Verfahren zum Verschweissen eines Anzapfdrahtes mit einem aufgewickelten Draht einer elektrischen Vorrichtung, z. B. einer Spule aus Widerstandsdraht, und Schweissvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweissen eines Anzapfdrahtes mit einem aufgewickelten Draht einer elektrischen Vorrichtung, z. B. einer Spule aus Widerstandsdraht, welche Drähte im Durchmesser nicht grösser als 0,635 mm sind. Das Verfahren kann besonders zum Schweissen von Drähten, deren Durchmesser kleiner als 0, 3 81 mm bis weniger als 0,0381 mm ist, verwendet werden.
Die elektrische Vorrichtung kann ein Potentio meter sein.
Ein Potentiometer besteht aus einem Wider standsdraht, der schraubenlinienförmig auf einen be deckten Kern aufgewickelt ist. Der Kern kann bei spielsweise ein Metalldraht von 3,68 mm Durch messer sein, der zu einem Ring oder zu einer schrau benlinienförmigen Spule geformt und in ein zylin drisches Gehäuse eingesetzt ist, in welchem ein um laufender Kontaktarm gelagert ist, der über den schraubenlinienförmig aufgewickelten Widerstands draht streicht.
Die Erfindung bezweckt, beim Anschweissen eines Anzapfdrahtes z. B. an Potentiometerwider stände einen kleinen Widerstand an jeder Anzapf stelle zu erhalten. Das Schweissen soll für den Bedie nungsmann wenig anstrengend und wenig ermüdend sein, um eine Verbesserung der Leistungsgüte und der Leistungsfähigkeit zu erzielen. Weiter soll die zur Ausführung des Schweissverfahrens notwendige Ausrüstung klein sein, um die Kosten zur Herstellung der Schweissungen zu vermindern und die Arbeits geschwindigkeit für Massenherstellung zu erhöhen.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass ein Funken eine Überbrückung hervorrufen kann, ohne dass die Anwendung von Druck notwendig ist, im Gegensatz zu dem bekannten Widerstands- schweissverfahren, bei dem beachtet werden muss, dass die Teile mit genügendem Druck zusammen gebracht werden, um das Metall an der Schweissstelle zu stauchen. Beim Abschmelzschweissen werden be sondere Klemmen verwendet, um die zu ver schweissenden beiden Teile zu halten und die Teile bei geschmolzenem Metall zusammenzuschieben.
Bei der Schlag-Stumpfschweissung, bei der nicht der Widerstand in dem Metall, sondern ein Licht bogen zum Erwärmen des Metalles verwendet wird, sind die beiden zu verschweissenden Teile mit einem Kraftspeicher verbunden und werden dann durch starke Federn gegeneinander gedrückt.
Es wurde entdeckt, dass bei der Erzeugung eines Lichtbogens über einen Spalt zwischen zwei Metall drähten von ausserordentlich kleinem Durchmesser eine Verlagerung des Metalles und anscheinend eine Wanderung von Metallteilchen erfolgt, die zwischen den beiden Metalldrähten eine Brücke bilden. Es erfolgt ein Verschweissen infolge einer Bewegung des Metalles über den Spalt weg, wobei das Metall den Spalt überbrückt.
Die Wärmemenge, die von einem Lichtbogen oder einem Funken bei einer Kondensatorladung erzeugt werden kann, ist sehr viel grösser als die Wärmemenge, die mit Druck an der Schweisszone erzeugt werden kann. Bei einer bestimmten Kon- densatorladung zwischen den beiden miteinander zu verschweissenden Drähten ist die Dauer der Strom spitze so kurz, dass weniger Gefahr besteht, die von dem Lichtbogen weggelegenen Abschnitte der ge schweissten Teile durch Wärme oder überlastung zu beschädigen.
Die Verlagerung und Wanderung von Metall in einer Lichtbogenentladung zwischen zwei Metall- teilen ist eine Erscheinung, die sowohl beim Ab schmelzschweissen als auch beim Schlag-Stumpf schweissen auftritt, aber die Menge des bei dieser Erscheinung beteiligten Metalles ist gegenüber den Querschnittsflächen der Metalle so klein, dass sie unbedeutend ist. Bei der Entladung eines Funkens zwischen zwei Drähten von kleinen Abmessungen, um die es sich bei der vorliegenden Erfindung han delt, ist jedoch die bei der Überbrückungswirkung beteiligte Metallmenge verhältnismässig gross zu den Abmessungen der Drähte. An der Überbrückungs wirkung oder der Neigung des Metalles, den Funken spalt zu schliessen, sind aber auch andere Faktoren beteiligt, die zur Zeit nicht ohne weiteres geklärt werden können.
Es besteht Grund zu der Annahme, dass einer dieser zusätzlichen Faktoren die Oberflächenspan nung ist, die in dem kurzen Zeitabschnitt auftritt, in dem sich das Metall der beiden Drähte im geschmol zenen Zustand befindet. Es besteht auch die Möglich keit, dass eine auf das flüssige Metall wirkende elek tromagnetische Wirkung bei dem Anstieg und dem Abklingen eines von der Funkenentladung erzeugten magnetischen Feldes beteiligt ist. Mit andern Worten: Es kann eine elektromagnetische Anziehung zwischen den Drähten infolge des während der Entladung fliessenden Stromes vorhanden sein, der eine elektro statische Anziehung zwischen den Drähten zu Beginn der Entladung vorausgeht.
Das erfindungsgemässe Schweissverfahren wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben, welche Ausführungsbeispiele der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung darstellt.
