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und E.1-nrioliViirif-#-, "jum olekt;-r.-Isc#ieli Die Erfindung bezieht
sich auf Verfahren und Einrichtungen züm Verschweißen mehrerer Werkstäcke durch
elektri-#iches Kontaktschweißen mit zwei Schweißelektroden, die gegen die Werkstücke
gedrückt werden und die an eine Schweißstromquelle anschließbar sind-.
Beim
elektrischen Kontaktschweißen besteht häufifr (1,gs Problem, daß zwischen den zu
verschweißenden Werkstächen oder zwischen diesen und den Schweißelektroden ein holier
Kontaktwitlersband besteht. Diese hofiert Oberflächenwiderstäride können ihre Ursache
zitai in Oxyd- und. Schmutzschichten haben. In eitiniii i#ol(,#hen Fall ergeben
sich schlechte Schweißungen, weil der Schweißstrom reduziert wird; eo Lsb auch möglich,
daß die Schweißsüellen ausgebrannt werrlen. Dies kana zu erhÖhtern AussChuß führen
und muß deshalb unterbunden werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine
Einrichtung zum Kontaktschweißen vorzuschlagen, die die vorgenannten Nachteile von
schlechten Schweißverbindungen durch Verschmutzungen oder dergleic-aen vermeiden.
Dies wird. im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Schweißbedingungen vor dem
eigentlichen Verschweißen untersucht werden und nur dann der Schweißvorgang ausgelÖst
wird, wenn einwandfreie Bedingungen für die Durchführung der Schweißung vorhanden
sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Einschalten der Schweißstromquelle an die Schweißelektroden der elektrische
Übergangswiderstand zwischen den Elektroden nach deren Andrücken an die Werkstücke
gemessen wird und daß der Schweißstrom anschließend nur d ann eingeschaltet
wird, wenn dieser Ubergangswiderstand in einem bestimmten Bereich liegt. Ein bevorzugtes
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schweißelektroden auf die WerkstÜcke
gepreßt werden bis ein bestimmter Anpreßdruck erreicht ist, daß dann der Übergangswiderstand
gemessen wird, daß dann, wenn-der Übergangswiderstand in dem bestimmten Bereich
liegt, die Schweißelektroden zurÜckgezogen werden und das Anschalten der Schweißstromquelle
an die Elektroden vorbereitet wird und daß dann die Schweißelektroden wieder gegen
die Werkstücke gepreßt werden und beim Erreichen des bestimmten Anpreßdruckes die
Schweißstromquelle aii die Schweißelektroden geschaltet wird. Durch das erfind:ungsgemäße
Verfahren wird durch die Messung des Übergangswiderstandes zwischen den Schweißelektroden
einwandfrei
bestimmt, ob einwandfreie Schweißbedingungen vorliegen. Eine Oxydation oder Verschmutzungen
der WerkstÜckoberflächen würdenzu einem hohen Übergangswiderstand fiülren, der gemäß
der Erfindung einwen(1-frei angezeigt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
der Übergangswiderstand zwischen den an die WerkstÜcke redrückten Schweißelektroden
nach erfolgtem Schweißen nochmals zur Kontrolle der Schweißstelle gemessen. Diese
Maßnahme bedeutet eine doppelte Sicherheit gegen schlechte Schweißstellen.
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Vorteilhafte Einrichtungen zur Durchführung des erfindun-sgemäßen
Verfahrens sind den UnteransprÜchen zu entcnehmen. Die Erfindung wird nachfolgend
anhand eines Ausführungsbeispieles einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens näher erläutert, wobei auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird.
Es zeigen:
| Figur 1. das elektrische Schaltbild einer Binrich- |
| tung zur Durchführung des erfindungsge- |
| mäßen Verfahrens und |
| Figuren 2 - 6 |
| verschiedene Schirmbilder auf dem in der |
| Einrichtung nach Figur 1 verwendeten |
| Oszillographen. |
Die in Figur
1 gezeigte Steuereinrichtung fÜr eine Kontaktschweißeinrichtung-wird
von einer Wechselspannungsquelle über eine Sicherung
13 und einen Hauptschalter
14 gespeist. Eine Schweißstromquelle
25 ist an die Schweißelektroden 4 und
5 angeschlossen und führt diesen dann Schweißstrom zu, wenn die in ihrem
Einschaltstromkreis liegenden Kontakte
150 und 16B beide geschlossen sind.
