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Widerstands-Abbrennschweissmaschine
Beim Abbrennschweissen (reines Abbrennschweissen oder Abbrennschweissen mit Vorwärmung) erfolgt das Abbrennen bekanntlich dadurch, dass die nicht bearbeiteten Endflächen der zu verschweissenden Werk- stücke, die an den Schweisstransformator angeschlossen sind, in losen Kontakt miteinander gebracht wer- den, und dass durch eine geeignete Vorschubgeschwindigkeit dieser Kontakt während dem Abbrennen aufrecht erhalten wird.
Grösse und Lage der Berührungsfläche hängen dabei zunächst von den Zufälligkeiten der nicht ebenen und noch nicht parallelen Endflächen der Werkstücke ab. Der durch die Berührungsstelle fliessende Strom (Abbrennstrom) erwärmt das an die Berührungsstelle angrenzende Material dermassen, dass dasselbe abbrennt und unter Funkensprühen ausgestossen wird. Während diesem Abbrennvorgang werden an den Werkstückenden einander entsprechende Endflächen und eine bestimmte Temperaturverteilung erzielt. Sobald die Schweisstemperatur erreicht ist, werden die Werkstücke bei erhöhter Stromstärke (Schweissstrom) zusammengestaucht.
Eine unerwünschte, beispielsweise beim Abbrennschweissen von Kupfer und andern elektrisch gut leitenden Materialien auftretende Erscheinung besteht darin, dass insbesondere während des letzten Teiles des Abbrennens Material übermässig abgebrannt und ausgestossen wird. Dadurch entsteht kurz vor dem Stauchen eine Vertiefung an den zu verschweissenden Werkstückenden. Am Rande dieser Vertiefung sammelt sich häufig oxydiertes Material an. Auch dann, wenn diese Vertiefung beim Stauchen ausgeglichen wird, kann das oxydierte Material einen unerwünschten Einschluss in der Schweissstelle bilden.
Diese unerwünschte Erscheinung wird dadurch begünstigt, dass das erhitzte Material bereits nach geringer zusätzlicher Erwärmung seine Schmelztemperatur erreicht und danach den Abbrennexplosionen keinen mechanischen Widerstand entgegensetzt. Insbesondere im letzten Teil des Abbrennvorganges kann es zum Herausspritzen grösserer Partikel kommen, welche die genannte Vertiefung hinterlassen. Der zum Abbrennen erforderliche Mittelwert des Stromes ist schwächer als der beim Stauchen angewendete Schweissstrom, er beträgt zirka 1/4 - 1/3 des letzteren. Die für diesen Abbrennstrom notwendige Spannun ist jedoch gross genug, um diese unerwünschte Erscheinung zu bewirken.
Der Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, dass die genannte, unerwünschte Erscheinung zusam- men mit einer plötzlichen Zunahme des Abbrennstromes auftritt. Es hat sich gezeigt, dass die unerwünsch- teErscheinung durch Unterdrückung plötzlicherzunahmen des Abbrennstromes zuverlässig verhindert werden kann.
Demgemäss zeichnet sich die erfindungsgemässe Widerstandsabbrennschweissmaschtne durch Mittel, z. B. eine Selbstinduktionsspule, aus, welche plötzlichen Zunahmen des Abbrennstromes während wenigstens eines letzten Teiles des Abbrennvorganges entgegenwirken.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine ist eine Drosselspule einstellbarer Induktivität während wenigstens eines letzten Teiles des Abbrennvorganges in Reihe mit der Primärwicklung des Schweisstransformators geschaltet. Diese Drosselspule wirkt plötzlichen Zunahmen des Abbrennstromes infolge ihrer Induktivität entgegen. Die Einstellbarkeit ihrer Induktivität ermöglicht eine Anpassung an das Material und den Querschnitt der Werkstückenden und an den dadurch bedingten Abbrennstrom.
Es ist ein Verfahren zur elektrischen Widerstandsschweissung ohne Anwendung einer Vorwärmung be- kannt. bei welchem zunächst mit relativ hoher Leistung abgebrannt und daraufhin in Abhängigkeit von der
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Zeit, dem Abbrennweg oder der Temperatur der Schweissstelle oder in Abhängigkeit von mehreren dieser Grössendie Stromstärke derart herabgesetzt wird, dass keine schädlichen Dampf-oder Schlackenbildungen in der Schweissstelle auftreten.
EineHerabsetzung des Schweissstromes in Abhängigkeit der Zeit, dem Abbrennweg oder der Temperatur ist aber nicht vergleichbar mit der Wirkung der erfindungsgemässen Maschine, welche darin besteht, plötzliche Zunahmen des Abbrennstromes unabhängig von der Zeit, dem Abbrennweg oder der Temperatur zu verhindern.
Bei einer bekannten, selbsttätig arbeitenden elektrischen Abbrennschweissmaschine wird das Nach-
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in Abhängigkeit vonBerührungsdruck der Werkstücke gesteuert, wobei nach dem Einsetzen des Dauersprühens die Steuerein- richtung unwirksam gemacht und das Nachschubwerk auf Dauervorschub geschaltet wird. Bei dieser Ma- schine liegt eine Drosselspule in Reihe mit der Primärwicklung des Schweisstransformators. Diese Dros- selspule ist. während des Abbrennvorganges kurz geschlossen, sie wirkt nur beim Vorwärmen.
