DE1003373B

DE1003373B - Electric welding device with a rotating transformer

Info

Publication number: DE1003373B
Application number: DEG9214A
Authority: DE
Inventors: Donald Phillips Worden; Joseph Martin Mcdonnell; Victor Herbert Payne
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1951-06-29
Filing date: 1952-06-27
Publication date: 1957-02-28

Description

Elektrische Schweißvorrichtung mit einem drehbaren Transformator Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrischeSchweißvorrichtung mit einem drehbaren Transformator, dessen Primärwicklung in einem Ringraum zwischen zwei konzentrisch ineinander liegenden, die Sekundärwicklung des Transformators bildenden Trommeln angeordnet ist, und mit Rollelektroden, die starr an den Trommeln mit Abstand von diesen über konzentrische hohle Wellen befestigt sind, wobei die innere Hohlwelle als Speicherkammer für Kühlflüssigkeit ausgebildet ist.Electric welding device with a rotatable transformer Die The invention relates to an electric welding device with a rotatable Transformer, the primary winding of which is concentric in an annular space between two one inside the other, the secondary winding of the transformer forming drums is arranged, and with roller electrodes, which are rigidly spaced from the drums these are attached via concentric hollow shafts, the inner hollow shaft is designed as a storage chamber for cooling liquid.

Bei einer bekannten Bauart wird die Kühlkammer durch ein zentrales Rohr mit einer quer liegenden Eintrittsöffnung mit Flüssigkeit versorgt. Die Kühlflüssigkeit tritt in die Kühlkammer an dem den Elektroden abgewandten Ende ein. Ihr Austritt erfolgt durch eine Auslaßöffnung, die der Einlaßöffnung benachbart ist. Demzufolge tritt der Umlauf der Kühlflüssigkeit an dem den Elektroden abgewandten Ende der Trommel ein. Wenn auch ein kleiner Betrag von Kühlflüssigkeit im Bereich der die Elektroden tragenden Hohlwelle vorhanden ist, so stangniert doch diese Kühlflüssigkeit und der größere Anteil der Kühlflüssigkeit in der Trommel, so daß die Kühlwirkung vernachlässigbar klein ist.In a known design, the cooling chamber is through a central Tube supplied with liquid with a transverse inlet opening. The coolant enters the cooling chamber at the end facing away from the electrodes. Your exit occurs through an outlet opening which is adjacent to the inlet opening. As a result the circulation of the cooling liquid occurs at the end of the remote from the electrodes Drum a. Albeit a small amount of coolant in the area of the If there is a hollow shaft carrying electrodes, this coolant is stangled and the greater proportion of the cooling liquid in the drum, so that the cooling effect is negligibly small.

Die Erfindung unterscheidet sich demgegenüber durch eine Kühlflüssigkeitszuleitung, die koaxial zur inneren Trommel und ihrer Hohlwelle liegt und neben den Elektroden eine Auslaßöffnung besitzt, durch die die Kühlflüssigkeit als Strahl mindestens auf eine der Elektroden gerichtet austritt, um anschließend in die Speicherkammer abzufließen. Da die Kühlflüssigkeit nicht in die Speicherkammer, sondern in einen Raum dicht neben den Elektroden geleitet wird, wird eine maximale Kühlwirkung erreicht. Die Kühlflüssigkeit kehrt nach der Kühlung der Elektroden in die Speicherkammer und wird an dem diesen abgewandten Ende abgezogen. Es ergibt sich somit ein einwandfreier Umlauf der Kühlflüssigkeit und damit eine größtmögliche Kühlwirkung für die Maschine.In contrast, the invention differs through a coolant supply line, which is coaxial with the inner drum and its hollow shaft and next to the electrodes has an outlet opening through which the cooling liquid as a jet at least Exits directed at one of the electrodes and then into the storage chamber to flow away. Since the cooling liquid is not in the storage chamber, but in a Space close to the electrodes is passed, a maximum cooling effect is achieved. After cooling the electrodes, the cooling liquid returns to the storage chamber and is pulled off at the end facing away from it. The result is a flawless one Circulation of the coolant and thus the greatest possible cooling effect for the machine.

