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Die Erfindung betrifft einen Aufschlagschweißapparat mit zur freien
Fallbewegung zwischen oberer und unterer Grenzstellung gelagerter Fassung zur Aufnahme
eines anzuschweißenden Werkstückes, wobei das gehaltene Werkstück mit dem vorderen
Ende aus der Fassung hervorsteht, mit elektrischen Schaltmitteln zur Erzeug gung
eines elektrischen Lichtbogens zwischen dem vorderen Abschnitt des Werkstückes und
einem zweiten Werkstück, wenn die Fassung sich von der oberen in die untere Stellung
durch freien Fall begibt.
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Es ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen
von äußerst dünnen Drähten bekannt, und hierzu wird ein Draht örtlich unbeweglich
in eine Halterung eingespannt, so daß er etwas über diese Halterung hinausragt.
Der andere Draht, der aus einem unterschiedlichen Material bestehen kann, wird in
einen anderen Halter ebenfalls so eingespannt, daß er etwas aus diesem Halter hervorragt.
Die zwei miteinander zu verschweißenden Drähte sind dann auf Grund der Anordnung
der beiden Halter genau zueinander ausgerichtet, so daß sich die Drähte punktförmig
berühren, wenn sich die obere Halterungsvorrichtung im freien Fall auf die untere
Halterungsvorrichtung hin bewegt hat. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch
die erschütterungsfähige Masse des unteren Werkstückes, d. h. also des unteren
Drahtes so gering bzw. der Verformungsgrad der beiden Drähte, die miteinander verschweißt
werden sollen, ist beim Aufeinandertreffen so groß, daß sich keine Prellungen ausbilden
können bzw. dasjenige Werkstück, das beaufschlagt wird, nicht in Vibration geraten.
kann (deutsche Patentschrift 264 405). Weiter C ist in Verbindung mit einem Mehrfach-Bolzenschweißgerät
eine Hubvorrichtung in Gestalt eines beispielsweise durch Druckluft betätigten,
in einem Arbeitszylinder lotrecht geführten Hubkolben bekannt, hierbei wird jedoch
das eine Werkstück nicht durch freien Fall dem anderen Werkstück genähert, und es
sind auch hier keinerlei Maßnahmen getroffen, den Rückprall beim Aneinanderführen
der beiden zu verschweißenden Werkstücke zu bedämpfen (deutsche Auslegeschrift
1109 803).
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, zur Durchführung elektrischer
Lichtbogenschweißungen von Bolzen auf Flächen den Bolzen zunächst mit der Fläche
in Berührung zu bringen, dann den Stromkreis zu schließen, worauf der Bolzen zum
Ziehen des Lichtbogens um ein vorbestimmtes Maß von der Fläche abgehoben wird, um
nach einer bestimmten Zeitdauer mit dem geschmolzenen Ende auf den ihm gegenüberliegenden,
stark erhitzten Krater der Fläche zum Vollzug der Schweißung gepreßt zu werden,
wobei der Stromfluß durch den Bolzen und die Fläche so lange aufrechterhalten wird,
bis die Schweißung vollendet ist. Hierbei ist es ebenfalls bekannt, die Rückführbewegung
des Bolzens zur Fläche zu dämpfen bzw. zu bremsen, wozu man beispielsweise einen
mit einem flüssigen oder pneumatischen Mittel betriebenen Stoßdämpfer oder ein Rädergetriebe
verwendet, das über ein Zahnrad mit einer Zahnstange im Eingriff steht, die an der
Bewegung des Bolzenträgers teilnimmt. Bei dieser bekannten Einrichtung kann man
jedoch nicht die Berührungskraft zwischen Bolzen und Fläche einstellen bzw. nur
unter erheblichem technischem Aufwand einstellen, wobei jedoch bei größer werdendem
Aufschlagimpuls keine Maßnahmen zur Verhinderung eines Rückpralls getroffen sind
(deutsche Patentschrift 903 979 und USA.-Patentschrift 1403
292).
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Ebenso ist es bekannt, das eine Werkstück mit Hilfe eines Schweißhammers
dem anderen Werkstück zu nähern. Jedoch sind auch hierbei keinerlei Maßnahmen getroffen,
den durch den Aufprall entstehenden Rückprall zu dämpfen bzw. unschädlich zu machen
(USA.-Patentschrift 2 486 274).
