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Elektrische Widerstandsschweissmaschine für Punkt-oder Nahtschweissung
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Verbindung schwer zugänglicher Werksteile, zu schaffen, die sich durch hohen elektrischen Wirkungsgrad auszeichnet und somit in leichter und gedrängter Bauform, vorzugsweise als allseits bewegliche Handschweissmaschine (Schweisszange) ausführbar ist.
Es sind verschiedene Widerstandsschweissmaschinen bekannt, denen jedoch durch die räumlich getrennte Anordnung von Transformator und dem die Elektroden tragenden Organ (Schweisszange) erhebliche betriebliche Nachteile und Beschränkungen in der Verwendbarkeit anhaften.
Der Transformator, der infolge der später beschriebenen, hohen sekundärseitigen Leitungsverluste sehr schwer ist, ist im allgemeinen an der Decke, der Wand oder einem eigenen Gestellbestenfalls nur sehr beschränkt beweglich- angebracht. Die Zuführung des niederge-
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starker flexibler Zuleitungen. Die Schweisszange selbst soll nun aber zur Erfüllung ihrer Aufgabe so wendig als möglich, d. h. nach allen Seiten drehbar und schwenkbar sein. Dies würde möglichst lange Leitungen erfordern, während diese aber aus elektrischen Gründen-Ver- meidung von unnötigen Verlusten, Verringerung von Gewicht und Anschlusswert des Transformators-so kurz als möglich sein sollen. Die kurzen, dichen Leitungen behindern jedoch die Bewegbarkeit der gebräuchlichen Schweisszangen weitgehend.
Es stehen also die an das Gerät gestellten mechanischen und elektrischen Anforderungen miteinander in Widerspruch und verhindern eine in beiden Richtungen befriedigende Lösung.
Dazu kommt, dass bei Schweisszangen von gebräuchlicher Leistung die Kraft für den Elektrodendruck nicht mehr von Hand aus, sondern nur durch eine Übersetzung, meist eine Druck- luft-oder Drucköleinrichtung aufgebracht werden kann. Diese Einrichtungen bedingen wieder eine Gewichtserhöhung des beweglichen Teiles und machen seine Aufhängung, z. B. an einem Seilzug erforderlich, wodurch wiederum die gewünschte Ec-. veglichkeit behindert wird.
Bei der erfindungsgemässen elektrischen Widerstandsschweissmaschine werden die aufgezeigten Mängel dadurch behoben, dass die Schweisselektroden mit ihren Tragorganen unmittelbar an dem, den Transformator umschliessenden, zugleich dessen Sekundärwicklung bildenden Maschinengehäuse befestigt bzw. gelagert sind, wobei wenigstens einer der Elektrodenhalter elastisch ausgebildet oder in einem elastischen Teil des Gehäuses gehalten oder geführt ist, so dass die Zuführung des Sekundärstromes zu den Elektroden ausschliesslich über diese Verbindungsteile erfolgt.
Dadurch also, dass einer oder mehrere der die Elektroden tragenden Verbindungsteile elastisch ausgebildet ist bzw. sind, ist die für das Schliessen und Öffnen der Elektroden erforderliche gegenseitige Beweglichkeit derselben gegeben, und die Zuführung des Sekundärstromes zu den Elektroden kann somit unter völligem Verzicht auf zusätzliche, biegsame Leitungen ausschliesslich über diese Verbindungsteile erfolgen. uch d'f Organe zur stufenlosen Regelung des
Elektrodendruckes sowie zum Öffnen der Elek- troden können nun vorteilhaft untergebracht werden, ohne die Bewegbarkeit zu beeinträchtigen.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass einer dieser beiden Arbeitstakte der Elektrodenbewegung durch eine pneumatische oder hydraulische Ein- richtung-gegebenenfalls unter Ausnützung des vorhandenen Kühlwassers-der andere durch Federkraft gesteuert wird, die auch durch die die Elektrode tragenden elastischen Ver- bindungsteile aufgebracht we-den kann.