Fig. 1 ist ein Bruchstück einer Stirnansicht der Schweißvorrichtung; Fig. 2 und 3 geben gemeinsam einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 wieder; Fig. 4 zeigt eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles 4 der Fig. 3 ; Fig. 5 ist ein vergrößerter Aufriß eines Bürstenhalters der Fig. 4 und Fig. 6 eine Seitenansicht dieses Halters, in Richtung des Pfeiles 6 der Fig. 5 gesehen; Fig. 7 stellt einen Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 2 dar.Fig. 1 is a fragmentary end view of the welder; Figures 2 and 3 together show a cross section along the line 2-2 of Figure 1; FIG. 4 shows an end view in the direction of arrow 4 in FIG. 3; Fig. 5 is Fig. 6 is an enlarged elevational view of a brush holder of Fig. 4; and Fig. 6 is a side view this holder, seen in the direction of arrow 6 in FIG. 5; Fig. 7 illustrates one Section along the line 7-7 of FIG.

Gemäß Fig. 2 und 7 ist ein Tisch 10 mit Muffen 11 versehen, in deren Buchsen 12 Vertikalstangen 13 gleiten. Zwei Stangen 13 sind an dem Querstück 14 befestigt, das eine feststehende Mutter 15 trägt, die durch eine Gegenmutter 16 gegen Drehung gesichert ist. Die Mutter 15 ist auf eine Schraube 17 gezogen, die durch den Tisch 10 hindurchragt und deren Kopf 18 über dem Tisch von einem Drucklager 19 gehalten wird. Auf der Schraube 17 ist ein Schneckenrad 20 befestigt, das mit einer Schnecke 21 im Eingriff steht, die auf der Welle 22 verkeilt ist. Die Welle 22 hat am Ende einen Vierkant 23, auf den eine abnehmbare Kurbel gesteckt werden kann. Zwei weitere Stangen 13, von denen eine aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind mit Teilen verbunden, die in konstruktiver Hinsicht mit den Teilen 14 bis 21 übereinstimmen. Durch Drehung der Welle 22 können die vier Stangen 13 gehoben und gesenkt werden, um einen Rahmen 25 (Fig. 2 und 3) auf- und abwärts zu bewegen, der verschiedene Teile der Schweißvorrichtung trägt, die noch beschrieben werden.2 and 7, a table 10 is provided with sleeves 11, in which Bushings 12 vertical rods 13 slide. Two rods 13 are on the crosspiece 14 attached, which carries a fixed nut 15, which is secured by a lock nut 16 is secured against rotation. The nut 15 is tightened on a screw 17 which protrudes through the table 10 and its head 18 above the table from a thrust bearing 19 is held. On the screw 17, a worm wheel 20 is attached, which with a worm 21 which is keyed on the shaft 22 is engaged. The wave 22 has a square 23 at the end, onto which a removable crank can be inserted can. Two further rods 13, one of which can be seen from FIG. 3, are with Parts connected, which in construction terms correspond to parts 14 to 21. By rotating the shaft 22, the four rods 13 can be raised and lowered, to move a frame 25 (Figs. 2 and 3) up and down, the different Carries parts of the welding device which will be described later.

Die vier Stangen 13 sind an den Ecken des Rahmens 25 befestigt, der an der linken Seite einen Bock 26 mit noch zu schildernden Lagerungen trägt. Dieser Bock ist von dem Rahmen 25 durch die Isolierstücke 27 und 28 elektrisch getrennt. Die Schrauben 29, mit denen derBock26 an dem Rahmen 25 befestigt ist, sind von dem Bock ebenfalls isoliert, wie aus Fig. 7 zu ersehen. An der rechten Seite trägt der Rahmen 25 ein Gehäuse 30, das bei 31 von ihm elektrisch isoliert ist und verschiedene Teile enthält, die unten beschrieben werden.The four rods 13 are attached to the corners of the frame 25, which carries a bracket 26 with bearings to be described on the left side. This block is electrically separated from the frame 25 by the insulating pieces 27 and 28. The screws 29 with which the bracket 26 is attached to the frame 25 are also isolated from the bracket, as can be seen in FIG. On the right side, the frame 25 carries a housing 30 which is electrically isolated from it at 31 and contains various parts which will be described below.