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Schweißapparat
der eingangs de-
finierten Gattung weiter zu verbessern, so daß insbesondere
die einzelnen miteinander zu verschweißenden Teile während des Schweißvorganges
erschütterungsfrei sind.
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Da der eigentliche Verschweißvorgang in äußerst kurzer Zeit erfolgt,
ist es zur Erzielung einer wirklich haltbaren Schweißverbindung von größter Bedeutung,
daß während dieses äußerst kurzen Zeitraumes sich die miteinander zu verschweißenden
Teile in Ruhe befinden.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß zur Dämpfung des Rückpralls
beim Aufschlagen des anzuschweißenden Werkstückes auf das zweite Werkstück stoßabsorbierende
Mittel vorgesehen sind, die die Abwärtsbewegung der Fassung bzw. ersten Werkstückes
als auch dessen Aufschlagimpuls nicht beeinflussen.
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Man kann also hierbei lediglich durch Verstellen der Fallhöhe die
Aufschlagkraft bzw. AufschlagimpuTs nach Wunsch verändern, das herabfallende Werkstück
wird dabei in seiner Abwärtsbewegung nicht behindert, und beim Aufschlagen auf das
zweite Werkstuck wird durch die absorbierenden Mittel der Rückprall gedämpft.
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Um nun die Dämpfung des Rückpralls der jeweiligen Aufschlagkraft anzupassen,
ist weiter vorgesehen, daß die Bolzenfassung mit veränderbaren Ge-
wichten
belastet ist. Hierdurch kann man also die Dämpfung jeweils der eingestellten Fallhöhe
anpassen, so daß man immer optimale Bedingungen erhält.
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Ein möglichst erschütterungsfreies Aufsetzen des ersten Werkstückes
auf das zweite Werkstück wird auch dadurch unterstützt, daß die Fassung zur Aufnahme
eines anzuschweißenden Werkstückes drehfest geführt ist.
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Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Weiterbildung
erfahren, daß die stoßabsorbierenden Mittel von einem Gewicht gebildet sind, das
frei auf dem die Fassung haltenden und führenden Bauteil aufliegt.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß das Gewicht aus in einen Behälter eingeschütteten Schrott besteht. Zweckmäßig
ist hierbei der Behälter als Sackbohrung an dem oberen Ende einer Kolbenstange angeordnet
an deren unterem Ende die Bolzenfassung befestigt ist.
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Um darüber hinaus noch die Wirkungsweise einer Vorrichtung nach der
Erfindung auch unter schwierigen Bedingungen besonders zuverlässig zu gestalten,
kann die Erfindung dadurch noch eine besonders zweckmäßige Ausführungsform erhalten,
daß die stoßabsorbierenden Mittel von der Bolzenfassung gebildet sind, die eine
bohrfutterartige Halterung und eine darauf gleitbar angeordnete Hülse aufweist,
welche mit ihrem dem Werkstück zugewandten unteren Ende in einer oberen Stellung
auf dem Futter die federnden Klauen oder Finger des Futters in festen Eingriff mit
dem Bolzen drückt und in einer unteren,
dem Werkstück zugewandten
Stellung diese Klauen im Sinne einer Freigabe des Bolzens nach außen springen läßt,
wobei die gleitbare Hülse sich von ihrer oberen Stellung aus unter der Wirkung des
Impulses beim Aufschlag in ihre untere Stellung begibt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt
und wird hn folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 teilweise im Längsschnitt
eine Ausführung des erfindungsgemäßen Bolzenanschweißgerätes in hochgehobener und
abgesenkter Stellung mit schematischer Andeutung des elektrischen und Strömungsmittelsystems,
F i g. 2 eine teilweise längsgeschnittene Darstellung einer zweiten Ausführung
des erfindungsgemäßen Gerätes mit einigen Ausbrechungen, F i g. 3 eine vergrößerte
Schnittansicht der Bolzenfassung des Gerätes nach F ig. 2 und F i g. 4
A bis 4 D vier aufeinanderfolgende Arbeitsschritte des Gerätes nach
der Erfindung.
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Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung
weist das Bolzenschweißgerät einen Zylinder 10 auf, durch welchen sich eine
Kammer 12 in axialer Richtung erstreckt. Eine Kolbenstange 14, an deren einem Ende
eine Bolzenfassung 16 befestigt ist, erstreckt sich durch die Kammer im Zylinder
10
und hat am anderen Ende einen Abschnitt 18 mit größerem Durchmesser,
welcher etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Kammer 12. Der Abschnitt
18 wirkt als Kolben in dem Zylinder. Der Abschnitt 18 der Kolbenstange
weist zwei ringförmige Nuten 20 und 22 auf dem Umfang auf, die mit öl gefüllt
sind, um so eine gasdichte Dichtung zwischen dem Ab-
schnitt 18 und
der Zylinderinnenwand zu bilden.