Als solche elastische Verbindungsteile kommen erfindungsgemäss-iorzursweise einerseits der ent- sprechend elastisch ausgebildete Gehäuseboden oder eine in das Maschinengehäuse eingesetzte
Zwischenwand, anderseits der die bewegbare
Elektrode tragende Arm in Betracht.
Als Steuerorgan zur Betätigung der Elektroden- bewegung werden nach der Erfindung die Hand- griffe der Schweisszange benutzt.
Durch den Wegfall der Verbindungskabel und ihrer Verlustwiderstände (Leitungsverluste und Übergangswiderstände) wird der elektrische Wir- kungsgrad des Transformators erheblich ver- bessert und er kann daher bei einer Schweiss- maschine bestimmter Endleistung im Vergleich zu den beschriebenen, bekannten Ausführungen
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um soviel kleiner sein, dass sein Zusammenbau mit der Schweisszange möglich wird. Hs entsteht dadurch ein auf die unbedingt notwendigen Teile reduziertes, durchaus handliches, leicht bedienbares Schweissg. : rät, das durch kardan- ähnliche Aufhängung oder mehrachsige, drehbare Lagerung an einem ausgewuchteten Doppelhebel nach allen Seiten schwenkbar und drehbar aufgehängt werden und so ei möglichst grosses Arbeitsfeld bestreichen kann.
Die der Erfindung entsprechende, überaus einfache Bauart einer Schweissmaschine eignet sich auch besonders gut für stationäre Ausführungsformen, die infolge der Verstellungmöglichkeit der Elektrodenwellen und der den Elektrodendruck steuernden Elemente sowie durch die Austauschbarkeit der für die verschiedenen Spezialzwecke besonders geformten Elektrodenhalter insbesondere für die Schweissung schwer zugänglicher Teile-beliebig langer Rohre, Längs-und Quernahtschweissen von Gefässen sowie wahlweise auch zum Innenschweissen (mit auseinandergedrückten Elektroden)-Verwendung finden können.
Im folgenden seien an Hand der Zeichnung, in der einige bevorzugte beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, weitere Merkmale und konstruktive Einzelheiten der erfindungsgemässen Widerstandsschweissmaschine beschrieben.
Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine nach dem
Grundprinzip der Erfindung aufgebaute Schweiss- zange mit einem fahrbaren und verstellbaren
Trägergestell, Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch das Schweissaggregat nach Fig. 1, während in Fig. 3-5 Schweisszangen mit abweichenden
Anordnungen der Elektrodenhalterung und - Steuerung und schliesslich in Fig. 6-8 als
Standschweissmaschinen aufgebaute Ausftihrungs- formen der Erfindung dargestellt sind.
Der wegen Gewichtsersparnis zweckmässig als
Eingangstransformator ausgeführte Umformer be- steht aus der Primärwicklung 1 und dem als
Sekundärwicklung dienenden Gehäuse 2. Die beiden unktelektroden 3 sitzen in Elektroden- 11altern 4 und 5, deren einer 4 direkt am Kopf 6 des Gehäuses 2 befestigt und deren anderer 5 mit dem Elektrodenarm 7 verbunden ist, der durch die Achse des Transformators hindurchführt und einerseits in der Öffnung 8 des Gehäuse- kopfes 6 seitliches Spiel hat und anderseits von der elastischen Platte 9 getragen wird, die als
Zwischenwand in das Gehäuse 2 eingesetzt ist oder auch den Gehäuseboden selbst bilden kann.
Wird nun beim Öffnen und Schliessen der
Elektroden der Arm 7 mit dem Halter 5 seitlich ausgelenkt, so wird diese Bewegung von der
Elastizität der Platte 9 aufgenommen. Diese seitliche Bewegung des Elektrodenarmes 7 wird nun von zwei Druckorganen gesteuert, die nahe seinem freien Ende zu beiden Seiten angreifen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, werden die Elektroden ausser Betrieb durch die Wirkung einer Druck- feder 10 offengehalten, und können durch ; eine
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stufenlos auf den gewünschten Elektrodendruck regulierbar ist, geschlossen und gegeneinander, d. h. beiderseits gegen das zu schweissende Werkstück gedrückt werden. Die Zuführungleitung 13 stellt die Verbindung mit dem Vorrats- behAlter des Druckmediums her.