In den Zeichnungen, die lediglich als Erläute rungsbeispiele zu werten sind, ist Fig. 1 eine Teildraufsicht im stark vergrösserten Massstabe einer Zapfstelle von einem schrauben- linienförmig gewickelten Potentiometer, wobei sich die Anzapfstelle durch eine Umfangsbohrung des Potentiometergehäuses erstreckt, Fig. 2 ein Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 bzw.
Fig. 4 eine schematische Ansicht, die aufeinanderfolgende Stufen beim Anschweissen eines geraden Anzapfdrahtes an eine Spule zeigen, Fig. 5 eine schematisch dargestellte ähnliche An sicht, bei der der Anzapfdraht vorher mit einer Biegung versehen wird, um dem Anzapfdraht eine L-förmige Form zu geben, Fig. 6 eine schematisch dargestellte Ansicht, bei der der Anzapfdraht tangential an eine voll zugäng liche Spule angeschweisst wird.
Fig. 7 eine schematisch dargestellte Ansicht, bei der der Anzapfdraht U-förmig gebogen ist, Fig. 8 eine Darstellung eines ähnlichen Verfah rens, bei dem beide Schenkel des U-förmigen Drahtes in den Stromkreis eingeschaltet sind, Fig. 9 und 10 sind schematische Darstellungen, die aufeinanderfolgende Stufen beim Anschweissen von Drähten ausserordentlich kleinen Durchmessers zeigen.
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung, die das gleiche Verfahren bei einer tangentialen Schwei ssung auf einer freiliegenden Potentiometerspule zeigt.
Fig. 12 ist eine schematisch dargestellte Ansicht, bei der ein Hilfsdraht zeitweilig verwendet wird, um einen ausserordentlich feinen Anzapfdraht durch eine kleine Gehäusebohrung hindurch anzuschweissen, und Fig. 13 ist eine schematische Darstellung, die ein Schweissverfahren unter Verwendung eines Halte- werkzeuges mit Mikrometerverstellung zeigt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen beispielsweise, wie ein Anzapfdraht 20 an die eine schraubenlinienförmige Windung eines Widerstandsdrahtes 21 angeschweisst wird, der schraubenlinienförmig auf einen Kern draht 22 aufgewickelt und von dem Kerndraht mittels einer nichtleitenden Decke 23 isoliert ist. Der Kerndraht kann entweder als Ring, Schrauben linie oder Spirale geformt werden. Die aus dem auf den Kerndraht 22 aufgewickelten Draht 21 beste hende Potentiometerspule ist in ein zylindrisches Ge häuse 25 eingeschlossen, deren Gehäuse auf dem Umfang eine Gewindebohrung 26 aufweist, die eine hohle Klemmenschraube 27 aufnimmt. Die Klemmen schraube 27 hat den üblichen Schlitz 28, so dass sie von einem Schraubenzieher gedreht werden kann.
Die Klemmenschraube 27 liegt an einer Anschluss öse 30 an und hält diese Anschlussöse fest, die zwei nach innen gerichtete, von der Schraube 27 erfasste Flansche 31 und zwei nach oben gerichtete Flansche 32 hat, in denen sich die üblichen Bohrungen 30 zur Aufnahme der äussern Verbindungsdrähte befinden. Der Anschlussdraht 20 ist an seinem Aussenende mit der Aussenfläche der Klemmenschraube 27 mittels eines kurzen Querdrahtes 38 verbunden. Der Quer draht 38 wird über das Ende des Anzapfdrahtes gelegt und dann werden diese beiden Drähte mit der Klemmenschraube 27 über eine Punktschweissung verbunden.
Die nächste Stufe nach dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorgang besteht für gewöhnlich darin, die Gehäusebohrungen abzudichten und gleichzeitig den Anzapfdraht zu schützen. Die Axial bohrung 39 in der Klemmenschraube kann in ge eigneter Weise geschlossen werden, worauf ge schmolzenes Lötmittel aufgebracht wird, um eine Abdichtungslage über dem Aussenende der Klemmen schraube 27 zu bilden und die Klemmenschraube 27 elektrisch mit der Klemmenöse 30 zu verbinden.
Es können natürlich auch andere Ausführungen und andere Zwischenstücke zur Erzielung des glei chen Zweckes verwendet werden. Beispielsweise kann die Klemmenschraube 27 oder die Klemmen schraube gemeinsam mit der Klemmenöse 30 von einer geeigneten Metallöse oder einem kauschen- artigen Passstück ersetzt werden.
In den Fig. 1 und 2 sind alle Abmessungen in dem richtigen Verhältnis angegeben. Die verhält nismässig kleine Grösse der Abmessungen kann aus der Tatsache abgeleitet werden, dass der Durch messer der mit Gewinde versehenen Gewindeboh rung, in die die Schraube 27 eingeschraubt wird, in Wirklichkeit annähernd 2,642 mm beträgt. Der Durchmesser des Widerstandsdrahtes 21 ist in die sem Beispiel annähernd 0,051 mm und der Ab stand zwischen den schraubenlinienförmigen Win dungen des Drahtes beträgt annähernd 0,025 mm. Ein grosser Teil der Potentiometer, deren Anschlüsse nach diesem Verfahren hergestellt werden, haben Gehäusebohrungen, deren Durchmesser kleiner ist als die Gehäusebohrung 26 und deren Widerstands drähte einen kleineren Durchmesser haben als der in den Figuren dargestellte Widerstandsdraht 21.