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An die beiden Schweißelektroden 4 und 5 ist außerdem ein Widerstandsmeßkreis
angeschlossen, mit dem der Uber. gangswiderstand zwischen den an die zu verschweißenden
Werkstücke angedrückten Schweißelektroden gemessen werden kann. Dieser Widerstandsmeßkreis
besteht aus einem
Transformator 9, der von der Wechselspannungsquelle
10
gespeist wird und dessen Sekundärwicklung 9B über einen Vorwiderstand
3 und einen normalerweise geschlossenen Kontakt 20A an die beiden
Schweißelektroden 4 und 5
angeschlossen ist.. In diesem Stromkreis fließt
ein von dem Vorwiderstand und der Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 9B bestimmter
Strom Über'die Schweißelektroden 4 und 5, die die Werkstücke berühren, so daß zwischen
den Elektroden 4 und 5 eine Spannung abfällt, die dem Übergangswiderstand
proportional ist. Im vorliegenden Beispiel liefert die Sekundärwicklung 9B eine
Spannung von etwa 2,5 V, und durch entsprechende Dimensionierung des Widerstandes
3 fließt ein Strom von etwa 10 A. Die an den Elektroden 4 und
5 abfallende Spannung wird auf einen Katodenstrahloszillographen
1
gegeben, und zwar vorzugsweise auf das vertikale Ablenksystem. Außerdem
wird der Katodenstrahl im Oszillographen 1 durch interne Ablenkmittel in
waagerechter Richtung in einer bestimmten Breite abgelenkt.
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Die Figuren 2.- 6 zeigen verschiedene Schirmbilder auf dem
Oszillographen 1 unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
Figur
2 zeigt den Zustand, wenn die beiden Schweißelektroden offen sind, also keine Werkstücke
berühren. In diesem Fall wird der Katodenstrahl des Oszillographen über die gesamte
Höhe ausgelenkt, während die Breite durch entsprechende Einstellung der uaagerechten
Ablenkmittel festgelegt wird. Figur 3
zeigt das Schirmbild, das sich einstellt,
wenn sich die beiden Schweißelektroden 4 und 5 direkt berühren. Durch den
sehr geringen Spannungsabfall ergibt sich eine nur sehr geringe AnzeigehÖhe. Das
Schirmbild nach Figur 4 ergibt sich, wenn die Schweißelektroden 4 und
5
gegen die zu verschwei ßenden WerkstÜcke Sedrückt werden, wobei sich jedoch
durch Verschmutzungen oder dergleichen ein zu hoher Übergangswiderstand zwischen
den Elektroden einstellt. In diesem Fall ergibt sich eine verhältnismäßig hohe AblenkhÖhe,
die größer als die einmal eingestellte Ablenkbreite ist.
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Figur 5 zeigt den Zustand, wenn die Elektroden 4 und
5 gegen die zu verschweißenden Werkstücke gedrückt werden und wenn die Schweißbedingungen
einwandfrei sind. Die Ablenkhöhe auf dem Schirmbild ist gleich der -
Ablenkbreite,
und das dadurch gebildete quadrat auf dem Schirmbild zeigt an, daß optimale Schweißherlingun(-en
vorliegen. Diese Quadratsform erfordert F,("]-brI;v(-rständlich, daß dieser optimale
Übergangswiftrstand an.-fangs einmal ermittelt und die AblAnkbreite auf dem S,-,hirmbild
einmal einp-estellt, wurde. Diese Einstellunrmuß bei anderen, zu verschweißenden
Werk-,1-,iir.ken un.ter Umständen neu einrestellt werden. Jede Abweichung von der
quadratiscben Form de2 SchirTnbl.3-df-#-, deutet auf einen zu hoher (Figur 4) oder
zu niedrir-(--n (Figur 3) Übergangswiderstand bin.
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Figur 6 zeiFt ein Schirmbild d.er Übergangswiderstandsmessung
nach durchgeführter Schweißung. Die Abl-gnl#:#ii;hrist geringer als die Ablenkbreite,
was im Vergleinli zu dem Bild nach Figur 5 anzeigt, dgß die Sch##Teißung'einwandfrei
durchgef-Uhrt worden ist.