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Die Reibung zwischen der Außenfläche des Kolbens und der Innenoberfläche
des Zylinders wird vermittels eines ölgetränkten Filzringes 24 minimal gehalten.
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Das untere Ende des Zylinders 10 ist von einem Stopfen
26 mit Mittelbohrung mittels Bolzen 28 abgeschlossen, und dieser dient der
Führung der Kolbenstange 14. Der Zylinder 10 weist weiter eine Bohrung
30 auf, welche in die Zylinderbohrung 12 gerade oberhalb des Stopfens
26 mündet. Die Bohrung 30 ist mit einem rohrförmigen Anschlußstutzen
32 in Verbindung. Zwischen dem Zylinder 10 und dem Flansch
36 ist eine Dichtung 38 aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen,
um einmal eine gasdichteVerbindung zwischen diesen Teilen herzustellen und um zum
anderen den Anschlußstutzen 32 elektrisch vom Zylinder zu isolieren.
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Der Rohranschluß 32 ist über ein Ventil 46 mit einer Druckluftquelle
44 oder einem anderen über eine Pumpe unter Druck gesetzten Strömungsmittel verbunden.
Das Ventil ist ein magnetbetätigtes Zweistellungsventil. Normalerweise ist das Ventil
mittels einer Feder 48 in die dargestellte Stellung vorgespannt, so daß Luft oder
ein Strömungsmittelfluß von der Pumpe oder dem Druckluftbehälter 44 durch das Ventil,
den Anschluß 32 und die Bohrung 30 in die Zylinderkammer 12 gelangen
kann, um die Kolbenstange und die Bolzenfassung in die mit ausgezogenen Linien dargestellte
Stellung zu heben. Dadurch wird die Bolzenfassung 16 in einer vorherbestimmten
Höhe über dem Werkstück 49 gehalten, welche durch die Stellung eines einstellbaren
Anschlages 50 bestimmt ist, welcher in Form einer Klammer ausgebildet ist
und an der Kolbenstange 14 so angebracht ist, daß er eine nach oben gerichtete Bewegung
der Stange durch Eingriff mit dem Stopfen 26 am unteren Ende des Zylinders
begrenzt. Ein O-Ring 52
aus Gummi kann um die Stange 14 anliegend an der oberen
Fläche der Klammer 50 angebracht sein, um dadurch als Stoßdämpfer zwischen
der Klammer und dem Stopfen zu dienen.
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Wenn eine Schweißung durchgeführt werden soll, dann wird der Schalter
53 geschlossen, um damit den Magneten 54 des Ventils 46 durch Strom von einer
Spannungsquelle 55 zu erregen, um das Ventil in die andere Stellung zu verbringen,
wodurch die Pumpe 44 schnell vom Anschluß 32 getrennt wird und dieser Anschluß
nunmehr an den Auslaß 56 angeschlossen wird. Die Auslaßleitung ist von relativ
großem Durchmesser, so daß die Luft in der Zylinderkammer 12 sofort bei der Abwärtsbewegung
des Kolbens 18
ausgedrückt wird, ohne daß sich ein Luftkissen in der Kammer
bilden kann, welches die Abwärtsbewegung dieses Kolbens bremsen würde. Die Abwärtsbewegung
der Kolbenstange 14 wird nach Ablassen der Druckluft im Zylinder durch die Schwerkraft
bewirkt. Die nach unten verlaufende Bewegung dauert an, bis ein in der Bolzenf assung
oder -halterung 16
gehalterter Schweißbolzen 58 auf das Werkstück 49
aufschlägt und die Fassung und den Kolben in ihrer unteren Stellung 16' bzw.