Es ist leicht erkenntlich, welche Schwierigkeiten ent stehen, wenn in diesen Vorrichtungen Anzapfstellen hergestellt werden, die diese aussergewöhnlich kleinen Abmessungen aufweisen.
Bei allen Schaltbildern der Fig. 3 bis 12 wird der gleiche Schweissapparat verwendet, der einen Kondensator 43 aufweist, in dem eine elektrische Ladung aufgespeichert wird, die als Schweissstrom dient. Der Kondensator 43 kann eine Kapazität von 100 Mikrofarad haben. Die gegenüberstehenden Sei ten des Kondensators 43 werden mit den beiden Polen eines doppelpoligen Wechselschalters 44 ver bunden, der in der einen Stellung den Kondensator mit einem Ladestromkreis und in seiner andern Stellung den Kondensator mit einem Schweissstrom kreis verbindet. Der von dem Block 45 dargestellte Ladestromkreis ist mit zwei Klemmen des Schalters 44 verbunden. Die beiden andern Klemmen des Schalters sind mit dem Schweissstromkreis verbunden, der zur Ausführung des Schweissverfahrens erforder lich ist.
Vorzugsweise wird der Schalter 44 von einer Fernregelvorrichtung, beispielsweise einem Fuss schalter 48, betätigt, der in einem Regelstromkreis 49 liegt, der ausserdem ein Solenoid 50 oder eine andere elektromagnetische Vorrichtung zur Betäti gung des Wechselschalters 44 enthält. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, schliesst beim Schliessen des Fussschal ters 48 der Wechselschalter 44 den Schweissstrom kreis.
Die Fig. 3 und 4 zeigen als Beispiel die Anwen dung des Verfahrens zum Verschweissen des Endes eines gradlinigen Anzapfdrahtes 54 mit dem Wider standsdraht 21, der in schraubenlinienförmigen Windungen 55 gelagert ist. In diesem Falle ist der schraubenlinienförmige Draht 21 nur über eine in einem zylindrischen Gehäuse 25 befindliche Umfangs öffnung 26 zugänglich.
Zum Herstellen eines Schweissstromkreises ver bindet eine Leitung 58 die der positiven Seite der La dung des Kondensators 43 zugehörende Klemme des Wechselschalters 44 mit einem zweckdienlichen Kon takt, der den schraubenlinienförmigen Widerstands draht 21 berührt. Der Kontakt kann von dem von dem Rotor des Potentiometers getragenen üblichen Kon taktarm hergestellt werden, oder kann ein besonderer Kontakt sein, der in eine Schweisslehre eingebaut ist. In den Fig. 3 und 4 berührt der Kontaktarm 60 zwei benachbarte schraubenlinienförmige Windungen des Widerstandsdrahtes 21. Der Kontakt oder der Kontaktarm 60 kann jedoch auch nur eine einzige Windung berühren, wie Fig. 5 zeigt.
Der erforderliche Schweissstromkreis wird da durch komplettiert, dass die zweite Klemme oder die negative Klemme des Wechselschalters 44 mit dem geraden Anzapfdraht 54 in beliebiger Weise verbunden wird. Vorzugsweise wird eine Haltevor richtung, beispielsweise eine Pinzette 61, von dem Bedienungsmann zum Halten des Anzapfdrahtes 54 beim Schweissen verwendet (Fig. 3 und 4) und der Schweissstromkreis wird einfach dadurch geschlossen, dass die Pinzette 61 mit der Klemme des Wechsel schalters 44 über einen Leiter 62 verbunden wird.
Die Vorbereitung des Schweissvorganges und der tatsächliche Schweissvorgang wird mit Hilfe eines Mikroskops 65 ausgeführt, das auf die für die Anzapfstelle ausgewählte schraubenlinienförmige Win dung 55 eingestellt ist. Mit Hilfe des Mikroskops 65 säubert der Bedienungsmann den Widerstands draht 21 an der ausgewählten Stelle, um eine kleine Fläche eines sauberen glänzenden Metalles zu schaf fen, und schaltet dann den Fussschalter 48 ein, um den Kondensator 43 mit dem Schweissstromkreis zu verbinden (Fig. 3).
Der Bedienungsmann bewegt dann mit der Pinzette von Hand den geraden Draht 54 langsam und genau zur ausgewählten Schweissstelle, wobei die sich vorschiebende Spitze des Drahtes und die gesäuberte Fläche der Spule unter dem Mikroskop 65 sichtbar sind.
Wenn sich der zwischen der Vorderspitze des geraden Drahtes 54 und der gereinigten Stelle des Widerstandsdrahtes 21 befindliche Spalt auf einen sehr kleinen, aber wahrnehmbaren Abstand verengt, entlädt der Kondensator 43 mittels eines Funkens, der über den Spalt schlägt. Die gewünschte Schwei- ssung ist dann hergestellt, ohne dass eine weitere Beachtung von Seiten des Bedienungsmannes oder grosse Erfahrung notwendig ist. Wie bereits erwähnt, wird durch den Funken das geschmolzene Metall so verlagert, dass es den verbleibenden Spalt zwischen dem geraden Draht 54 und der Potentiometerspule überbrückt.
Die Überbrückungswirkung kann bewiesen werden, indem beispielsweise der Draht 54 dicht, aber ausser elektrischer Berührung mit dem Wider standsdraht 21 gehalten wird, und dass dann der Schalter 44 eingelegt wird, um eine Funkenentladung über den Spalt hervorzurufen. Der Spalt wird dann einwandfrei mit einem Metall überbrückt, dessen Querschnitt dem Querschnitt des Anzapfdrahtes 54 vergleichbar ist. Fig. 3 zeigt die Stellung des geraden Drahtes 54 vor der Funkenentladung, während Fig. 4 die Schweissung nach der Funkenentladung zeigt.
