AT160703B

AT160703B - Verfahren und Einrichtung zum Überwachen von Punktschweißungen.

Info

Publication number: AT160703B
Authority: AT
Original assignee: Budd Edward G Mfg Co
Priority date: 1931-01-19
Publication date: 1941-12-10

Description

Verfahren und Einrichtung zum Überwachen von Punktschweissungen.
EMI1.1

und Verlässlichkeit der Schweissungen durch die Anzeige der entwickelten Wärmeeinheiten. Ferner gibt man diese Anzeige als eine fortschreitende Reihe paralleler Schaulinien bezogen, auf eine bestimmte Grundlinie, um besser einen augenblicklich übersehbaren Vergleich zu geben. Die Aufzeichnung wird durch irgendeinen Teil des Schweissmechanismus fortgeschaltet.

Die Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens umfasst einen Schweissstromkreis, der einen Wärmeeinheitsanzeiger enthält, der eine Anzeige der in einer Schweissung entwickelten Wärmeeinheiten geben kann. Dieser Anzeiger kann mit dem Sekundärstromkreis eines Wechselstromtransformators zusammenwirken. Die Zeitbemessungsvorrichtung für die Steuerung der Einwirkungszeiten der Schweissströme kann mit dem Primärkreise des Transformators zusammenwirken und ihn steuern. Sie besteht vorzugsweise aus einem steuernden Augenblicksschalter, der die Zeitspanne der Ansehliessung des Primärkreises an eine Kraftquelle steuert. Diese Zeitspanne ist durch Einstellen der relativen Längen der Stromschlusskontakte einstellbar. Im besonderen besteht der Anzeiger für die Wärmeeinheiten der Schweissung aus einem ballistischen Dynamometer, z.

B. einem Solenoid, das vom Sekundärstrom erregt wird und einen Kern besitzt, der gegen die Wirkung einer einstellbaren Feder in das Solenoid hineingezogen wird und durch das Mass seines Ausschlages aus seiner Ruhelage eine Anzeige des Produktes des im Sekundärkreis durch die Schweissung fliessenden Stromes und seiner Wirkungszeit ergibt.

Diese ist wegen der Trägheit des Kerns eine Funktion seiner Bewegung. Der Strom misst die in der Schweissung verbrauchte Energie, die im wesentlichen i2t entspricht, da die Spannung, die eine Funktion der elektrischen Daten der Leitung und des Transformators (die im wesentlichen konstant bleiben) ist, ungeregelt bleibt. Die Einwirkungszeit des Stromes, die durch die Wirkung des Kolbens gegen seine Trägheit in Erscheinung tritt, vereint sich mit dem Strome, um die Anzeige zu einer genauen Vergleichsanzeige der Wärmeeinheiten der Schweissung zu machen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Zwischen den Schweisselektroden 10 und 11 befindet sich das Werkstück 12. Die Elektroden liegen in einem Stromkreis mit der Wicklung 13 eines Wechselstromtransformators 14. Die Primärwicklung 15 dieses Transformators wird von einer Leitung 16 gespeist. Die Elektroden können zusammengeführt und mit dem nötigen Druck auf das Werkstücke durch den Fusshebelantrieb 17 gehalten werden, dessen senkrechte Stange. M mit der oberen Elektrode 10 verbunden ist. Die untere Elektrode kann der Einfachheit halber als feststehend angenommen werden.

Der Stromkreis der die Elektroden 10 und 11 speisenden Sekundärwicklung 13 führt durch die Wicklung eines starken Solenoides 19, das senkrecht sieht. In diesem ist ein Kolben axial beweglich, der durch die Spule 19 gegen die Kraft der Feder 21 einziehbar ist. Diese ist in ihrer Länge einstellbar, um ihren Zug und dessen Gleichförmigkeit einzustellen. Hiezu hat z. B. das senkrechte Federgehäuse 22 in einer Seite Querschlitze 23, durch die eine Platte 24 zwischen die verschiedenen Federwindungen einführbar ist.