Zur vorschriftsmässigen Durchführung der Schweissung ist es erforderlich, dass der Schweissstrom erst bei Erreichen der Endstellung der Elektroden, d. h. nach Einstellung des richtigen Elektrodendruckes, eingeschaltet wird. Dies wird erfindungsgemäss durch eine derartige Koppelung des Einschalters mit dem Drehgriff 12 erreicht, dass die Kontaktgabe erst in der Endstellung des Drehgriffes nach Einschalten der Druckkolbeneinrichtung, also bei vollem Elektrodendruck, erfolgt.
14 ist der zweite Handgriff zum Halten der Schweisszange, 15 das elektrische Zuführungs- kabel. Bei Einschalten des Elektrodendruckes durch Betätigung des Drehgriffes bewegt sich der Elektrodenarm 7 gegen die Feder 10 und drückt diese zusammen, so dass sie dadurch die nötige Vorspannung zum späteren Öffnen der Elektroden (bei Ausschalten des Druckkolbens) hat.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Tragsäule 16 des Fahrgestelles 17 gleichzeitig als Druckluft-Zwischen-
Reservoir dient und an ihrem oberen Ende das
Reglerventil 18 trägt. Durch die Parallelogramm- führung der beiden Träger 19 und 20 ist die
Verstellbarkeit der Schweisszange gegeben, die durch das Gegengewicht 21 ausgewuchtet ist.
Die Verdrehbarkeit in alle gewünschten Lagen ist durch die dreiachsige kardanische Führung in den Gelenken 22, 23 und 24 gegeben. Die elektrischen und hydraulischen Zuführungs- leitungen sind in der Fig. 1 einfachheitshalber nicht eingezeichnet.
Bei einer anderen Ausführungstorm der er- findungsgemässen Schweissmaschine ist vorgesehen, dass die Bodenplatte 9 starr und der Elektroden- arm 7 als auf Biegung beanspruchte Stabfeder ausgebildet ist ; die Anordnung der Druckelemente und die Wirkungsweise kann die gleiche sein wie oben beschrieben. Um eine grössere Auslenkung des Elektrodenarmes zu erreichen, ist es auch möglich, sowohl den Gehäuseboden bzw. die
Zwischenplatte, als auch den Elektrodenarm elastisch auszubilden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung ist die Dimensionierung der elastischen
Teile so bemessen, dass ihre elastischen Kräfte den Elektrodendruck bzw. die Öffnungskraft ganz oder wenigstens teilweise aufbringen.
Es ist selbstverständlich ohne weiters möglich, die beiden Druckorgane den Arbeitstakten um- gekehrt zuzuordnen wie in Fig. 2, d. h. die hydraulische oder pneumatische Einrichtung zum Öffnen und die Druckfeder zum Schliessen der
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Elektroden zu verwenden. In diesem Falle wird zweckmässig der Federdruck regulierbar oder die Feder durch eine Nachstellschraube auf den gewünschten Elektrodendruck einstellbar sein.
Eine derartige Lösung zeigt die in Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform, bei der der Aufbau im Prinzip dem der Fig. 2 analog ist. Der Gehäuseboden 25 ist hier als starre Platte, der Elektrodenarm 26 dagegen als auf Torsion beanspruchte Stabfeder ausgebildet, die die Hauptfeder znr Erzeugung des Elektrodendruckes darstellt. Die Elektrodenhalter 4 und 5 stehen senkrecht zum Gehäusemantel 2. Das Öffnen der Elektroden erfolgt hier durch die Druckkolbeneinrichtung 11. Die zusätzliche Feder 10, die mittels des Handgriffes 14 und einer Mutter 27 verstellt werden kann, dient zur bequemen Regulierung des Elektrodendruckes.