18' anhält, die in strichpunktierten Linien in F i g. 1 angedeutet
ist. Wenn nun jedoch das Werkstück entfernt worden wäre oder zu weit unterhalb des
Zylinders angeordnet wäre, dann könnte der Boden des Kolbens 18 auf die obere
im Zylinder liegende Fläche des Stopfens 26 aufschlagen, bevor ein Schweißbolzen
auf das Werkstück auftrifft. Um nun zu verhindern, daß der Bolzen oder der Kolben
durch einen solchen Vorfall beschädigt wird, ist anliegend an die untere Fläche
des Kolbens um die Kolbenstange 14 herum ein aus Gummi bestehender O-Ring
60 vorgesehen, der einen solchen Aufschlag dämpfen würde. In einer solchen
Stellung des Kobens ist es schwierig, Luft zwischen den Boden des Kolbens und den
Pfropfen 26 durch die Bohrung 30 zu bringen, um den Kolben hochzuheben.
Aus diesem Grunde ist zunächst einmal die Bohrung in abwärts gerichteter Weise ausgebildet,
um Luft unter den Ring 60 zu bringen und in eine kleine ringförmige Ausnehmung
62, die anliegend an dem O-Ring 60 in dem Pfropfen ausgebildet ist.
Um die Kraft bzw. den Impuls ändern zu können und um die Rückprallkraft zu bedämpfen,
mit welcher der Schweißbolzen 58 auf das Werkstück 49 trifft bzw. rückgeschleudert
wird, ist am oberen Ende der Kolbenstange ein veränderbares Gewicht vorgesehen.
Dieses einstellbare oder wählbare Gewicht hat beim hier dargestellten Ausführungsbeispiel
die Form von kleinen Bleikugeln 64 (Schrot), welche in einer Ausnehmung
66 untergebracht sind, die sich in axialer Richtung durch das obere Ende
des Kolbens der Kolbenstange erstreckt. Das Schrot ist einfach in die Ausnehmung
66 eingeschüttet, und eine mit Gewinde versehene Kappe 68 ist in die
Ausnehmung am oberen Ende der Stange eingeschraubt, um die Ausnehmung zu verschließen
und damit ein Herausfallen oder -springen des Schrotes zu verhindern. Natürlich
ist die Kappe mit solchem Abstand oberhalb des obersten Standes des Schrotes angeordnet,
daß sich beim Aufschlagen des Bolzens auf das Werkstück das Schrot nach oben bewegen
kann. Diese Aufwärtsbewegung des Schrotes beim Aufschlagen absorbiert
Sehr
stark den Stoß der rückwirkenden Kraft, die durch den Impuls des Aufschlages auf
die Kolbenstange übertragen wird. Durch das Hochspringen oder -fliegen des Schrotes
wird verhindert, daß die Kolbenstange nach oben zurückprallt und damit eine fehlerhafte
Schweißung entsteht. Die Kappe68 ist mit einem Führungselement 70 aus Material
mit niedrigem Reibungskoeffizienten mittels einer Einstellschraube 72 verbunden,
und das Führungselement läuft in einem vertikalen Längsschlitz 74 in einem Führungsteil
76, welches seinerseits mittels Bolzen 78 am Zylinder befestigt ist.
Auf diese Weise wird eine Drehbewegung der Kolbenstange insbesondere während der
Abwärtsbewegung derselben verhindert. Diese Maßnahme dient dazu, zu verhindern,
daß der Schweißbolzen 58 sich während des Anschweißens an ein Werkstück dreht
und dabei eine fehlerhafte Schweißverbindung entsteht.
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Die Kolbenstange 14 ist über die. Kappe 68 mit einem elektrischen
Ladungsspeicher, der z. B. ein Kondensator 80 sein kann, über eine elektrische
Leitung 82 verbunden, die mittels einer Schraube 84 mit der Kappe verbunden
ist. Ein Anschluß des Kondensators 80 ist mit dem Potential des Werkstückes
49 (dies kann z. B. das Erdpotential sein) verbunden, während der andere Anschluß
über einen normalerweise offenen Schalter 88 an der Kolbenstange liegt. Der
mit der Kolbenstange verbundene Anschluß des Kondensators ist über einen Ladewiderstand
92 mit einer Spannungsquelle von etwa 150 Volt verbunden. Wenn die
Kolbenstange und die Bolzenfassung nach unten in Richtung des Pfeiles 94 fallen,
nachdem das Magnetventil 46 betätigt wurde, dann wird der Schalter 88 automatisch
dadurch geschlossen, daß dieser Schalter mit dem Schalter 53 in irgendeiner
geeigneten Weise gekoppelt wird, so daß also die Spannung am Kondensator
80 mit der Kolbenstange und der Bolzenfassung verbunden wird. Da Bolzen
58 und Werkstück 59 auf verschiedenen Potentialen sind, fließt bei
Kontaktgabe zwischen diesen beiden ein Strcm durch den Bolzen und das Werkstück.