Das untere Ende des Kolbens 20 trägt einen Zeigerstift oder Schreibstift 25 an einer Stange 26, der auf einem wandernden Schreibstreifen 27 so spielt, dass auf dem Streifen beim senkrechten Hinund Hergang des Kolbens 20 eine Reihe von parallelen Linien gezogen wird, die von einer längs des Streifens 27 gezogenen Linie ausgehen. Der Schreibstreifen 27 geht von einer Rolle 30, die auf einer festen Achse 31 sitzt, zu einer Aufwickelrolle 31', die durch ein Schaltwerk 32 schrittweise geschaltet wird. Dieses wird durch eine Lenkerverbindung 33 mit einem Winkelhebel 34 angetrieben, dessen einer Arm von einstellbaren oberen und unteren Knaggen 35, 36 der Verbindungsstange 18 des Fusshebeltriebes 17 für die Bewegung der Elektroden erfasst wird.

Die Anordnung ist so, dass ein Zurückziehen der Klinke 32 eingeleitet wird, wenn die Elektroden in Schweissberührung mit dem Werkstück gebracht werden, worauf der Streifen 27 um einen Schritt bei der Rückkehrbewegung der Elektroden geschaltet wird, wenn sie das Werkstück verlassen. Die Rolle 31'wird gegen Zurückziehen durch die Klinke 32 mittels einer Halteklinke 37 festgehalten.

Das obere Ende des Kolbens 20 trägt, einen Arm 38 in Nachbarschaft zu einer Reihe von Kontakten 39, 40, 41. Der Leitungskontakt 39 ist mit der Kraftquelle durch Leitung 42 verbunden.

Die Kontakte 40 und 41 sind Lampenkontakte, deren näherer 40 mit der gegenüberliegenden Seite der Kraftquelle z. B. durch eine weisse Lampe 43 und einen gemeinsamen Leiter 44 verbunden ist, während der entferntere Kontakt 41 entsprechend, z. B. mit einer roten Lampe 45 verbunden ist. Die Kontakte 40 und 41 sind gegenüber den Elementen 38 und 39 durch die dargestellten Anschlagschrauben einstellbar.

Die Zahl der mit der Stromquelle 16 verbundenen Windungen der Primärwicklung. 15 des Transformators ist durch zwei Schalter 46, 47 einstellbar, die nacheinander die Primärwindungen durch Uberschleifen der Kontakte 48 ein-und ausschalten können, die mit verschiedenen Teilen der Wicklung verbunden sind.

Die Primärwicklung 15 ist gewöhnlich von der Quelle 16 durch einen Augenblickssteuerschalter 49 getrennt. Bei diesem Steuerschalter wird potentielle Energie zur Einwirkung auf einen beweglichen Kontakt 50 gebracht, um ihn augenblicklich über einen Kreis von festen Kontakten 51, 52, 53 usw. zu schnellen und dadurch die Primärwicklung 15 mit der Quelle 16 für eine Zeitspanne zu verbinden, die eine Funktion der Anzahl der Kontakte 51, 52, 53 usw. ist, die jeweils in Reihe miteinander

verbunden sind. Die Zahl dieser in Reihe geschalteten Kontakte wird durch die Stellung eines Schaltarmes 54 gegenüber den verschiedenen Kombinationen von Kontakten 55,56, 57 usw. bestimmt, die durch Leiter 58, 59, 60 usw. mit den Segmenten 51, 52,53 usw. verbunden sind.

Wenn der Arm 54 auf dem Kontakt 55 ruht, so wird nur das Segment 53 in einen Stromkreis mit der Primärwicklung 15 durch den Leiter 59 eingeschaltet. Ruht der Arm auf der Gruppe 57, so wird nicht bloss das Segment 53, sondern auch die Segmente 61 und 62 gegenseitig verbunden, so dass der Kontaktbogen des beweglichen Gliedes 50 mit den festen Gliedern der Reihe 51, 52 usw. von der durch das Segment 53 umfassten Bogengrösse auf die von den Segmenten 53, 61, 62 zusammen umfasste Bogengrösse vergrössert wird.

