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Bolzenschweißpistole zum Anschweißen von Drähten, mit fester und beweglicher
Elektrode Die Erfindung bezieht sich auf eine Bolzenschweißpistole zum Anschweißen
von Drähten mit einer beweglichen Elektrode zur Aufnahme des Drahtes und mit einer
festen Elektrode zur Stromübertragung an das Werkstück.
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Ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten
Gerätes, um elektrische Leiter an Klemmen durch Schweißung zu befestigen, insbesondere
bei einer verhältnismäßig niedrigen Spannung.
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Nach einer bekannten Verfahrensart wird von einem Draht mit angespitztem
Ende ausgegangen, welcher ebenso wie der Anschlußteil mit einem auf etwa 30 Volt
oder mehr aufgeladenen Kondensator verbunden wird; das angespitzte Ende des Drahtes
und der Anschlußteil werden dann einander genähert, wobei ein Lichtbogen entsteht
und der Draht und der Anschlußteil zusammengeschweißt werden.
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Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß die erste Elektrode
aus einem Balzen und aus einer auf dem Bolzen sitzenden und mit demselben axial
beweglichen Hülse besteht; welche gegeneinander verdrehbar sind und an ihrem Ende
ein Paar durch Drehung betätigte Spannbacken für die Einspannung des Drahtes tragen,
wobei Mittel zur Sicherung der Hülse gegen Verdrehung, an dem Bolzen ein Schwenkhebel
zur Öffnung der Klemmbacken und den Bolzen umgebende federnde Mittel zur selbsttätigen
Schließung der Klemmbacken vorgesehen sind, daß weiterhin die die erste Elektrode
in, der rückwärtigen Lage haltenden Mittel in bekannter _ Weise aus einer Druckfeder
und einem Abzug zur Auslösung der Feder besteben und daß die feste Elektrode als
Rohr ausgebildet ist und unter Zwischenfügung einer Isolierung die erste Elektrode
konzentrisch umgibt.
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Ein Werkzeug im Sinne der Erfindung enthält eine in einem als Griff
ausgebildeten Tragrahmen beweglich angebrachte Elektrode, welche einen zugespitzten
Draht in axialer Richtung mit sich führt, wobei das zugespitzte Drahtende der Elektrode
vorauseilt. Die bewegliche Elektrode ist an einen Kondensator angeschlossen. Eine
an dem Rahmen befestigte Elektrode ist ebenfalls an den Kondensator angeschlossen,
um den von ihr berührten Teil des Anschlußstücks mit der Schweißspannungsquelle
zu verbinden. Durch Betätigung des Abzugs wird die bewegliche Elektrode freigegeben,
welche danach das angespitzte Drahtende an das Anschlußstück heranführt, um dadurch
einen Lichtbogen zwischen Draht und Anschlußteil zu ziehen und diese beiden Teile
zusammenzuschweißen.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform; in der Zeichnung
zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf die Schweißpistole mit Darstellung der Schweißelektrode
in der einen Endlage, Fig.2 eine Seitenansicht der Schweißpistole nach Fig. 1, Fig.
3 einen senkrechten Schnitt durch die Schweißpistole nach Linie 3-3 der Fig. 2,
Fig.4 einen vergrößerten horizontalen Teilschnitt durch die Schweißpistole nach
Fig.2, wobei die Schweißelektrode in der rückwärtigen Stellung gezeigt ist, Fig.5
einen senkrechten Teillängsschnitt der Schweißpistole gemäß Fig. 4, Fig. 6 eine
vergrößerte Querschnittsdarstellung der Schweißpistole nach Linie 6-6 der Fig. 5
mit Darstellung der den Draht erfassenden Klemmbacken, Fig.7 und 8 vergrößerte perspektivische
Teilansichten der den Draht einklemmenden Organe der Schweißpistole; Fig.9 die perspektivische
Darstellung einer Anschlußklemme und eines an derselben angeschweißten Drahtes,
Fig.10 eine vergrößerte Teilansicht des Drahtendes und einer Anschlußklemme, an
welche der Draht angeschweißt werden soll.
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Die in der Zeichnung veranschaulichte Schweißpistole dient dazu, die
Enden von Drähten 17 an Anschlußklemmen 19 mittels Bolzen-Lichtbogen-Schweißung
anzuschweißen. Das Werkzeug besteht aus
einem Rahmen 22 aus isolierendem
Material und ist mit einem Handgriff 23 nach Art einer Pistole ausgestattet.