In Fig. 5 ist eine andere Variante der erfindungsgemässen Schweisszange dargestellt, bei der als Gehäusezwischenwand eine auf Druck beanspruchte Plattenfeder 28 vorgesehen ist, in deren Mit1" der Elektrodenarm 7 sitzt, der wieder die Verbindung zu dem diesmal gelenkig an- gebrachten, beweglichen Elektrodenhalter 5 dar- stellt und soweit elastisch sein soll, dass er den
Halter 5 in seiner Bewegungsmöglichkeit nicht behindert. Die Öffnung der Elektroden erfolgt hier dadurch, dass mittels eines elastischen, mit einem Druckmedium gefüllten Beutels oder einer
Membrane 29 Druck auf die elastische Platte 28 ausgeübt wird. Als Druckmedium kann z.
B. vorteilhafterweise dfts Iühlwasser durch einfache
Abzweigung aus dem ohnedies vorhandenen
Leitungssystem benützt werden, so dass eigene
Vorratsbehalter in Wegfall kommen. Kühlwasser und Druckwasser können in Serie oder parallel geschaltet sein.
Bei Parallelschaltung ist eine entsprechende
Drosselung vorgesehen, die dem Druckwasser den vollen Leitungsdruck wahrt. Es kann auch
Serien-und Parallelschaltung kombiniert werden, indem das trel gewordene Druckwasser die normale Wasserkühlung verstärkt.
Die Verwendung des Kühlwassers als Druckmedium ist natürlich ebenso auch bei den in den vorher beschriebenen Beispielen gezeigten Ausfuhrungsformen moglich.
Fur die Handschweisszange nach der Erfindung smd ausser der in Fig. 1 gezeigten noch andere, an sich bekannte Aufhängungsarten möglich, wie etwa Schwenkarm-, Penden-oder kardanische Aufhängungen in verschiedenen Varianten bzw.
Kombinationen.
Fig. 6 und 7 zeigen als Beispiel einer nach dem Grundprinzip der Erfindung ausgeführten stationären Anlage eine Rollennahtschweissmaschine in Ansicht und im Längsschnitt. Auch hier dient das die Pnmärspule 1 umgebende Gehäuse gleichzeitig als Sekundärwicklung des Transformators und die elastlsche Rückwand 9 des Gehäuses zur Übertragung des Sekundärstromes auf die angetriebene, bewegbare Elektroden- welle 45 und zugleich zur elastischen Aufnahme. der Auslenkung derselben.
Um einen sicheren Stromübergang auf die bewegliche Elektrodenwelle zu verbürger, ist diese in einem langgestreckten Lager 46 in der Zwischenwand 9 geführt. DieElektrodenw'l Ue44 ?, die an der Stirnseite des Gehäuses durch einen länglichen Schlitz 47 herausgeführt ist und an ihrem vorderen Ende die Elektrodenrolie 48 trägt, wird mittels der Kegelräder 49 von einem stufenlos regelbaren Getriebe, das in dem Oe- triebekasten 50 untergebracht ist, angetrieben.
Zur bequemen Zu-und Abführung des Kühlwassers zur E1ektrodenrolle ist die Welle vorteil- hafterweise axial durchbohrt.
Unterhalb dieser angetriebenen ist die zweite, nicht angetriebene Elektrodenwelle 51, die die der vorerwähnten Elektrodenrolle gegenüberstehende Schweissrolle 52 trägt, in einer Konsole 53 gelagert, die zur Anpassung an die Höhe des Werkstückes, z. B. beim Aufschweissen von Blechen auf U-oder Winkeleisen, vertikal verstellbar ist.
Um die Ausladung der beiden Elektrodenrollen der Form des Werkstückes anzupassen, können die beiden Elektrodenwellen in ihren Lagern in gewissen Grenzen axial verschoben werden.
Die beiden Elektrodenrollen sind bloss mit je einer Schraube am Ende der Elektrodenwellen befestigt, so dass sie jederzeit leicht gegen Punkt- elektroden ausgetauscht werden können (in diesem
Falle werden natürlich die Elektrodenwellen gegen Verdrehung gesichert), wobei der Antrieb ausfällt.