In dem Bock 26 sind Schrägrollenlager 33 und 33" angebracht, die durch Ringmuttern 34 und 35 gehalten werden, die in den Bock 26 eingeschraubt sind und V-förmige Nuten 36 und 37 aufweisen, die das Durchsickern von Schmiermaterial aus den Lagern an der in ihnen umlaufenden, ringförmigen Kupferwelle 40 verhindernsollen. Die Welle 40 liegt in Achsrichtung an dem Lager 33" an, das gegen eine Schulter der Welle 40 stößt, und wird durch die auf der Welle 40 sitzenden Muttern 35 und 42 gehalten, von denen die Mutter 42 den inneren Laufring des Lagers 33 festspannt. Eine Sicherungsscheibe 41 verriegelt die Mutter 42. Durch die Einstellung der Muttern 34 und 35 wird die axiale Läge des Lagers und der Welle gegenüber dem Bock 26 bestimmt.Tapered roller bearings 33 and 33 ″ are mounted in the bracket 26 and are held in place by ring nuts 34 and 35 which are screwed into the bracket 26 and have V-shaped grooves 36 and 37 which prevent the seepage of lubricating material from the bearings at the inside of them verhindernsollen circumferential annular copper shaft 40th shaft 40 is in the axial direction on the bearing 33 ", which abuts against a shoulder of the shaft 40, and is held by the person sitting on the shaft 40 nuts 35 and 42, of which the nut 42 the inner race of the bearing 33 tightened. A lock washer 41 locks the nut 42. By adjusting the nuts 34 and 35, the axial position of the bearing and the shaft with respect to the bracket 26 is determined.

Die Welle 40 ist durch Schrauben 44 mit einer gegossenen äußeren Kupfertrommel 45 verbunden, die durch Schrauben 46 an dem Kupferring 47 befestigt ist. Dieser Ring ist seinerseits durch Schrauben 48 an einenFlansch 49 einer rohrförmigen Kupferwelle 50 gespannt, die in einem Kugellager 51 in dem Gehäuse 30 umläuft. Der Innenlaufring dieses Lagers ist unter Zwischenschaltung einer Sicherungsscheibe 53 durch eine Mutter 54 an eine Schulter 52 der Welle 50 gezogen.The shaft 40 is by screws 44 with a cast outer copper drum 45, which is fastened to the copper ring 47 by screws 46. This The ring is in turn attached to a flange 49 of a tubular copper shaft by bolts 48 50 tensioned, which rotates in a ball bearing 51 in the housing 30. The inner race this bearing is with the interposition of a lock washer 53 by a Nut 54 pulled onto a shoulder 52 of shaft 50.

Der Flansch 49 der Welle 50 trägt ein Ende der inneren Kupfertrommel 55, deren anderes Ende an einem Flansch 56 (Fig. 2) einer Kupferwelle 57 befestigt ist, die konzentrisch in der rohrförmigen Welle 40 gehalten wird, von der sie bei 58 isoliert ist. Auf den Wellen 40 und 57 sind bei 62 bzw. 63 kreisförmige Kupferelektroden 60 bzw. 61 festgeschraubt. Die Schrauben 62 und 63 sitzen in Hartmetalleinsätzen 64 bzw. 65. Zwischen den Elektroden 60 und 61 befindet sich ein axialer Luftspalt, und es wird von ihnen eine Umfangsnut 66 gebildet, die ein fortlaufendes Rohr T aufnimmt, das aus einem Stahlblechstreifen zu einem Zylinder mit einer Stumpfschweißnaht an den aneinanderstoßenden Kanten zusammengerollt ist, die zwischen den Elektroden 60 und 61 geschweißt wird.The flange 49 of the shaft 50 supports one end of the inner copper drum 55, the other end of which is attached to a flange 56 (FIG. 2) of a copper shaft 57 which is held concentrically in the tubular shaft 40 of which it is at 58 is isolated. On shafts 40 and 57 are circular copper electrodes at 62 and 63, respectively 60 or 61 screwed tight. The screws 62 and 63 sit in hard metal inserts 64 or 65. There is an axial air gap between electrodes 60 and 61, and a circumferential groove 66 is formed by them, which is a continuous tube T. takes up that from a sheet steel strip to a cylinder with a butt weld curled up at the abutting edges between the electrodes 60 and 61 is welded.