Das Überbrückungsphänomen ist noch nicht ganz geklärt, doch besteht Grund zur Annahme, dass sich verschiedene Faktoren bei dieser Erscheinung betei ligen. Es ist bekannt, dass Metallteilchen längs der ionisierten Bahn eines Lichtbogens nach Art und Polarität der beschriebenen Funkenentladung wan dern. Für gewöhnlich ist diese Wanderung des Metalles wegen der kleinen Menge -des beteiligten Metalles nicht von Bedeutung. Es darf aber im vor liegenden Falle nicht vergessen werden, dass die miteinander zu verschweissenden Metallteile im Quer schnitt aussergewöhnlich klein sind.
Ausserdem muss beachtet werden, dass sowohl das Metall des Anzapf drahtes 54 als auch des Widerstandsdrahtes 21 ver- flüssigt wird, selbst wenn die Dauer dieser Ver flüssigung nur einen sehr kleinen Bruchteil einer Sekunde beträgt. Es ist daher eine günstige Gelegen heit vorhanden, dass die Oberflächenspannung zu einem wichtigen Faktor wird. Ferner haben die von dem Strom in der Funkenentladung erzeugten magne tischen Kräfte eine Gelegenheit, das geschmolzene Metall zu beeinflussen.
Es besteht auch ein Grund zu der Annahme, dass sich der Anzapfdraht 54 aus dehnt, und zwar anscheinend wegen der in Längs richtung wirkenden elektrostatischen Kräfte und/oder der in Richtung des Funkenspaltes wirkenden elek tromagnetischen Kräfte, die besonders wirksam sind, wenn sich der Hauptteil des Drahtes kurzzeitig in einem plastischen oder halbgeschmolzenen Zustand befindet. Ferner besteht die Möglichkeit, dass das Schliessen des Spaltes durch eine Metallverlagerung auf Grund von Wärmeausdehnungen des Metalles des auf gegenüberstehenden Seiten des Spaltes befind lichen Metalles erfolgt.
Eine derartige Ausdehnung kann natürlich nur über einem sehr kleinen Spalt erfolgen, so dass eine derartige Ausdehnung nur bei den für die Erfindung in Frage kommenden feinen Drahtgrössen nützlich ist.
Ferner muss beachtet werden, dass durch eine derartige Funkenentladung ungedämpfte Strom schwingungen mit verhältnismässig hoher Frequenz verursacht werden. Der erste Stromstoss der Schwin gung hoher Grösse verläuft in Richtung des Elektro nenflusses vom negativen Anzapfdraht 54 zum posi tiven Widerstandsdraht 21. Bei diesen aussergewöhn lich feinen Drähten ist das Verhältnis zwischen der Oberfläche und der Masse oder dem Rauminhalt des Drahtes je Längeneinheit aussergewöhnlich hoch. Dieser Umstand ist wichtig wegen der Geschwindig keit, mit der das Metall erstarrt.
Der vom Beginn der Funkenentladung bis zur Beendigung der Schwei ssurig (Fig. 4) dauernde Zyklus, bei dem das Metall geschmolzen und abgekühlt wird, geht so schnell und so plötzlich vor sich, dass der vorübergehende geschmolzene Zustand selbst unter dem Mikroskop nicht beobachtet werden kann.
Bei der Handhabung des Anzapfdrahtes 54 mit tels der Pinzette 61 ist die einzige Bewegung, die zur Herstellung einer einwandfreien Schweissung von Bedeutung ist, die Bewegung des Anzapfdrahtes 54 zu der Stelle, an der die Funkenentladung tatsächlich stattfindet. Ob der Bedienungsmann die Pinzette in der Richtung zum Schliessen des Spaltes weiterführt oder ob das natürliche Zittern der Hand des Bedie nungsmannes den Spalt nach der Funkenentladung vergrössert, hat wegen des kurzzeitigen Charakters des Schweissvorganges keine Bedeutung.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass dasselbe grundlegende Schweissverfahren unter Verwendung von mechanischen Vorrichtungen ausge führt werden kann, die den in Fig. 3 dargestellten Anzapfdraht 54 oder die entsprechenden Drähte irgendeiner der später beschriebenen Ausführungen zur Widerstandsspule bis zur Stelle der Funkenent ladung führen können. Ebenso ist ersichtlich, dass bei allen Ausführungen eine Haltevorrichtung mit Mikro metereinstellung verwendet werden kann, um den Draht 54 gegenüber dem entsprechenden Wider standsdraht in einer Funkenentfernung unbeweglich aufzustellen, ehe der Fussschalter 48 betätigt wird, um den Kondensator 43 mit dem Schweissstromkreis zu verbinden. Der Draht 54 kann also an die Poten tiometerspule angelegt und dann zur Herstellung des Spaltes zurückgezogen werden.
Fliesst ein Schwachstrom zwischen dem Draht 54 und dem Wider standsdraht 21 beim Anliegen des Anzapfdrahtes 54 an dem Widerstandsdraht 21, so kann die Bil dung eines kleinen Spaltes beim Zurückziehen des Anzapfdrahtes 54 an einem Strommesser oder der gleichen abgelesen werden, der von dem Schwach strom beeinflusst wird. Der plötzliche Abfall des Stromes zeigt das Unterbrechen des Stromkreises am Spalt an. Dann kann der unbeweglich gehaltene An zapfdraht mit dem Schweissstromkreis verbunden werden, während der Fussschalter 48 betätigt wird, um den Schweissvorgang auszuführen.