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Nachfolgenti soll die gesamte Steuereinrichtung nach Figur
1 beschrieben werden. Nach dem Einschalten des 11nuptschalters 14 wird der
Widerstandsmeßkreis mit Wechselspannung versorgt. Die Bedienungsperson drückt die
Schweißelektroden
4 und 5 gegen die miteinander zu verschweißenden Werkstücke, und nach dem
Erreichen eines bestimmten Anpreßdruckes wird ein von diesenf Druck gesteuerter
Schalter 17 geschlossen. Hierdurch wird Über einen Transformator
19 eine akustische Signalisiereinrichtung 28, zum Beispiel ein Summer, betätigt,
was der Bedienungsperson anzeigt, daß der notwendige Anpreßdruck erreicht ist. Außerdem
wird ein Relais 16
erregt.
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Nach dem ErtÖnen des Summertones beobachtet die Bedienungsperson auf
dem Oszillographen 1 das Schirmbild und entscheidet, ob einwandfreie Schweißbedingungen
(siehe Schirmbild 5) vorliegen. Ist dies der Fall, so schaltet sie den Handschalter
26 ein. Das Schließen des Schalters 26 hat zunächst keine Wirkung,
weil durch das Anziehen des Relais 16'der zugeordnete-Ruhekontakt 16A geÖffnet
worden ist.
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Danach entfernt die Bedienungsperson die Schweieelektroden 4 und
5 von den miteinander zu verschweißenden-Werkstücken, wodurch das Relais
16 durch Öffnen des
Schalters 17 wieder abfällt.
Hierdurch wird der Ruhekontakt 16A geschlossen, so daß über den noch immer geschlossenen
Handschalter 26 das Relais 15 anzieht und der Ruhekontakt 16A durch
einen Arbeitskontakt 15A
des Relais 15 überbrückt wird.
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Das Anziehen des Relais 15 hat zur Folge, daß über den Arbeitskontakt
15B das Relais 20 erregt wird, wodurch über den zugeordneten Ruhekontakt 20A der
Widerstandsmeßkreis, d.h., die Stromversorgung von der Sekundärwicklung 9B des Transformators
9 aufgetrennt wird. Außerdem wird das Einschalten der Schweißstromquelle
25 durch Schließen des Kontaktes 150 vorbereitet.
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Danach drückt die Bedienungsperson die Schweißelektroden 4 und
5 wieder gegen die miteinander zu verschwfäißenden Werkstücke und nach Erreichen
des bestimmten Anpreßdruckes wird der Schalter 17 geschlossen. Hierdurch
sieht das Relais 18 an und der Arbeitskontakt 16B bewirkt das Sinschalten
der Schweißstromquelle 25, so daß die Schweißung*durohge£Qrt wird.
Wenn
nun nach erfolgter Schweißung deren Qualität überprüft werden soll, bringt die Bedienungsperson
den Handschalter 26 in die Ruhelage zurück, wodurch die Relais
15 und 20 abfallen und der Ruhekontakt 20A wieder geschlossen wird. Hierdurch
erfolgt wieder eine Anzeige auf dem Schirmbild des Oszillographen 1.
Durch
den Ruhekontakt 16A des Relais 16 wird sichergestellt, daß eine Betätifping
des Handschalters 26 nur dann eine Wirkung'hat, wenn die Elektroden 4 und
5
nach erfolgter Widerstandsmessung von den miteinander zu verschweißenden
Teilen zurückgezogen sind. Erst nach erfolgtem Zurückziehen wird das Einschalten
der Schweißstromquelle 25 vorbereitet und danach durch AndrÜcken der Elektroden
4 und 5 an die Werkstücke ausgelÖst.
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Es ist auch mÖglich, den Oszillographen 1 an die Speiseseite
des Ruhekontaktes 20A anzuschließen, so daß der später an die Elektroden
4 und 5 angelegte Schweißstrom nicht angezeigt wird.
Die
erfindungsgemäße Einrichtung stellt also sicher, daß eine Schweißung nur dann vorgenommen
wird, wenn sowohl der Übergangswiderstand zwischen den Schweißelektroden 4 und
5 normal ist, also einen bestimmten Wert hat (Schirmbild der Figur
5), und wenn der im Druckschalter 17 eingestellte.Anpreßdruck vorhanden
ist. Durch diese Koppelung werden schlechte Schweißstellen praktisch vollständig
vermieden.