Das Rohr T wird durch eine unter ihm befindliche (Fig. 1 und 2) Rolle 70 gegen die Elektroden gedrückt. Die Rolle 70 dreht sich in einem Hebel 71, der um den Zapfen 72 in dem Ständer 73 schwenkbar gelagert ist, dessen Fußplatte 74 auf dem Tisch 10 ruht. Die Rolle 70 wird mit im wesentlichen konstanter Kraft durch einen in dem Gehäuse 75 der Fußplatte 74 untergebrachten Faltenbalg gegen das Rohr aufwärts gedrückt.The tube T is driven by a roller (Figs. 1 and 2) below it 70 pressed against the electrodes. The roller 70 rotates in a lever 71, the is mounted pivotably about the pin 72 in the stand 73, the base plate 74 rests on the table 10. The roller 70 is driven with a substantially constant force a bellows accommodated in the housing 75 of the base plate 74 against the pipe pressed up.

Die Elektrodenscheiben 60 und 61 haben anfänglich einen großen Durchmesser, wie dies beispielsweise durch den strichpunktierten Kreis 68 angedeutet ist. Zur Anpassung an die Elektroden mit größerem Durchmesser wird der Rahmen 25 angehoben, so daß die Elektrodenachse zunächst bei 67 liegt (Fig. 1). Der Bock 26 trägt Werkzeuge zum Abgraten und Eindrehen der Elektroden, die aufgerauht und verzogen werden und daher abgerichtet und wieder plangedreht werden müssen, damit die Vorrichtung laufend in betriebsfähigem Zustand gehalten wird.The electrode disks 60 and 61 initially have a large diameter, as indicated, for example, by the dash-dotted circle 68. To the Adjusting to the electrodes with a larger diameter, the frame 25 is raised, so that the electrode axis is initially at 67 (Fig. 1). The bracket 26 carries tools for trimming and screwing in the electrodes, which are roughened and warped and therefore must be dressed and faced again to keep the device running is kept in working order.

Die Elektroden werden beim Schweißvorgang durch Reibung von dem vorgeschobenen Rohr gedreht. Zum Abgraten und Eindrehen werden sie indessen von einem Elektromotor 80 (Fig. 4) in Drehung versetzt, der eine Rillenscheibe treibt, die durch einen Riemen 82 mit einer Scheibe 83 verbunden ist. Gemäß Fig. 3 ist die Riemenscheibe 83 mit einer Buchse 84 versehen und läuft auf der Nabe einer Scheibe 85 der Welle 50. Die Riemenscheibe83 trägt Schaltklinken 87 (Fig. 4), die auf Zapfen 86 schwenkbar sind und durch Federn 88 gegen ein Sperrad 89 gedrückt werden, das auf der Welle 50 durch einen Flansch 91 gehalten wird, der an einem in der Welle 50 eingeschraubten Pflock 92 ausgebildet ist.During the welding process, the electrodes are pushed forward by friction Rotated tube. For trimming and screwing, however, they are operated by an electric motor 80 (Fig. 4) in rotation, which drives a pulley which is driven by a Belt 82 is connected to a pulley 83. According to Fig. 3 is the pulley 83 is provided with a bushing 84 and runs on the hub of a disk 85 of the shaft 50. The belt pulley 83 carries ratchet pawls 87 (FIG. 4), which pivot on pins 86 are and are pressed by springs 88 against a ratchet wheel 89 on the shaft 50 is held by a flange 91 which is screwed to a shaft 50 Post 92 is formed.