Der Schweißbolzen 58 hat an seiner Spitze einen mittig vorstehenden
Nippel 56. Dieser Nippel hat einen kleineren Querschnitt als der Schaft des
Bolzens und kann beispielsweise von zylindrischer Gestalt sein. Der durch den Nippel
96 fließende Strom erhitzt und verdampft diesen Nippel sehr schnell und erzeugt
einen Lichtbogen zwischen dem Bolzen und dem Werkstück. In den meisten Fällen wird
dieser Lichtbogen erst erzeugt, nachdem die Spitze des Bolzens das Werkstück berührt
und der Nippel selbst verdampft. Dieser elektrische Bogen schmilzt nunmehr einen
Teil des Endes des Schweißbolzens 58 im Bereich der Spitze und einen Teil
der Oberfläche des Werkstückes 49 unterhalb dieser Spitze, so daß, wenn Bolzen und
Werkstück durch Schwerkraft aufeinander zugetrieben werden, die geschmolzenen
Ab-
schnitte einander berühren und die Schweißstelle ,gebildet wird. Dieser
Vorgang dauert nur sehr kurz und erzeugt keine nennenswerte Widerstandsheizung von
anderen Teilen des Bolzens und des Werkstückes, die -von der Schweißstelle einigen
-Abstand haben. Dadurch, daß keine anderen Stellen von Werkstück und Bolzen außer
der Verbindungsstelle erwärmt werden, ist dieses Verfahren sehr wirtschaftlich,
Mit Hilfe, des erfindungsgemäßen Schweißapparates kann man auch beispielsweise einen
6-mm-Bolzen aus Aluminium anschweißen. Dies ist mit den bekannten Aufschlagbolzenschweißverfahren
mit reiner Widerstandsheizung nicht möglich, da hier eine reine Widerstandsheizung
verwendet wird.
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Da der Schweißbolzen 58 nur durch Reibeingriff der Finger des
Einspannfutters 98 gehalten is4 wird der Bolzen nach dem Schweißvorgang einfach
dadurch aus dem Futter entfernt, daß man die Kolbenstange 14 anhebt und dabei das
Einspannfutter vom Werkstück entfernt (dabei ist natürlich vorausgesetzt, daß das
Werkstück entsprechend schwer ist oder in geeigneter und nicht gezeigter Weise gehalten
ist).
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Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Bolzenschweißgerätes ist ein seinen Griff selbsttätig lockerndes Spannfutter 210
am unteren Ende der Tragstange 212 vorgesehen. Einige Gewichte 214 in Form dreieckiger
Platten aus Eisen, Blei oder einem anderen spezifisch schweren Material sind am
oberen Ende der Tragstange 212 mittels Bolzen 215 und Schrauben
216 befestigt, wobei dieser Bolzen 215 durch die Schwerpunkte der Gewichte
geht, d. h. also die Bohrungen in den Gewichten, welche der Aufnahme des
Bolzens 215 dienen, gehen durch die Schwerpunkte der Gewichte 214. Am oberen
Ende der Tragstange 212 ist ein die Gewichte tragender Rahmen 218 vorgesehen,
und die Gewichte 214 sind mittels der Mutter 216 fest gegen den Rahmen gespannt.
Die Gewichte 214 sind mittels Bolzen 220 miteinander verbunden, welche in Bohrungen
angeordnet sind, die durch die Gewichte hindurchführen. Dabei ist das unterste Gewicht
durch den Bolzen 222 drehfest mit dem Rahmen 213 verbunden, so daß insgesamt die
Gewichte sich bezüglich des Bolzens 215
nicht drehen können. Die Tragstange
212 ist in zwei kugellagerartigen Hülsen 224 und 226 in geeigneter Weise
gelagert und kann mittels eines strömungsmittelbetätigten und im Gehäuse
230 angeordneten Zylinder 232 nach oben bewegt werden. Die 17-olbenstange
236 hebt langsam den Tragrahmen und die Stange in die gezeigte Lage hoch
und hält sie in der gezeigten Lage. Der Zylinder 234 kann ein doppeltwirkender Luftzylinder
sein, welcher die Kolbenstange 236 schnell in Richtung des Pfeiles 240 zurückzieht,
bis deren oberes Ende in der gestrichelt bei 236' angedeuteten Stellung ist,
wenn eine Schweißung durchgeführt werden soll. Wenn dieser Vorgang abläuft, dann
bewegen sich unter der Wirkung der Schwerkraft die Tragstange 212, die Gewichte
214 und die Bolzenfassung 210 in Richtung des Pfeiles 242 nach unten, und zwar mit
einer etwas geringeren Geschwindigkeit als der Kolben 236, bis ein von der
Fassung gehaltener Schweißbolzen 244 auf das unterhalb angeordnete Werkstück 246
aufschlägt.