Bei einer andern bekannten selbsttätig arbeitenden elektrischen Abbrennschweissmaschine mit einem
Steuerorgan wird während des Dauersprühens die Energiezufuhr zur Schweissstelle bei zu inniger Berührung der Werkstückenden erhöht, bei zu loser Berührung oder beginnender Trennung erniedrigt. Da der Abbrenn- strom bei zu inniger Berührung zunimmt und bei zu loser Berührung oder beginnender Trennung abnimmt, wird bei dieser bekannten Maschine die Energiezufuhr bei einer Zunahme des Abbrennstromes erhöht und bei einer Abnahme herabgesetzt. Eswird also eine Abbrennstromänderung unterstützt, im Gegensatz zur erfindungsgemässen Maschine, bei welcher plötzlichen Änderungen des Abbrennstromes entgegengewirkt wird. Diese gegensätzlichen Wirkungen beruhen auf den verschiedenen Aufgabenstellungen.
Bei der bekannten Maschine soll eine Unterbrechung des Sprühvorganges vermieden oder wenigstens herabgesetzt werden, während beim Anmeldungsgegenstand die Bildung von Vertiefungen an den zu verschweissenden Werkstückenden vermieden werden soll.
In der Zeichnung sind im Zusammenhang mit der Erfindung wesentliche Teile einer Abbrennschweissmaschine als Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen : Fig. l eine schematische Darstellung einer Ab- brennschweissmaschine ; Fig. 2 eine Variante eines Teiles von Fig. 1.
Nach Fig. 1 liegen in Reihe mit der Primärwicklung 1 des Schweisstransformators 2 ein Schütz 3 und eine vei-änderbare Drosselspule 4. Ein Schütz 5 überbrückt die Drosselspule 4. Die Schütze 3 und 5 sind von einem Steuergerät 6, wie weiter unten beschriebeu, gesteuert. Die Primärwicklung 1 des Transformators 2 hat Abgriffe, welche an einen Umschalter 7, der zur Regulierung des Sekundärstromes dient, angeschlossen sind. Die Sekundärwicklung 8 des Schweisstransformators 2 ist mit einem Ende an ein erstes Klemmbackenpaar 9 für das eine Werkstück 10 und mit dem andern Ende an ein zweites Klemmbackenpaar 11 für das andere Werkstück 12 angeschlossen.
Das Klemmbackenpaar 11 ist mittels eines (nicht dargestellten) Schlittens verschiebbar, welcher zum Zwecke des Vorschubes und Rückzuges des Werkstückes 12 mit einem an beiden Seiten beaufschlagbaren Kolben 13 verbunden ist. Der Kolben 13 ist in einem Zylinder 14 mit einemVorschubraum 14b und einemRückzugraum 14a verschiebbar, und mit einerKontaktvor- richtung 15 verbunden, die elektrisch an das Steuergerät 6 angeschlossen ist und dazu dient, in bestimmten Stellungen des Kolbens 13 und Klemmbackenpaares 11 mit dem Werkstück 12 bestimmte Vorgänge auszulösen, wie weiter unten beschrieben ist.
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Vorschub undRückzug des Klemmbackenpaaresmittelquelle ist in der Zeichnung weggelassen.
Das Steuergerät 6 steuert die Ventile 16. und bestimmt damit die Vorschubgeschwindigkeit des Backenpaares 11 mit dem Werkstück 12 beim Abbrennen, löst anschliessend den Stauchvorgang aus und bewirkt nach beendeter Schweissung und Entnahme der verschweissten Werkstücke 10 und 12 aus den Klemmbackenpaaren 9 und 11 den Rückzug des Klemmbackenpaares 11 in die Ausgangsstellung.
Die Drosselspule 4 hat in der Zeichnung nicht dargestellte, wählbare Abgriffe ihrer Wicklung und einen Eisenkern, der aus zwei Teilen besteht, die durch zwei Luftspalte voneinander getrennt und zur Veränderung der Luftspaltweite gegeneinander verschiebbar angeordnet sind. Dadurch kann die Induktivität der Drossel dem Material und dem Querschnitt der Werkstücke 10 und 12 so angepasst werden, dass ein übermässiger Abbrand verhindert wird.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Maschine ist folgende :
Während dem Abbrennen ist unter Wirkung des Steuergerätes 6 das Schütz 3 geschlossen und das Schütz 5 geöffnet. Gleichzeitig befinden sich, ebenfalls unter Wirkung des Steuergerätes 6 die Organe für die Vorschubbewegung in Betätigungsfunktion.
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Dabei kann während dem Abbrennen die beschriebene, unerwünschte Erscheinung eines spontan übermässigen Abbrandes nicht auftreten, weil die Drossel 4 eine plötzliche Stromzunahme verhindert.
Nach dem Durchlaufen des für den Abbrennvorgang vorgegebenen Vorschubweges bewirkt die Kontaktvorrichtung 15, dass das Steuergerät 6 das Schütz 5 schliesst, so dass die Drossel 4 kurzgeschlossen ist.
Gleichzeitig löst das Steuergerät 6 durch Betätigung der Ventile 16 den Stauchvorgang aus. Da die Drossel 4 kurzgeschlossen ist, kann der Strom entsprechend der erhöhten Stromanforderung beim Stauchen ungehindert zunehmen.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Schaltung des Primärkreises des Schweisstransformators. Bei dieser Schaltung ist die Drossel 4 wirksam wenn das Schütz 17 geöffnet und das Schütz 18 geschlossen ist. Während des Stauchen ist dann das Schütz 17 geschlossen und das Schütz 18 geöffnet.
An Stelle der Schütze 3 und 5 in Fig. 1 und der Schütze 17 und 18 in Fig. 2 können elektronische Schütze (z. B. Ignitronkontakter) treten, welche ebenfalls vom Steuergerät 6 aus gesteuert sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Widerstands-Abbrennschweissmaschine, gekennzeichnet durch Mittel, z. B. eine Selbstinduktionsspule, welche einer plötzlichen Zunahme des Abbrennstromes während wenigstens eines letzten Teiles des Abbrennvorganges entgegenwirken.