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In dem oberen Teil des Rahmens 22 ist eine horizontale Bohrung 26
vorgesehen,' welche für die Aufnahme einer beweglichen länglichen Elektrode 27 bestimmt
ist, die aus einem Bolzen 28 und einer Metallhülse 29 zusammengesetzt ist. Die Hülse
29 ist in der Bohrung 26 und in einer rohrförmigen Auskleidung 30 aus isolierendem
Material, welche an der Innenfläche der rohrförmigen festen Elektrode 31 sitzt,
axial verschiebbar. Die feste Elektrode 31 ist an einem - Ende mit Gewinde versehen
und in das Gewinde eines abgesetzten Teiles der Bohrung 26 des Rahmens 22 eingeschraubt.
Die Festlegung der festen Elektrode 31 an dem Rahmen 22 geschieht mit Hilfe einer
Mutter 32, welche gleichzeitig eine Anschlußklemme 33 an der Elektrode festlegt.
Eine Hülse 34 aus isolierendem Material deckt den äußeren Umfang der festen Elektrode
31 ab bis auf einen Teil am Ende der Elektrode. An dem vorderen Ende des Bolzens
28 ist eine axial verlaufende kurvenförmige Klemmfläche 36 der Spannbacke 35 angebracht,
welche einen Teil des Drahtes 17 erfaßt und den Draht gegen eine axial verlaufende
gekrümmte Klemmfläche 37 der Spannbacke 38 der Hülse 29 (Fig. 7) verspannt. Der
Bolzen 28 ist in der Hülse 29 um seine Längsachse schwenkbar, um die Klemmbacken
für die Freigabe oder die Erfassung eines Drahtes 17 gegeneinander zu bewegen; die
Hülse 29 ist an einer Verdrehung durch einen Riegel 40 gehindert, welcher am anderen
Ende der Hülse angebracht ist und sich in radialer Richtung nach oben erstreckt.
Der Riegel greift in einen senkrecht und in der Längsrichtung verlaufenden Schlitz
41 des Rahmens 22 ein.
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Ein Hebel 43 ist an dem Bolzen 28 angebracht und ermöglicht die Drehung
des Bolzens 28, um die Bakken 35 und 38 für die Aufnahme eines Drahtes 17 zu öffnen.
Der Bolzen 28 ist von einer schraubenförmigen Schenkelfeder44 umgeben, deren
Schenkel an dem Riegel 40 und dem Hebel 43 angreifen, und zwar derart, daß die Hülse
29 und der Bolzen 28 in entgegengesetztem Sinne verdreht werden, d. h. im Sinne
einer Schließung der Backen 35 und 38 und einer Einklemmung des Drahtes 17. Die
Hülse 29 und der Balzen 28 sind gegen relative axiale Bewegung gesichert, und zwar
durch die Zusammenwirkung des Endteils der Backe 35 des Bolzens 28 mit einer Schulter
45 (Fig. 7) der Hülse 29 sowie durch den Einfluß der Feder 44, welche die Hülse
29 mit der Backe 35 federnd im Eingriff hält. Der Bolzen 28 und die Hülse
29 sind bei 46 bzw. 47 ausgeschnitten (Fig. 7 und 8), um freien Raum für die Einführung
eines Drahtes 17 (Fig. 5) in die Backen zu schaffen; in dem Endteil der rohrförmigen
festen Elektrode 31 sind Öffnungen oder Schlitze 48 für die Drähte 17 vorgesehen.
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Die bewegliche Elektrode 27 steht unter dem Einfluß einer Feder 51,
welche die Elektrode aus der rückwärtigen Stellung gemäß Fig. 4 und 5 in die vordere
Stellung (Fig. 1 und 2) zu verschieben strebt. Die Elektrode läßt sich von Hand
aus der vorderen Stellung in die rückwärtige Stellung bewegen, wo sie mittels eines
Abzuges 52 auslösbar gehalten wird. Ein Ende der Feder 51 liegt in einem zylindrischen,
mit Gewinde versehenen Teil 53, welcher den Bolzen 28 gleitend führt und in einer
Gewindeöffnung 54 des Rahmens 22 einstellbar befestigt ist, wodurch der Druck der
Feder 51 auf die Elektrode 27 verändert werden kann. Der Auslöser 52 hat die Form
eines rechteckigen Stabes, welcher in einer Queröffnung 55 des Rahmens 22 verschiebbar
ist und an seinen Enden je einen Knopf 56 aus Isoliermaterial trägt; mit Hilfe der
Knöpfe 56 kann der Abzug von dem Bedienungsmann in der Querrichtung aus einer Stellung
in die andere verschoben werden.
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Die Elektrode 27 wird in der rückwärtigen Stellung dadurch gehalten,
daß der Riegel 40 der Hülse 29 an der rückwärtigen Fläche 57 des Abzugs 52 anliegt.