Fig. 13 zeigt eine derartige Mikrometerver stellung für den Anzapfdraht 54, nämlich eine Mikrometerschraube 66, die zum sehr kleinen Anheben und Senken der Pinzette oder des Trägers 61 gedreht werden kann. Der Schwachstrom fliesst zwischen Draht 54 und Widerstandsdraht 21 bei Verwendung einer gewünschten Spannungsquelle 67, die in Reihe mit einem Schalter 67a und einem Strommesser 67b liegt. Befindet sich der Wechsel schalter 44 in der dargestellten Stellung, so wird beim Schliessen des Schalters 67a der erwähnte Stromkreis hergestellt, wenn die Mikrometerschraube 66 den Draht 54 in elektrische Berührung mit dem Widerstandsdraht 21 bringt. Bei dieser Berührung erfolgt ein Ausschlag des Strommessers 67b.
Beim Zurückdrehen der Mikrometerschraube 66 wird der Draht 54 so weit zurückgezogen, dass eine von dem Strommesser 67b angezeigte Unterbrechung dieses Stromes erfolgt. Das Zurückziehen soll nur so weit erfolgen, dass der Strom unterbrochen wird und ein sehr kleiner Spalt zwischen Draht 54 und Wider standsdraht 21 entsteht. Der aufgeladene Konden- Bator 43 kann dann über den Spalt geschlossen wer den, um den die Drähte miteinander verschweissenden Funken zu erzeugen.
Das in Fig. 5 dargestellte Schweissverfahren ent spricht in allen Beziehungen dem beschriebenen Schweissverfahren, jedoch ist der Anzapfdraht 68 zu einer L-Form gebogen, um einen kurzen Quer schenkel 69 zu bilden. Der Schenkel 69 kann bei spielsweise 0,79 mm lang sein. Eine etwas grössere Kondensatorladung oder ein grösserer Schweissstrom muss verwendet werden, da offensichtlich ein grösserer Widerstand gegen das Schliessen des Stromes zwi schen den beiden Drähten vorhanden ist. Es scheint, dass die Oxydschicht oder die auf dem Schenkel 69 liegenden Fremdstoffe, die bei der Vorbereitung der Schweissstelle nicht entfernt werden, die Ursache für diesen höheren Widerstand sind.
Die Anordnung des winklig gestellten Endschen- kels 69 am Anzapfdraht und die Aufstellung dieses Endschenkels parallel zur ausgewählten Windung des Widerstandsdrahtes 21 ergibt eine festere Schwei ssung als die Schweissung nach den Fig. 3 und 4.
Ist die Potentiometerspule in kein Gehäuse ein geschlossen, sondern von allen Seiten frei zugänglich, so kann eine Schweissung der gleichen Art wie in Fig. 5 dadurch erhalten werden, dass ein gerader Draht in der in Fig. 6 dargestellten Weise gehalten wird. Der Endabschnitt des geraden Drahtes 70 in Fig. 6 wird dem Widerstandsdraht 21 gegenüber in der gleichen Weise aufgestellt wie der Schenkel 69 des in Fig. 5 dargestellten Anzapfdrahtes. Bei der zur Verengung des Spaltes erfolgenden Seitwärtsbewe gung des geraden Drahtes 70 erfolgt der gleiche Schweissvorgang wie in Fig. 5.
Fig. 7 zeigt, wie der erfindungsgemässe Schweiss vorgang verwendet werden kann, um zwei Anzapf drähte in einem einzigen Arbeitsvorgang anzu schweissen. Die beiden einzelnen Drähte können in dem Potentiometerstromkreis zur Bildung einer Anzapfstelle verwendet werden, die einen geringeren Widerstand gegen Stromfluss hat als ein einzelner Draht. Der Anzapfdraht 74 (Fig. 7) ist U-förmig gebogen, wobei die Schenkel 74 etwas divergieren und der Stegteil oder der Verbindungsteil 76 die gleiche Aufgabe hat wie der kurze Schenkel 69 in Fig. 5. Der Schweissvorgang wird in der gleichen Weise ausgeführt, wie dies mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben ist.
Der in Fig. 7 dargestellte Schweissvorgang ist in Fig. 8 dadurch abgeändert, dass die Pinzette 61 zum Erfassen der beiden Schenkel 75 des U-förmigen Anschlussdrahtes verwendet wird. Bei diesem Schweissverfahren fliesst der Schweissstrom nicht nur in dem einen Schenkel, sondern er durchfliesst beide Schenkel 75.
Bei der Funkenentladung wird durch die plötz liche Erzeugung von Dämpfen eine kleine Explo sionswirkung verursacht, die sehr wirksam Korro sionsstoffe und Fremdstoffe von der Schweisszone entfernt, die anderweitig das Schweissmetall verglasen. Diese Reinigungswirkung kann verwendet werden, indem der Anschlussdraht zuerst zur Widerstandsspule vorgezogen wird, um eine Funkenentladung zu ver ursachen, die zum Entfernen von Verunreinigungen dient, welche die Bildung einer Schweissung unmög lich machen. Unmittelbar danach schiebt der Bedie nungsmann den Anschlussdraht wieder vor; um eine zweite Funkenentladung zu bewirken, die die Schweissnaht fertigstellt. Der Kondensator ist natür lich zuerst wieder aufgeladen worden.