Zur Einstellung des Elektrodendruckes dient) folgende Einrichtung : Die Elektrodenwelle wird nahe der vorderen Gehäusewand von einem
Auge 54 umfasst, dessen vertikal abwärts gerich- teter Schaft mit einem Muttergewinde versehen ist, in das eine Spindel 55 eingreift, an deren unterem Ende eine Handkurbel 56 sitzt. Die
Spindel trägt zwei Anschläge 57 und 58, die sich auf zwei Federteller 59 und 60 abstützen, deren
Bewegungsbereich von zwei in der Gehäusewand fixierten Stützen 61 und 62 begrenzt wird.
Zwischen diesen Tellern liegt die Druckfeder 63.
Durch Drehen an der Kurbel wird die Spindel in den Schaft hinein-odei herausgeschraubt und dadurch einerseits die Federspannung und ander- seits über eine Mindestvorspannung auch die
Richtung der Federwirkung geändert. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann also auf einfache Weise sowohl einerseits der Elektrodendruck in seiner
Grösse verändert, anderseits aber auch in seiner
Richtung umgekehrt, d. h. für gegeneinander oder auseinander wirkende Elektroden eingestellt werden.
Die erste Stellung entspricht der üblichen
Anordnung beim Schweissen von flachen Werk- stückteilen oder auch beim Quernahtschweissen an Gefässen oder Rohrteilen, die zweite An- ordnung (auseinanderdrückende Elektroden) ist . B. beim Aufschweissen eines Flansches an ein
Rohr erforderlich.
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Boienbewegung von der Bewegung eines der beiden Federteller selbsttätig abgeleitet wird.
Um die Schweissmaschine möglichst universell, d. h. für alle in Betracht kommenden Lagen der Schweissnähte am Werkstück, verwenden zu können, ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Elektrodenträger der nicht angetriebenen Elektrode austauschbar ist, so dass eine dem jeweiligen Verwendungszweck angepasste Form eingesetzt werden kann.
Eine dieser Ausführungsformen ist in Fig. 8 dargestellt. An einer Rollennahtschweissmaschine gemäss Fig. 6 ist als Träger der unteren Elektrodenrolle 52 ein horizontal liegender U-förmiger Bügel 68 vorgesehen, der an Stelle der Konsole 53 an dem Maschinengehäuse befestigt ist, so dass nunmehr das Längsnahtschweissen an Gefässen und Rohren ohne den bisher üblichen umständlichen Antrieb der Elektroden möglich wird.
Zur Verkürzung der Stromwege ist eine verstellbare Brücke 69 vorgesehen, die in den
Bügel 68 eingelegt oder auf diesem zur An- passung der freien Länge des Elektrodenträgers an die Länge des Werkstückes verschoben werden kann.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, zur Halterung der zweiten Elektrodenrolle anstatt des Bügels 68 einen gesonderten Ständer zu verwenden, der neben dem Maschinengehäuse aufgestellt wird und mit diesem elektrisch leitend verbunden ist.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Rollennahtschweissmaschine nach der Erfindung ist der Elektrodenbügel bzw. der gesonderte Ständer U-förmig gekröpft und weist in Richtung der verlängerten Schweissnaht einen ausreichend schmalen Steg auf, so dass beim Schweissen beliebig langer Rohre die beiden offenen Blechkanten beiderseits dieses Steges vorbeigeführt werden können.
Es sind noch andere, hier nicht angeführte Ausführungen des Erfindungsgedankens möglich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Widerstandsschweissmaschine für Punkt-oder Nahtschweissung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweisselektroden (3 bzw.
48, 52) mit ihren Tragorganen (4, , 7 bzw.
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gehäuse (2, 9 bzw. 2, 25 bzw. 2, 28) befestigt bzw. gelagert sind, wobei wenigstens einer der Blektrodeahältr (7 bzw. 26'bzw. 45) elastisch ausgebildet oder in einem elastischen Teil (9) des Gehäuses gehalten oder geführt ist, so dass die Zuführung des Sekundärstromes zu den Elektroden ausschliesslich über diese Verbindungsteile erfolgt.