In dem Pflock 92 befindet sich ein Wassereinlaß 93, der mit einer Wasserzuführung 94 in Verbindung steht. Der Einlaß 93 ist ebenfalls an ein Rohr 95 angeschlossen, welches sich durch die Trommel 55 bis zu einem Punkt nahe dem äußeren Ende der Welle 57 (Fig. 2) erstreckt, so daß das eingelassene Wasser gegen die Elektrode 61 ausströmt. Das Wasser fließt durch die Welle 57 zurück und füllt teilweise die Trommel 55, während das überschüssige Wasser durch die Leitung 96 (Fig. 3) in dem Pflock 92 und durch den Auslaß 97 des Anschlußstutzens 98 abfließt. Die Trommel 55 und die Welle 50 halten eine bestimmte Menge Wasser während des Schweißens ständig zurück. Der-Ringraum 99 zwischen den Trommeln 45 und 55 (Fig. 2 und 3) nimmt eine wulstförmige Primärwicklung 100 eines Transformators auf, die um einen verhältnismäßig dünnen, ringförmigen Kern 101 gelegt ist. Dieser Kern wird durch Aufwicklung eines dünnenBandes aus Siliziumstahl zu einem Hohlzylinder hergestellt. Der Kern 101 hat einen verhältnismäßig niedrigen magnetischen Widerstand und kann hoch gesättigt werden, so daß er einem Strom von hoher Frequenz in der Größenordnung von 960 Hz entspricht. Die Primärwicklung 100 besteht aus isoliertem Draht und ist von Bändern 102 umgeben, die an der Innenwandung der Trommel 45 durch Schrauben 103 befestigt sind und die ringwulstförmige Wicklung von der Innenwandung der Trommel 45 auf Abstand halten.In the stake 92 there is a water inlet 93 which is in communication with a water supply 94. The inlet 93 is also connected to a pipe 95 which extends through the drum 55 to a point near the outer end of the shaft 57 (FIG. 2), so that the admitted water flows out against the electrode 61. The water flows back through the shaft 57 and partially fills the drum 55, while the excess water flows through the line 96 (FIG. 3) in the plug 92 and through the outlet 97 of the connection piece 98. The drum 55 and the shaft 50 retain a certain amount of water at all times during welding. The annular space 99 between the drums 45 and 55 (FIGS. 2 and 3) receives a bead-shaped primary winding 100 of a transformer which is placed around a relatively thin, annular core 101. This core is made by winding a thin ribbon of silicon steel into a hollow cylinder. The core 101 has a relatively low reluctance and can become highly saturated to correspond to a high frequency current on the order of 960 Hz. The primary winding 100 consists of insulated wire and is surrounded by bands 102 which are fastened to the inner wall of the drum 45 by screws 103 and which hold the toroidal winding from the inner wall of the drum 45 at a distance.

Die Leitungen 104 und 105 (Fig. 3) der Spule 100 sind an Kupferringe 106 und 107 angeschlossen, die durch Schrauben 108 an einer nichtleitenden, ringförmigen Platte 109 aus geeignetem Isoliermaterial befestigt sind, die an dem Kupferring 47 angebracht ist. Jeder Ring 106 und 107 wird von zwei Bürsten 111 bestrichen, die in Bürstenhaltern 112 sitzen, die paarweise an den Kupferplatten 114 bzw. 115 befestigt sind (vgl. Fig. 4). Durch die Blattfedern 113 werden die Bürsten in Kontakt mit den Ringen gehalten. Die Bürstenhalter 112 sind an den Platten 114 und 115 durch Bolzen 115" od. dgl. angebracht. Die Platten 114 und 115 sind in geeigneter Weise an der Konsole 116 (Fig. 3) befestigt, die an einer nichtleitenden Platte 117 sitzt. Diese Platte wird von einer Konsole 118 getragen, die durch Schrauben 119 an dem Gehäuse 30 gehalten wird. Die Konstruktion der Bürstenhalter ist aus Fig. 5 und 6 ersichtlich.The leads 104 and 105 (Fig. 3) of the coil 100 are on copper rings 106 and 107 connected by screws 108 to a non-conductive, annular Plate 109 of suitable insulating material are attached to the copper ring 47 is attached. Each ring 106 and 107 is brushed by two brushes 111, which sit in brush holders 112, the pairs on the copper plates 114 and 115 are attached (see. Fig. 4). The brushes are brought into contact by the leaf springs 113 held with the rings. The brush holders 112 are on the plates 114 and 115 through Bolts 115 "or the like attached. Plates 114 and 115 are in any suitable manner attached to the bracket 116 (FIG. 3) which is seated on a non-conductive plate 117. This plate is carried by a bracket 118 which is secured by screws 119 to the Housing 30 is held. The construction of the brush holder is shown in Figs 6 can be seen.