Hierbei bildet zwar die erste Funkenentladung keine Schweissstelle, es entsteht jedoch ein Kügelchen aus sauberem glän zendem Metall am Ende des Anzapfdrahtes. Dieses Kügelchen erleichtert die Herstellung einer Schweiss stelle bei der zweiten Funkenentladung. Bei diesem Doppelfunkenschweissverfahren ergibt sich bei der zuerst erfolgenden Funkenentladung eine Übertragung des Metalles von dem Anzapfdraht auf die Widerstandsspule, selbst wenn keine Schweiss stelle hergestellt wird. Die erste Funkenentladung oder die vorbereitende Funkenentladung ohne Herstellung einer Schweissung kann unter Verwendung eines verhältnismässig klei nen Drahtes an Stelle des gewünschten Anzapfdrahtes hergestellt werden, wobei der kleine Draht ein Ge misch ist, das sich mit dem Draht der Widerstands spule verbindet.
Beispielsweise kann der vorläufig verwendete Draht aus ungefähr 78 0/o reinem Eisen, etwa 5 0/o Aluminium und etwa 16 0/o Chrom be stehen, während die Widerstandsspule aus ungefähr 55 0/o Kupfer und 45 0/o Nickel zusammengesetzt sein kann. In diesem als Beispiel gegebenen Falle kann der endgültige Anzapfdraht im wesentlichen reines Nickel sein, der besonders schwer mit einem Widerstandsdraht von so hohem Kupfergehalt zu verschweissen ist.
Die Legierung, die an der Schweissstelle des Widerstandsdrahtes durch die vorausgehende Fun kenentladung von einem Draht hohen Eisengehaltes hergestellt worden ist, schmilzt sehr leicht mit einem Anzapfdraht hohen Nickelgehaltes zusammen. Für die zweite Funkenentladung wird an Stelle des zuerst verwendeten Drahtes hohen Eisengehaltes der ge wünschte Anzapfdraht aus Nickel verwendet. Die zweite Funkenentladung bildet eine wirksame Schwei ssung mit dem aus Nickel bestehenden Anzapfdraht, und zwar auf Grund der bei der ersten Funken entladung gebildeten Zwischenlegierung.
Dieses Verfahren kann verwendet werden, um einen im wesentlichen aus reinem Nickel bestehenden Anzapfdraht mit einer Widerstandsspule zu ver schweissen, deren Kupfergehalt 90 0/o oder höher ist. Dieses Verfahren kann dann erfolgreich verwendet werden, wenn der Unterschied zwischen dem Schmelz punkt des Anzapfdrahtes und dem Schmelzpunkt des Widerstandsspulendrahtes verhältnismässig gross ist und die Herstellung einer einwandfreien Schweissung ohne die vorausgehende Stufe der Legierungsbildung nicht möglich wäre.
Alle bisher beschriebenen Schweissverfahren be ziehen sich auf das Schweissen von Anzapfdrähten mit einem grösseren Durchmesser von 0,04445 mm oder 0,0381 mm. Das Schweissen von Anzapfdrähten, die einen kleineren Durchmesser haben als 0,03 81 mm, bereitet Schwierigkeiten, da derartige Drähte zu klein sind, um dem Schweissstrom zu widerstehen, der für eine gute Verbindungsstelle erforderlich ist. Diese Schwierigkeit kann durch das Verfahren, dass in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, behoben werden.
Das in den Fig. 9 und 10 dargestellte Verfahren wird vorzugsweise unter Verwendung einer Pinzette 80 ausgeführt, die die dargestellte Ausführung hat, um in der Gehäusebohrung während des Schweiss vorganges eine grösste Sichtigkeit zu schaffen. Bei diesem Beispiel ist der Anzapfdraht 81 in Form eines V gebogen, dessen einer Schenkel 82 von der Pinzette 80 erfasst wird. Der zweite Schenkel 83 des Drahtes 81 wird der endgültige Anzapfdraht. Die Pinzette wird 0,79 mm bis 1,59 mm von dem Scheitel des V aufgesetzt. Das Schweissverfahren wird in der gleichen Weise ausgeführt wie bisher, wobei der Scheitel des V-förmigen Anzapfdrahtes zum Wider standsdraht 21 vorgeschoben wird, bis an dem Spalt eine Funkenentladung erfolgt.
Bei dem von der Funkenentladung verursachten plötzlichen Stromfluss schmilzt der in dem Schweiss stromkreis zwischen der Pinzette 80 und dem Scheitel des V-förmigen Anzapfdrahtes liegende Anzapfdraht sehr kleinen Durchmessers an der Schweissstelle. Das zwischen der Berührungsstelle der Pinzette und dem Schmelzpunkt geschmolzene Metall fliesst sofort zu dem Schmelzpunkt und bildet Metallkügelchen, das eine aussergewöhnlich feste Verbindung herstellt. Der zweite Schenkel 83 wird daher für dauernd an dem Widerstandsdraht 21 in der aus Fig. 10 zu ersehen den Weise angeschweisst.
Der Schenkel 83 muss überhaupt nicht gestützt werden. Dies zeigt, dass das Metall an der Schweiss stelle schnell abkühlt, und dass auch eine Art Adhä sionswirkung auftritt, wenn sich das Metall in einem flüssigen Zustand befindet, wobei diese Adhäsions wirkung vielleicht von der Oberflächenspannung ver ursacht wird.