Angenommen, die Quelle 16 sei mit dem Apparat durch einen Leitungsschalter 63 verbunden und ein Arbeiter habe ein Werkstück 12 zwischen die Elektroden gebracht und den Antrieb 17 mit dem Fusse niedergedrückt, so ergibt sich folgende Wirkung : Beim Senken der Stange 18 des Fusshebeltriebes 17 zieht der Knaggen 35 mittels des Winkelhebels 34 die Klinke 32 so zurück, dass sie den Streifen 27 nach Beendigung der Schweissung und Freigabe des Antriebes 17 vorschaltet.

Die Bewegung des Antriebes 17 speichert durch nichtdargestellte Hilfsmittel potentielle Energie in dem beweglichen Arm 50 des Zeitschalters 49 auf, die an einem geeigneten Punkt während der Senkung des Antriebes 17 bei angemessenem Druck der Elektroden 10 und 11 auf das Werkstück 12 ausgelöst wird und den Arm 50 um den Kreis von Segmenten 51, 52,53 usw. schnellt, wodurch der Primärkreis 15 zur Quelle 16
EMI3.1
derart fliessende Strom, der eine bestimmte. die Schweissung bewirkende Wärmemenge entwickelt, geht auch durch das Solenoid 19. Das sofort entwickelte Magnetfeld dieses Solenoides wirkt auf den Kolben 20 gegen dessen Trägheit und die gleichförmige Kraft der eingestellten Aufhängefeder 21 des
Kolbens.

Dieser beschleunigt sich und senkt sich um eine Strecke, die genau proportional dem Produkt des Stromes im Solenoide 19 und der Zeit der Einwirkung dieses Stromes ist, führt den Schreibstift 25 quer über den Streifen 29 und bewirkt einen senkrechten Strich 28 parallel zu früheren oder späteren, dessen Länge die Bewegung des Kolbens 20 gegen seine Trägheit misst. Genauer betrachtet ist diese Anzeige-und Schreibbewegung des Kolbens 20 proportional dem Quadrate der Stromstärke multi- pliziert mit der Zeit.

Diese Kolbenbewegungen und diese Aufzeichnungen der Wärmeentwicklung bei den Schweissungen ermöglichen einen augenblicklichen Siehtvergleieh zwischen den einzelnen Sehwei- ssungen ; sie werden gleichzeitig mit der Augenblickssteuerung der Wirkungszeit des Schweissstromes unter dem Einfluss der Zeitsteuervorriehtung 49 bewirkt.

Ausserdem werden noch andere Sichtanzeige der Art der Schweissung durch die Lampen 43, 45 geliefert. Der Arm 38 ist so eingestellt, dass er bei normaler und richtiger Bewegung des Kolbens 20 für eine normale und erwünschte Wirksamkeit und Verlässlichkeit einer Schweissung in einem Werkstoff bestimmter Stärke den Kontakt 39 in Verbindung mit Kontakt 40 bringt und die weisse Lampe 43 aufleuchten lässt. Wird aber die Schweissung zu lange ausgedehnt, genügend, um den Werkstoff zu verbrennen oder zu verschlechtern, so senkt sich der Arm 38 weiter, erfasst auch den Kontakt 41 und lässt auch die rote Lampe 45 als Gefahrzeichen aufleuchten. Andere Zeichen können vom Arm 38 gesteuert werden, um z. B. anzugeben, dass die Schweissung mit unzulänglichem Strom geschehen ist.

Tatsächlich bewirkt dies schon die beschriebene Einrichtung, da bei ungenügender Stromlieferung der Arm 38 keinen Kontakt zwischen den Punkten 39 und 40 bewirkt und daher die weisse Lampe nicht aufleuchtet.

Auch kann der Kolben 20 dazu dienen, andere Anzeigevorrichtungen akustischer oder optischer Art, z. B. Zählwerke, entsprechend seinem Hub zu steuern oder den Schweissstrom zu unterbrechen.

Als Beispiele der zahlreichen möglichen Änderungen sei erwähnt, dass die Wärmeeinheiten auch anders als durch das Produkt des Stromes und der Zeit angezeigt werden könnten. Ferner könnte der Primärstrom statt des Sekundärstromes benutzt werden, um die Messung der Wärmeeinheiten wenigstens annähernd zu bewirken. Der Anzeiger 20 für die Wärmeeinheiten liegt in Reihe mit dem Sekundär- stromkreise, könnte aber auch in Nebenschluss oder anderer Schaltung liegen. Das eine oder andere der bekannten Wattmeterrelais könnte mit geeigneter Umänderung an die Stelle des beschriebenen Anzeigers gesetzt werden usw.

