten Leistungsabstufungen geliefert werden können und im besonderen alle gewünschten Abstufungen von Spannung und Stromstärke und ganz besonders alle gewünschten Abstufungen der Stromstärke von mässigen Werten an bis zu den ungeheuren Werten, die für die äusserst kurzen Augenblickszeitspannen verwendbar sind, mit denen es das neue System besonders zu tun hat.
Zur Erzielung dieser Abstufungen dienen die Anzapfungen 16 zur Veränderung der wirksamen Windungen der Primärwicklung 112 des Transformators. Die Einstellung von einer Anzapfung zur andern wird durch Bewegung des Armes 117 über den von den Zapfkontakten gebildeten Bogen bewirkt. Die Primärwicklung 112 hat eine Klemme 66 in Verbindung mit dem zentralen Verteiler 56 der Zeitbemessungs-
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bindungen 119 und 120.
Sofort, wenn man dies wünscht, kann man durch blosse Abstimmung der Einstellung des Verteilers 56 (der die Zeit der Einwirkung des Stromes bestimmt) mit der Einstellung des Transformatorzapfarmes 117 (der die Energie des Transformators und demgemäss den in der Sekundärwicklung 113 und daher durch die Schweissstelle fliessenden Strom bestimmt) den Wert von Zeit und Strom für die beste Schweissung für jeden Werkstoff erzielen und so lange beibehalten, wie man die erwähnte relative Einstellung beibehält.
Daher kann man Werkstoffe verschiedener Arten und Beschaffenheiten und verschiedener Stärken sämtlich in bester Art schweissen. Auch können unabhängig von dem Masse oder den relativen Massen der Werkstücke und der Art und Beschaffenheit des Werkstoffes die Schweissungen in Grösse und Art durch einen sehr weiten Bereich verändert werden.
Die in Fig. 1 allgemein mit D bezeichnete Zeitbemessungsvorrichtung kann man als einen Augenblickszeitspannensehalter bezeichnen ; sie ist eine ehronometrische Stromkreissteuerung, die befähigt ist, äusserst kleine Zeitspannen genau zu bemessen, die von einer Grössenordnung sind. die man auf elek- trisehem Gebiete durch den gewöhnlichen Oszillographen oder den Kathodenstrahloszillographen meistert.
Die Zeitspannen zwischen dem Öffnen und Schliessen der Stromkreise durch die Vorrichtung D sind mit
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richtung D unmittelbar im Primärkreise gefördert unter Fortfall aller sonstigen Steuerkreise und Stromsehalter. Die Vollkommenheit der Bemessung dieser Augenblickszeitspannen wird durch das scharf
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Die Stromschliessung wird vollendet scharf bemessen. Die Unterbrechung wird auch vollendet scharf bemessen und ist bei geeignetem Auslauf der Enden der Kontakte zur Berücksichtigung der Lichtbogen- bildung bzw. vermöge Verwendung irgendeiner der bekannten Vorrichtungen für rasche Liehtbogen- löschung so scharf, dass die Genauigkeit der abgemessenen Zeitspanne nicht beeinträchtigt wird.
Die äusserst hohen Geschwindigkeiten der Scheibe 24, die nötig sind, um die äusserst kleinen Augenblicks- zeitspannen selbst zu erzielen, tragen auch sehr zur Schärfe der Unterbrechung bei. Die periodische
Wirkung dieses Zeitsehalters scheidet die Bemessung der äusserst kurzen Schweisszeitspanne von den relativ langen und zweckmässig stark veränderlichen Zeitspannen für die Hantierung des Werkstückes und der Schweiss elektrode. Der Umstand, dass die kürzesten der Augenblickszeiten für die Schweissung von der Scheibe 24 bei ihrer Höchstgeschwindigkeit abgeleitet werden und die längeren Schweisszeiten bei ihrer abbeschleunigten Geschwindigkeit,
verbessert vermöge der allgemeinen Reihenanordnung der Kontakte ?-40 von den kürzesten zu den längsten in Richtung der Bewegung der Scheibe 24 und Kon- taktbürsten 10 fortschreitend die Genauigkeit der kürzesten Zeitspanne dadurch, dass grössere Längen für die kürzeren Segmente 34 und 46 ermöglicht werden und das Öffnen des Stromkreises bei höchsten Geschwindigkeitszuständen bewirkt wird.
Die Augenblickszeitspannen für die Sehweissung sind so klein, dass es unmöglich ist, innerhalb derselben den Hebel 80 mit der Hand zweimal zu bewegen. Mit andern Worten, die potentielle Energie der Feder 82 beschleunigt die Scheibe 24 auf eine Geschwindigkeit, die diejenige übersteigt, mit welcher der Hebel 80 nebst Zubehör möglicherweise bewegt werden könnte. Es ergibt sich daher nur eine einzige
Stromeinwirkung für jeden Hin-und Hergang des Antriebshebels 80.
Die Zeitbemessungsscheibe 24 macht eine Umdrehung und wird durch den Abzug 72 zwangs- weise stillgesetzt ; ihre restliche Trägheit wird durch die Gummipolster 121 unter dem Ständer 74 ab- sorbiert. Die Scheibe 24 mit Vorsprung 70 und Abzug 72 bildet einen Eintourenmechanismus mit Still- setzung.
Der Vorsprung 70 nebst Abzug 72 sind als Aussperrung des Zeitschalters nur zwischen auf- einanderfolgenden Zeitspannen wirksam, so dass unabhängig von der Stellung und aufeinanderfolgenden
Bewegungen des Hebels 80 die Scheibe 24 und der Kontakt 30 nicht mitten in einer Schweissung still- gesetzt werden können und die durch die Vorrichtung genau bemessbare Zeitspanne nicht durch Fehl-
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neten Lage zurückgezogen werden muss, bevor die Sperrung für ein nachfolgendes Spiel der Vorrichtung wieder eingerückt werden kann. Weder können zwei Stromstoss nacheinander bewirkt werden, noch können die Bewegungen der Scheibe 24 oder ihre Geschwindigkeiten in aufeinanderfolgenden Winkel-
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für potentielle Energie zur Aufspeicherung von Energie durch die Handhabe 80.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Zeitschalter für vorzugsweise mit äusserst kurzen Schweisszeiten arbeitende, elektrische Wider-
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einen einzigen Schaltkreislauf-Schliessen und Offnen des Stromkreises - auslösen, weiters durch den Lauf des beweglichen Kontaktgliedes nicht beeinflussende, vorzugsweise feststehende Einrichtungen zur Einstellung der Sehaltzeit, d. h. der Zeit, während welcher das bewegliche Kontaktglied elektrisch wirk- sam wird.