DE2222824A1

DE2222824A1 - Abtastanordnung zum tig-punktschweissen von kollektorfahnen

Info

Publication number: DE2222824A1
Application number: DE19722222824
Authority: DE
Inventors: Urs Karlen
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1972-04-20
Filing date: 1972-05-10
Publication date: 1973-10-25
Also published as: FR2180939A1; CH544424A; FR2180939B1

Description

47/72 Me /rn

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie,, Baden (Schweiz)

Abtastanordnung zum TIG-Punktschweissen von Kollektorfahnen

Die Erfindung betrifft eine Abtastanordnung zum-TIG ("tungsten inert gas" = Wolfram-Edelgas) - Punktschweissen von Kollektorfahnen mit Wicklung. . ..* .

Bei einem bekannten Abtastsystem zum TIG-Punktschweissen, das allerdings nicht für Fahnen-, sondern für Kammkollektoren bestimmt ist, wird der Schweissstrom durch Kurzschliessen und Oeffnen zweier Kontaktspitzen gesteuert, die auf dem Kollektor schleifen. Dieses System kann jedoch beim Schweissen von Fahnenkollektoren nicht angewendet werden, da Teilungsfehler, zwischen Lamelle und Fahne entstehen. Es ist dabei praktisch unmöglich, den Schweisspunkt ohne Nachjustieren an die richtige Stelle zu setzen. 309843/0343

- 2 - ^47/72

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein praktikables und relativ einfaches Abtastsystem zu schaffen, das die fehlerfreie TIG-Punktschweissung von Kollektorfahnen ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein in unmittelbarer Nähe der zu verbindenden Teile, d.h. Fahnenöse und Leiter, angeordneter, in Längsrichtung pulsierender Abtaststift vorgesehen ist, dessen Spitze ungefähr mit Mittelpunkt auf dem Kollektor-Peripheriekreis und senkrecht zur Rotorachse schwingt, welcher Abtaststift in einer zylindrischen Hülse, die an ihrer einen Stirnfläche mit einer Führungsöffnung für den herausragenden Abtaststift versehen und auf der anderen Seite geschlossen ist, gegen eine Federkraft in seiner Längsrichtung verschiebbar ist, welche Hülse ihrerseits in einer zylindrischen, festen Führung longitudinal verschiebbar ist und an ihrer geschlossenen, dem Kollektor abgewandten Stirnfläche mechanische Impulse empfängt, die das Pulsieren der Hülse und somit auch des durch eine Feder mit der Hülse verbundenen Abtaststiftes in Längsrichtung bewirken, dass bei einer Drehbewegung des Kollektors die Abtastspitze, solange sie im Zwischenraum zwischen den Fahnenösen frei schwingt und durch die Feder ständig in der Stellung des maximalen Herausragens aus der Hülse festgehalten wird, der Schwingbewegung der Hülse mit gleicher Amplitude folgt, dass beim Auftreffen der Abtastspitze auf einer Fahnenöse der Abtaststift in Kollektorrichtung nicht mehr frei schwingen kann, sondern unter der Einwirkung der auf den Kollek-

309843/0343

■'.'■■- 47/72

— U —

tor. zu gerichteten Vorwärtsbewegung der Hülse in diese Hüls© einfedert, bei der Rückwärtsbewegung der Hülse vom Kollektor weg der Abtaststift jedoch durch die Federkraft wieder in seiner vollen Länge aus der Hülse herausgedrückt wird und dass miteinander zusammenwirkende Schaltmittel vorgesehen sind, von denen der eine Teil mit demjenigen Abtaststift-Ende, an dem. die Federkraft angreift, und der damit zusammenwirkende Teil mit der Hülse starr verbunden ist, derart, dass beim Einfedern des Abtaststiftes durch die damit verbundene Bewegung der Schaltmittel relativ zueinander ein Stromkreis geschlossen und ein ele&tr±§'cher Impuls abgegeben wird, der als Sehweissbefehl dient und den SchweissVorgang unmittelbar auslöst.