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Die Führungsstangen 248 mit den ihr zugeordneten Elementen dienen
dazu, eine Drehbewegung der Stange 212 und der Fassung 210 zu verhindern.
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Geeignete Schaltmittel und Schalter dienen dazu, im geeigneten Moment
die erforderliche Spannung und Strom für die Schweißung vorzusehen.
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Durch Drehen an dem Handrad 288 kann man das ganze Gerät auf
und ab verstellen. Durch Veränderung des Abstandes zwischen dem Schweißbolzen 244
und dem Werkstück 246 ändert man diejenige Strecke, um welche der Bolzen fällt,
bevcr er auf das Werkstück trifft, so daß man auf diese Weise den Impuls einstellen
kann, mit welchem der Bolzen auf das Werkstück trifft. Diese Art der Höhenverstellung
hat gegenüber der Verwendung der Klemme 262 zur
Veränderung des
Abstandes zwischen hochgehobenem Bolzen und Werkstück den Vorteil, daß die Führungsstange
248 immer in derselben oberen Stellung bezüglich des Schalters 260 gehalten
wird, und zwar unabhängig vom Abstand, so daß der Nockenroller 258 immer
in der richtigen Stellung auf der Führungsstange ist, um die Kontakte des Schalters
in der oberen Stellung zu öffnen und zu schließen, sowie die Führungsstange sich
nach unten bewegt.
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Wenn der Schweißbolzen 244 auf das Werkstück 246 aufprallt, dann wird
auf die Bolzenfassung 210 und die Haltestange 212 wegen des durch die Gewichte 214
verursachten großen Impulses ein erheblicher Impuls übertragen. Die Reaktion auf
diesen Impuls bewirkt ein Zurückprallen der Fassung und der Stange vom Werkstück
in solchem Maße, daß eine fehlerhafte Schweißung erzeugt werden könnte. Dies wird
nun dadurch verhindert, daß man die sich selbst lösende Fassung gemäßz F i
g. 3 verwendet, welche zunächst ein bekanntes b61iriutterartiges Teil 294
aufweist, dessen Vorderteil -in eine Vielzahl von federnden Backenelementen ausläuft,
welche durch Längsschlitze entstanden sind. Diese Backenelemente ergreifen den Schaft
des Schweißbolzens. Das »Futter« 294 ist am unteren Endg der Tragstange 212 mittels
einer Anpassungshülse 296 befestigt, und zwar mit Hilfe einer Schraube
298: Das Futter wird durch einen nach außen sich erstreckenden flanschartigen
Teil 300
gehalten, welcher gegen', eine innere Schulter an der Hülse
296 anliegt und \Deist eine Längsnut auf, die zum Eingriff mit einem -#Bolzen
oder Nippel 302 bestimmt ist, welche sich durch die Hülse hindurch erstreckt.
Ein zylindrischei# Anschlag 304 ist innerhalb des Futterteiles 300 angeordnet
und an seinem hinteren Ende zwischen d6ii- hinteren Teilen des Futters und dem Ende
der Tragstange 212 gehalten. Das vordere Ende dieses Aüsvhlages liegt gegen das
hintere Ende des Schw6ißbolzens 244 an, um diesen Stutzen sicher in seiner richtigen
Stellung im Futter zu halten, so daß das vordere Ende des Bolzens um eine bestimmte
Strecke aus dem Futter heraussteht. Der Schweißbolzen244 kann an seinem vorderen
Ende eine Spitze 306 von Kegelgestalt haben, welche einen kleineren Querschnitt
hat als der Schaft des Bolzens. Der Grund für diese Ausbildung soll weiter unten
unter Hinweis auf Fig.4B dargelegt werden.