Das Verfahren ist besonders geeignet für die Schweissungen im Flugzeugbau, wo es von grösster Wichtigkeit ist, dass jede einzelne Schweissung so fest ausfällt, wie dies der verfügbare Raum zulässt.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Überwachen von Punktschweissungen, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Schweissung die dabei in einer bestimmten Zeiteinheit entwickelten Wärmeeinheiten überwacht werden.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit jeder Schweissung, die vorzugsweise durch einen eine bestimmte Spannung aufweisenden und eine bestimmte Zeitdauer fliessenden Strom erzeugt wird, eine Vergleichsanzeige der dabei entwickelten Wärmeeinheiten gegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man äusserst starke Ströme für im wesentlichen nur Augenblicksdauer aufweisende Zeitspannen wirken lässt und gleichzeitig Ver- gleiehsanzeigen der bei den einzelnen Schweissungen entwickelten Wärmeeinheiten gibt. <Desc/Clms Page number 4>

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom im Schweissstromkreise dazu benutzt wird, eine Vergleichsanzeige der bei jeder Schweissung entwickelten Wärmeeinheiten zu liefern.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2,3 oder 4, dadurch, gekennzeichnet, dass eine fortlaufende Reihe sichtbarer Aufzeichnungen hergestellt wird, die Vergleichsanzeigen der in mehreren aufeinanderfolgenden Schweissungen entwickelten Wärmeeinheiten liefern, wobei die Aufzeichnungen vorzugsweise durch eine von einem Element der Schweissvorrichtung selbst abgeleitete Bewegung vorgeschaltet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Fliessens des Schweissstromes durch eine vorzugsweise in den Primärstromkreis eingefügte Zeitschalteinrichtung bewirkt wird, während die Wärmeeinheitsanzeigen unabhängig von der Zeitschalteinrichtung, u. zw. vorzugsweise durch den im Sekundärkreis fliessenden Strom, bewirkt werden.

7. Punktschweisseinrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Wärmeeinheitsanzeiger, der eine Anzeige der bei einer Schweissung entwickelten Wärmeeinheiten liefert.

8. Schweisseinrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Zeitsteuervorrichtung für den Schweissstrom (die vorzugsweise im wesentlichen nur Augenblicksdauer aufweisende Zeitspannen festlegt), wobei der Wärmeeinheitsanzeiger unabhängig von dieser Zeitsteuervorrichtung ist.

9. Schweisseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch ein Solenoid, das durch den Schweissstrom (vorzugsweise den Strom in der Sekundärwicklung des Schweisstransformators) erregbar ist und durch den Grad der Erregung einen Anzeiger für die Dichte und Dauer des Stromes und damit für die in der Schweissung entwickelten Wärmeeinheiten bildet.

10. Schweiss einrichtung nach Anspruch 7,8 oder 9, gekennzeichnet durch eine mit dem Anzeiger zusammenwirkende Schreibvorrichtung, die vorzugsweise durch ein Element der Schweissvorrichtung selbst fortschaltbar ist, zur Aufnahme einer Aufeinanderfolge von Sichtzeichen, die Vergleiehsangaben der in einer Reihe von Schweissungen entwickelten Wärmeeinheiten darstellen.

11. Schweisseinrichtung nach Anspruch 7,8, 9 oder 10, gekennzeichnet durch besondere Warnungzeichen (z. B. Lampen), die mit dem Anzeiger zusammenwirken und dann zur Wirkung gebracht werden, wenn die entwickelten Wärmeeinheiten zur Gewährleistung einer wirksamen Schweissung nicht ausreichen.

12. Schweisseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, um anzuzeigen, ob genügend elektrische Leistung in diesem Kreise zur Erzielung einer befriedigenden Schweissung verbraucht worden ist.

13. Schweisseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch in einen Signalstromkreis eingefügte Schaltmittel (38-41), die in Abhängigkeit von der Grösse der im Schweissstromkreis fliessenden Energie gesteuert werden.