In Fig. 11 ist gezeigt, wie das in den Fig. 9 und 10 dargestellte gleiche Verfahren ausgeführt wer den kann, ohne dass der Anzapfdraht gebogen wird. Diese Änderung des Verfahrens kann verwendet werden, wenn der Widerstandsdraht 21 frei zugäng lich ist. In diesem Falle wird ein gerader Anzapf draht 86 nahe seinem Ende von einer Pinzette 61 erfasst, so dass sich der Anzapfdraht in beiden Rich tungen über den gewünschten Schweisspunkt am Widerstandsdraht 21 erstreckt. Der Draht 86 hat daher in Wirklichkeit zwei zu beiden Seiten des gewünschten Schweisspunktes liegende Schenkel. Die Pinzette 61 ergreift einen kurzen Schenkel, beispiels weise einen Schenkel von 1,59 mm Länge, der an der einen Seite des Schweisspunktes liegt, während sich der Schenkel 86 an der andern Seite des Schweisspunktes befindet.
Wenn die Pinzette 61 den Draht 86 seitlich verschiebt, um eine Funkenent ladung an der Schweissstelle hervorzurufen, so ver läuft der gerade Draht tangential zur Spule 21, wobei die entstehende Funkenentladung den in dem Schweissstromkreis gelegenen kurzen Schenkel schmilzt, während der Schenkel 86 als dauernder Anzapfdraht zurückbleibt. Fig. 12 zeigt die Anwendung des in den Fig. 9 und 10 dargestellten Schweissverfahrens bei der Her stellung einer Anzapfstelle an einem schwer zugäng lichen Punkt, da der Widerstandsdraht 21 in diesem Falle in einem dickwandigen Gehäuse 87 liegt und nur über eine Gehäusebohrung 88 von verhältnis mässig kleinem Durchmesser erreicht werden kann.
Der Schweissvorgang wird mit Hilfe eines Hilfs drahtes oder Behelfsdrahtes 89 ausgeführt, der einen etwas grösseren Durchmesser als der Anzapfdraht 90 hat. Bei der Vorbereitung des Schweissvorganges wird der Anzapfdraht 90 zu einem V gebogen, das einen verhältnismässig kurzen Schenkel 91 und einen verhältnismässig langen Schenkel 92 hat. Das Ende des kurzen Schenkels 91 wird dann an das Ende des Befehlsdrahtes 89 durch Funkenschweissung ange schweisst, so dass der Behelfsdraht 89 als ein Werk zeug oder eine Haltevorrichtung zur Ausführung des Schweissvorganges verwendet werden kann. Der Be helfsdraht 89 kann, wie in Fig. 12 gezeigt, mit Hilfe einer Pinzette 61 erfasst werden, die den Schweiss stromkreis schliesst und dazu verwendet wird, den Anzapfdraht zum Widerstandsdraht 21 zu verschie ben.
Der Behelfsdraht 89 hat einen geringen Wider stand, eine hohe Stromleitungskapazität und eine gute Schweissbarkeit dem Anzapfdraht 90 gegenüber. Bei der Funkenentladung schmilzt der verhältnis mässig kurze Schenkel 91 in der vorbeschriebenen Weise weg.
Das beschriebene Schweissverfahren kann bei grosser Zeitersparnis und ohne unzulässige Beanspru chung des Bedienungsmannes ausgeführt werden. Bei den älteren Druckschweissverfahren erforderte die Ausführung eines bestimmten Schweissvorganges etwa 12 Minuten, während der gleiche Schweissvor gang mit dem beschriebenen Schweissvorgang in weniger als 4 Minuten ausgeführt werden kann.
Der bedeutendste Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens hinsichtlich des fertigen Potentiometers ist jedoch die Verwendung von dickeren Anzapf drahtgrössen, als bei den älteren erwähnten Druck schweissverfahren verwendet werden konnten. Für Widerstandsspulendrähte von 0,04445 mm aufwärts können die in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Schweiss verfahren verwendet werden, um auf diese Spulen drähte Anzapfdrähte des gleichen Durchmessers oder um eine Grössennummer kleiner als der Widerstands draht aufzuschweissen. Im Gegensatz hierzu mussten Anzapfdrähte viel kleineren Durchmessers bei den älteren Druckschweissverfahren verwendet werden.
Spulendrahtdurchmesser und Anzapfdrahtdurchmes- ser, ausgedrückt in mm, wie sie in den älteren Druckschweissverfahren mit Schweissstrom an der Entladung einer Kapazität von 100 Mikrofarad ver wendet werden, sind folgende:
EMI0007.0000
Spulendrahtdurchmesser <SEP> Anzapfdrahtdurchmesser
<tb> 0,125 <SEP> 0,068
<tb> 0,1 <SEP> 0,068
<tb> 0,0875 <SEP> 0,068
<tb> 0,0775 <SEP> 0,0625
<tb> 0,068 <SEP> 0,056
<tb> 0,0625 <SEP> 0,05
<tb> 0,056 <SEP> 0,044
<tb> 0,05 <SEP> 0,0375
<tb> 0,044 <SEP> 0,035 Für Widerstandsdrähte, deren Durchmesser unterhalb 0,04445 mm liegen, können die in den Fig.
9 bis 12 dargestellten Schweisstechniken verwen det werden, um an diesen Widerstandsdrähten An zapfdrähte zu befestigen, die nur um eine Grössen nummer unterhalb des Durchmessers der dazugehö renden Widerstandsdrähte liegen. Bei dem älteren Druckschweissverfahren mussten Anzapfdrähte ver- wendet werden, die zwei Grössennummern kleiner waren als die dazugehörenden Widerstandsdrähte.