Die Bürsten sind durch Anschlußlitzen 120 (Fig. 4) an je zwei leitende Ständer 121 und 122 angeschlossen, die an den Platten 114 bzw. 115 angebracht sind. Jeweils ein Paar dieser Ständer 121 und 122 ist durch Leitungen 123 bzw. 124 mit einer Wechselstromquelle hoher Frequenz (z. B. 960 Hz) verbunden.The brushes are each connected to two conductive wires by connecting strands 120 (FIG. 4) Uprights 121 and 122 attached to panels 114 and 115, respectively. A pair of these stands 121 and 122 is connected by lines 123 and 124, respectively a high frequency AC source (e.g. 960 Hz).

Die Primärwicklung 100 besteht aus mehreren Gruppen, von denen jede eine möglichst geringe Anzahl von Windungen aufweist und die sämtlich in Serien geschaltet sind. Beispielsweise können 21 Gruppen zu je 3 Windungen und 11 Gruppen zu je 2 Windungen vorhanden sein. Diese Anordnung ergibt sehr gute Resultate, da die Streuungsreaktanz, die sich annähernd mit dem Quadrat der Windungsanzahl j e Gruppe ändert, sehr klein wird. Mit einem Stahl, der unter der Marke z>Hipersil« bekannt ist, wurden gute Ergebnisse bei der Verwendung als Kern 101 erzielt.The primary winding 100 consists of several groups, each of which has the smallest possible number of turns and all of them in series are switched. For example, 21 groups of 3 turns each and 11 groups 2 turns each. This arrangement gives very good results because the scatter reactance, which is approximately the square of the number of turns j e Group changes, becomes very small. With a steel that is sold under the brand name z> Hipersil « is known, good results have been obtained when used as the core 101.

Wenn die Ausführungsform der Erfindung auch als bevorzugtes Beispiel geschildert wurde, so ist es selbstverständlich, daß auch Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.If the embodiment of the invention is also given as a preferred example has been described, it goes without saying that modifications have also been made can be without departing from the scope of the invention.

Claims

CLAIMS: 1, Electric welding device with a rotatable Transformer, the primary winding of which is concentric in an annular space between two one inside the other, the secondary winding of the transformer forming drums is arranged, and with roller electrodes, which are rigidly spaced from the drums these are attached via concentric hollow shafts, the inner hollow shaft as a storage chamber is designed for cooling liquid, marked through a coolant supply line (95) which is coaxial with the inner drum (55) and its hollow shaft (57) and has an outlet opening next to the electrodes, through which the cooling liquid as a jet on at least one of the electrodes (61) exits directed to then flow into the storage chamber.

2. Electric welding device according to claim 1, characterized in that at least one of the electrode disks (60, 61) with their shaft (40 "57) for the purpose of optional adjustment of the width of the air gap is adjustably connected between the electrodes.

3. Electric welding device according to one of the preceding claims, characterized by means for dressing the peripheral surfaces of the electrode disks (60, 61) and a ratchet device (87, 89), which allows the transformer to rotate freely during the working movement, when dressing the electrode disks, however, the power drive of the transformer enables.

4. Electrical welding device according to claim 1 to 3, characterized in that that the storage of the transformer drums (45, 55) on a common-seed frame (25) is attached, the opposite of the device table (10), which also the workpiece guide (70) is adjustable in height.

5. Electric welding device according to Claim 1 to 4, characterized in that the workpiece (T) by a pneumatic Bellows (75) or the like with essentially constant pressure against the electrodes (60, 61) 'is pressed.

6. Electrical welding device according to claim 1 to 5, characterized in that a thin silicon steel strip is used as the core (101) of the transformer is wound into a cylinder with radial play in the annular space between the concentric drums (45, 55) is inserted.

7. Electric welding device according to claim 1 to 6, characterized in that the primary winding (100) of the Transformer in several groups connected in series with only a few turns each (e.g. two or three per group) is divided. Considered publications: German Patent No. 593 832; U.S. Patent No. 2241015; Prospectus of Siemens-Schuckertwerke RWS 50.