Der Abzug ist mit einem Schlitz 58 (Fig. 4 und 5) versehen, in welchen der Riegel
40 hineinpaßt und welcher eine bestimmte Vorwärtsbewegung der Elektrode 27 zuläßt,
wenn der Abzug in die Stellung gemäß Fig. 1 gebracht wird.
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Die bewegliche Elektrode ist über den Leiter 61 mit Kondensatoren
62 leitend verbunden, welche auf ein Potential von etwa 30 Volt oder mehr aufgeladen
sind. Für die Aufladung ist eine geeignete Energiequelle 63 vorgesehen. Von den
Kondensatoren 62 führt eine Leitung 64 zu der Anschlußklemme 33, wodurch die Kondensatoren
62 mit der festen Elektrode 31 elektrisch verbunden werden. Die Endflächen der festen
Elektrode 31 können an die Anschlußklemme 19 angedrückt werden, um eine elektrische
Verbindung zwischen der Anschlußklemme und den Kondensatoren 62 zu schaffen und
das Ende des Drahtes 17 und die bewegliche Elektrode 27 im gewählten Abstand von
der Anschlußklemme einzustellen, wobei die bewegliche Elektrode sich in ihrer rückwärtigen
Lage befindet.
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Wenn ein Ende des Drahtes 17 an die Anschlußklemme 19 angeschweißt
werden soll, so nimmt der Bedienungsmann die Schweißpistole in die Hand, betätigt
den Hebel 43, um die Hülse 29 zwecks Öffnung der den Draht einklemmenden Backen
35 und 38 zu verdrehen; danach legt der Bedienungsmann das Ende des Drahtes
17 zwischen die Backen und gibt den Hebel 43 frei, damit der Draht von den
Klemmbacken (Fig. 4 und 5) erfaßt wird. Der Hebel wird dann (Fig. 2) nach rechts
bewegt, um die bewegliche Elektrode 27 in ihre rückwärtige Stellung zu bringen.
Der Abzug 52 wird dann in die aus Fig. 4 ersichtliche Stellung gebracht, damit die
Elektrode in dieser rückwärtigen Stellung gehalten wird. Die Schweißpistole wird
dann so angesetzt, daß das Ende der festen Elektrode 31 an der Anschlußklemme 19
anliegt, mit welcher der Draht 17 durch Schweißung verbunden werden soll. Danach
wird der Abzug 52 in die Stellung gemäß Fig. 1 gebracht, um die Elektrode 27 freizugeben.
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Die Elektrode 27 wird dann von der Feder 51 betätigt und bringt den
Draht 17 mit der Anschlußklemme in innige Berührung. Es hat sich gezeigt, daß durch
Ausbildung des Drahtes 17 mit einem zugespitzten oder keilförmig gestalteten Ende
ein Lichtbogen zwischen Draht und Anschlußklemme rascher zustande kommt. Demgemäß
wird der Draht 17 mit einem zugespitzten oder keilförmigen Ende 65 ausgebildet,
was auf beliebige Art und Weise geschehen kann, z. B. durch Abschneiden eines Drahtstücks
mit Hilfe einer Zange. Wenn die Spitze des Drahtes mit der Anschlußklemme in innige
Berührung gebracht wird, so wird der elektrische Stromkreis unter Entladung der
Kondensatoren 62 geschlossen. Dabei entsteht zwischen der Anschlußklemme und dem
Draht ein Lichtbogen, welcher praktisch den spitzen Teil des Drahtes rascher wegbrennt
als der Draht in Richtung auf die Anschlußklemme bewegt wird, so daß der Lichtbogen
für eine genügend lange Zeitspanne bestehenbleibt, um das Drahtende und den benachbarten
Teil
der Anschlußklemme zu schmelzen. Die Schmelzstellen werden dann infolge der kontinuierlichen
Bewegung des Drahtes in Richtung auf den Anschlußkontakt hin zusammengeführt, um
die Schweißverbindung zwischen Draht und Anschlußklemme zu bewerkstelligen.
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Die Spannung und die Kapazität des Kondensators 62, die Geschwindigkeit,
mit welcher der Draht an die Anschlußklemme herangeführt wird und die Lichtbogendauer
können im großen Bereich verändert werden, um gute Schweißverbindungen zu gewährleisten.
Mit Drähten von 0,5 und 0,8 mm Stärke sind gute Schweißverbindungen mit Spannungen
von 30 bis 100 Volt, einer Kapazität zwischen 2400 und 5400 Mikrofarad, einer Geschwindigkeit
von 50 bis 250 cm/sec für die Annäherung des Drahtes an die Anschlußklemme und einer
Lichtbogendauer von 1,0 bis 0,3 Mikrosekunden erzielt worden.