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Die Fassung ist mit einer gleitbaren' Klemmhülse 308 versehen,
welche locker an der Hülse 296 mittels des Führungszapfens 310 gehaltert
ist, der sich in einen längs weisenden Schlitz 312 durch die Seite der Hülse
296 erstreckt. Die gleitbare Klemmhülse ist im vorderen Bereich zur: Bildung
mehrerer mit Ab-
stand angeordneter federnder Finger 314 geschlitzt, welche
mit der äußeren Oberfläche der federnden Klemmelemente der Fassung im Eingriff stehen,
um diese Klemmelemente in guten elektrischen Kontakt in die geschlossene Stellung
mit dem Schweißbolzen zu drücken, wenn diese Klemmhülse, wie mit ausgezogenen Linien
in F i g. 3 dargestellt ist, sich in ihrer oberen Stellung befindet. Wenn
der Bolzen auf das Werkstück aufschlägt, dann hält die Hülse 296 ebenso wie
die Fassung 294 in ihrer Bewegung an, da diese beiden Teile fest mit der Tragstange
212 verbunden sind: Die Tragstange kann sich damit auch nicht weiter nach unten
bewegen. Die Klemmhülse 308 setzt jedoch ihre nach unten gerichtete Bewegung
in Richtung des Pfeiles 316 vermöge ihrer Trägheit fort, bis der Führungszapfen
310 das untere Ende des Schlitzes 312 erreicht und die Finger der
Hülse sich in der Stellung 314' (strichpunktiert dargestellt) befinden. Dabei rutschen
die Finger 314 über einen schulterartigen Abschnitt 318 auf den Backen oder
Klemmelementen der Fassung, wodurch diese Backen- oder Klemmelemente nach außen
federn und den Schweißbolzen loslassen. Das Ergebnis dieses Vorganges besteht darin,
daß die zurückprallende Bewegung der Fassung den Bolzen nicht mit vom Werkstück
zurückzieht, da der Bolzen bereits von der Fassung freigekom m en ist. Dabei
wurde die Hülse 308 in die in F i g. 3 dargestellte gestrichelte Stellung
geschoben, bevor während des Ladens ein Bolzen in die Fassung 294 eingebracht wurde.
Dann wurde die gleitbare Hülse von Hand nach oben in diejenige Stellung bewegt,
die in F i g. 3 ausgezogen dargestellt ist, um so durch Nockenwirkung
(218) die Backenteile nach innen zu drücken und den Bolzen in der Fassung
festzuhalten.
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Im folgenden soll unter Hinweis auf die F i g. 4
A
bis 4D die Wirkungsweise der Einrichtung beschrieben werden. Wie F i
g. 4 A zeigt, ist der Tragzylinder 234 ein doppeltwirkender Zylinder
mit zwei Verbindungsleitungen 320 und 322 an gegenüberliegenden Enden,
die vermittels eines in zwei Stellungen bringbaren Ventils 324 entweder mit einer
Druckluftquelle 326 (z. B. einer Pumpe) oder Auslaßleitung 328 in
Verbindung gebracht werden können. Wenn eine der Leitungen 320 oder
322 mit der Pumpe 326 verbunden ist, dann ist die andere Leitung über
das Ventil 324 mit dem Auslaß 328 verbunden, damit sich der Kolben im Zylinder
bewegen kann. Das Ventil 324 ist normalerweise nach unten in die dargestellte Stellung
mittels einer Feder 330 vorgespannt, so daß Strömungsmittel von der Pumpe
326 durch das Ventil und die Leitung3222 in den unteren Raum des Zylinders234
gelangt, um den Kolben236 hochzuheben. Wie dargestellt, kann die Leitung322 mit
einem Rückschlagventil323 und einem Nadelventil334 parallel zum Rückschlagventil
versehen sein, um die Menge des in den Zylinder über die Leitung322 fließenden Strömungsmittels
steuern zu können. Damit kann man z. B. bewirken, daß der Kolben relativ langsam
in die dargestellte obere Stellung gehoben wird. Wenn nun der Bolzen 244 auf das
Werkstück246 geschweißt werden soll, dann leitet eine Steuerschaltung336 Strom durch
die Erregerwicklung 338 des Ventils 324, um das Ventil nach oben zu bewegen.