Die nachstehende Tabelle zeigt den Unterschied in diesen Drahtbereichen:
EMI0007.0001
<I>Erfindungsgemässes <SEP> Verfahren <SEP> Bekanntes <SEP> Verfahren</I>
<tb> Spulendraht- <SEP> Anzapfdraht- <SEP> Spulendraht- <SEP> Anzapfdraht durchmesser <SEP> durchmesser <SEP> durchmesser <SEP> durchmesser
<tb> 0,044 <SEP> 0,0375 <SEP> 0,044 <SEP> 0,035
<tb> 0,0375 <SEP> 0,035 <SEP> 0,0375 <SEP> 0,033
<tb> 0,035 <SEP> 0,033 <SEP> 0,035 <SEP> 0,030
<tb> 0,033 <SEP> 0,030 <SEP> 0,033 <SEP> 0,028
<tb> 0,030 <SEP> 0,028 <SEP> 0,030 <SEP> 0,025
<tb> 0,028 <SEP> 0,025 <SEP> 0,028 <SEP> 0,023
<tb> 0,025 <SEP> 0,023 <SEP> 0,025 <SEP> 0,02
<tb> 0,023 <SEP> 0,02 <SEP> 0,023 <SEP> 0,018 Ein weiterer Vorteil beim Vergleich des neuen Verfahrens und des alten Verfahrens besteht darin, dass,
wenn die gleiche Kapazität für eine Stromquelle in jedem Beispiel verwendet wird, eine geringere Kondensatorladung für einen Anzapfdraht bestimmter Grösse bei dem neuen Verfahren erforderlich ist. Diese Tatsache ergibt sich aus der folgenden Tabelle:
EMI0007.0002
<I>Bekannte <SEP> Art <SEP> Erfindungsgemässes <SEP> Verfahren</I>
<tb> Spulendraht- <SEP> Anzapfdraht- <SEP> Voltladung <SEP> Spulendraht- <SEP> Anzapfdraht- <SEP> Voltladung
<tb> durchmesser <SEP> durchmesser <SEP> bei <SEP> 100 <SEP> MFD <SEP> durchmesser <SEP> durchmesser <SEP> bei <SEP> 100 <SEP> MFD
<tb> 0,125 <SEP> 0,068 <SEP> 55,0 <SEP> 0,125 <SEP> 0,125 <SEP> 44,5
<tb> 0,1 <SEP> 0,068 <SEP> 55,0 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 38<B>2</B>5
<tb> 0,0875 <SEP> 0,068 <SEP> 55,0 <SEP> 0,0875 <SEP> 0,0875 <SEP> 35,5
<tb> 0,0775 <SEP> 0,063 <SEP> 50,0 <SEP> 0,0775 <SEP> 0,0775 <SEP> 33,5
<tb> 0,
068 <SEP> 0,056 <SEP> 40,0 <SEP> 0,068 <SEP> 0,068 <SEP> 31,5
<tb> 0,0625 <SEP> 0,05 <SEP> 37,0 <SEP> 0,0625 <SEP> 0,0625 <SEP> 30,0
<tb> 0,056 <SEP> 0,044 <SEP> 35,0 <SEP> 0,056 <SEP> 0,056 <SEP> 28,5
<tb> 0,05 <SEP> 0,038 <SEP> 32,0 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 27,0
<tb> 0,044 <SEP> 0,035 <SEP> 28,0 <SEP> 0,044 <SEP> 0,044 <SEP> 26,5
<tb> 0,0375 <SEP> 0,033 <SEP> 25,0 <SEP> 0,0375 <SEP> 0,035 <SEP> 25,0
<tb> 0,035 <SEP> 0,030 <SEP> 24,0 <SEP> 0,035 <SEP> 0,033 <SEP> 23,0
<tb> 0,033 <SEP> 0,028 <SEP> 23,0 <SEP> 0,033 <SEP> 0,030 <SEP> 22,0
<tb> 0,03 <SEP> 0,025 <SEP> 22,0 <SEP> 0,03 <SEP> 0,028 <SEP> 20,5
<tb> 0,028 <SEP> 0,023 <SEP> 21,0 <SEP> 0,028 <SEP> 0,025 <SEP> 19,0
<tb> 0,025 <SEP> 0,02 <SEP> 20,0 <SEP> 0,025 <SEP> 0,023 <SEP> 17,5
<tb> 0,023 <SEP> 0,018 <SEP> 19,0 <SEP> 0,023 <SEP> 0,020 <SEP> 16,0 Aus den vorstehenden Tabellen ergibt sich,
dass mit dem neuen Schweissverfahren eine bestimmte Schweissung unter Verwendung weniger Strom her gestellt wird als bei dem bekannten älteren Verfah ren. Ein Grund für diesen Unterschied ist darin zu sehen, dass die neue Technik zur Erzeugung der Schweisswärme den Funken heranzieht, während bei der älteren Technik der Widerstand der Drähte ver wendet wird, wobei ein wesentlicher Teil der von diesem Widerstand erzeugten Wärme infolge der dicht anliegenden Masse des Glasrohres zerstreut wird.
Die Beschreibung ist nur zur Erläuterung und zur Darstellung der grundlegenden Prinzipien der Erfindung bestimmt, so dass Änderungen, Auswechs lungen und andere Abweichungen von der Darstellung vorgenommen werden können, ohne den Bereich und den Rahmen der Erfindung und der Patentansprüche zu verlassen.