Dadurch wird die Pumpe 326
mit dem oberen Ende des Zylinders 234 durch die
Leitung 320 verbunden, und auf diese Weise wird der Kolben schnell nach unten
mit größerer Geschwindigkeit bewegt, da sich das Rückschlagventil 323 öffnet
und die Luft frei durch das Ventil und die Leitung 322 zum Auslaß fließen
kann. Dadurch bewegt sich der Kolben 336 schnell vom Tragrahmen und den Gewichten
214 weg und bewirkt, daß die Stange 212 und die Fassung 210 unter der Wirkung der
Schwerkraft in Richtung des Pfeiles 242, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist, nach unten
fallen. Im selben Augenblick kann auch ein weiteres Ventil 340, welches zwischen
einem dem Festklemmen des Werkstückes dienenden Zylinder 342 und der Pumpe
326
liegt, durch die Steuerschaltung 336 betätigt werden,
d. h., es wird ein Erregerstrom durch die Ankerwicklung 346 dieses Ventils
geschickt. Dadurch wird die Kraft einer Feder 346 überwunden, die normalerweise
das Ventil nach unten in die dargestellte geschlossene
Stellung
drückt, und das Ventil wird nach oben gedrückt, damit die Luft in die obere Kammer
des Zylinders 342 fließen kann. Durch diesen Zylinder wird also der Klemmkolben
oder Haltekolben 348 nach unten in Berührung mit dem Werkstück gedrückt, um dasselbe
in fester Stellung zu halten, wie beispielsweise in Fig.4B dargestellt ist.
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Sobald die Führungsstange 248 zusammen mit der Haltestange 212 ihre
Abwärtsbewegung unter der Wirkung der Schwerkraft beginnt, schließt die Führungsstange
den durch Nocken betätigten Schalter 206, um die Bolzenfassung mit dem Kondensator
266 zu verbinden, wie dies in Fig.4B dargestellt ist. Dadurch liegt die Spannung
des geladenen Speicherkondensators 266 am Bolzen und bewirkt, daß sich ein
elektrischer Bogen 250 zwischen der scharfen Spitze 306 des Bolzens
244 und dem Werkstück bildet, bevor der Bolzen auf das Werkstück aufschlägt. Der
entstandene elektrische Lichtbogen erhitzt und verdampft sehr schnell den vorderen
kegelförmigen Abschnitt 306. Der durch die Verdampfung gebil-
dete
Metalldampf erhöht den Stromfluß im Bogen und bewirkt ein schnelles Schmelzen der
ganzen Oberfläche des vorderen Endes des Bolzens und desjenigen Abschnittes der
Werkstückoberfläche, die sich unmittelbar unter diesem Bolzen befindet, so daß die
beiden Oberflächen miteinander verschmolzen werden, wenn der Bolzen auf das Werkstück
aufschlägt (siehe F i g. 4 C).
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Wenn der Bolzen auf das Werksstück aufschlägt, dann gibt die sich
automatisch öffnende Fassung 210 den Bolzen frei und verhindert, daß der Bolzen
vom Werkstück weg von der Fassung mitgenommen wird, wenn diese vom Werkstück zurückprallt.
Nach dem Abschluß der Schweißung wird die Wicklung 338 des Ventils
320 entregt, so daß die Feder 330 das Ventil wieder nach unten in
die in F i g. 4 A dargestellte Lage verbringt. Dadurch wird dann wieder
der Kolben 336 im Zylinder 334 wegen des geschlossenen Rückschlagventils
332 langsam nach oben gehoben. Die nach oben gerichtete Bewegung der Kolbenstange
236 nimmt dann den Tragrahmen der Gewichte 214 mit und hebt mit diesen auch
die Stange-212 und die Fassung 210 nach oben in Richtung des Pfeiles 352,
wie
dies in F i g. 4 D dargestellt ist, so daß also dann der Bolzen vollständig
aus der Fassung herausgezogen wird. Der Schalter 260 - wird wieder geöffnet,
wenn die Führungsstange 248 wieder die obere Stellung der F i g. 4
A erreicht, so daß der Speicherkondensator 266 wieder über den Widerstand
268 geladen werden kann. Durch Verwendung eines veränderlichen Widerstandes
264 kann man die Entladungszeit des Speicherkondensators und damit praktisch die
Wellenform des Entladungsstromes verändern, was bei der Herstellung von besonders
großflächigen und gut haltenden Schweißstellen wichtig ist. Nachdem der Bolzen 244
aus der Halterung 210 herausgezogen wurde, entregt die elektrische Schaltung die
Ankerwicklung 344 des Klemmventils 340, damit die Feder 346 das Ventilteil 348 wieder
in die normale obere Stellung drücken kann (siehe F i g. 4 A). Damit
wird das Werkstück freigegeben und kann nun beispielsweise von Hand in die nächste
Stellung unter dem Schweißgerät gebracht werden. C