Die Erfindung wird jetzt anhand der Figur!näher erläuterte Oben (Figurenteilla) sieht man links den Fahnenkollektor F mit den Fahnenösen Oe. Die Drehrichtung ist durch einen Pfeil angegeben. H ist die Hülse, die durch Einwirkung von.mechanischen Impulsen I auf ihre dem Kollektor F abgewandte Stirnfläche in horizontaler Richtung pulsiert. Die Richtung der-Horizontal-Schwingungen .wird durch die die Hülse umfassende feste Führung Fg fixiert₉ in der die Hülse H gleitet. Die Impulse I können durch einen Motor oder durch einen Magneten geliefert werdenj brauchbare Frequenzen können zwischen 15 und 100 Hz liegen. Im- Figurenteil Ja) ist an» genommen, dass die Hülse sich in der. Stellung "vorne⁸¹, d.h«, in der Stellung des extremen Ausschwingens in Riehtusig ⁸⁸auf den

309843/0343

Kollektor zuⁿ befindet; die andere Extremlage (Stellung "hinten" ), d.h. die Stellung des maximalen Ausschwingens in Richtung "vom Kollektor weg", ist im Figurenteil Ic) gezeigt.

Durch eine Oeffnung in der vorderen, dem Kollektor P zugewandten Stirnfläche der Hülse H ragt der Abtaststift A heraus. Seine Spitze folgt b,ei der im Pigurenteil la) gezeigten Stellung des Kollektors der Schwingbewegung der Hülse mit gleicher Amplitude, ungefährt mit Mittelpunkt auf dem Kollektor-Peripheriekreis und senkrecht zur Rotorachse; die dabei eingenommenen Extremlage n* der Spitze sind mit einem Doppelpfeil bezeichnet.

Das innerhalb der Hülse H befindliche Ende des Abtastetiftes A ist an der Bodenfläche eines koaxial in der Hülse angeordneten und in axialer Richtung beweglichen Halbzylinders Z starr befestigt. Dieser Halbsylinder Z dient als Halterung für eine ebenfalls koaxial in der Hülse angeordnete Spiralfeder S, die mit ihrem einen Ende in einem an-der dem Kollektor K abgewandten Hülaen-StIrnflache vorgesehenen Federbett B gelagert ist, während das andere, relativ zur Hülse bewegliche Ende der in den Halbzylinder Z hineinragenden Keder F auf die Bodenfläche des Halbzylinders Z drückt; in der Stellung gemäss Figurenteil la), in welcher die Spitze des Abtaststiftes A im Zwischenraum zwischen den Kollektor-Fahnenösen Oe frei schwingt, ohne auf irgendeinen

309843/0343

Widerstand zu treffen, drückt die Feder S die Bodenfläche des Halbzylinders Z fest an die vordere Hülsen-Stirnfläche, so dass der Abtaststift A durch die Oeffnung in dieser Stirnfläche in maximaler Länge hinausragt und den Schwingungen der in der festen Führung pulsierenden Hülse H mit gleicher Amplitude folgt·

Starr mit der Hülse verbunden ist der eine Teil eines Vorzugs-, aber nicht notwendigerweise elektronischen Schaltmittels, im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schwingkreises eines Magnetannäherungs-Schalters M, Mit dem Halbzylinder Z starr verbunden ist der andere Teil des Schaltmittels, im dargestellten Beispiel die zum Magnetannäherungsschalter M gehörende, durch ; einen Führungsschlitz in der Hülse H hinausragende, metallische Kontaktfahne K. Im Figurenteil la), welcher die beim Pulsieren periodisch eingenommene Position "vorne" der Hülse H Cd.h. die Stellung ihrer grossten Annäherung an den Kollektor) unter der Bedingung zeigt, dass die Abtastspitze frei im Zwischenraum zwischen den Kollektor-Fahnenösen schwingen kann, haben der Magnetannäherungs-Schalter M und die Kontaktfahne K einen konstanten Abstand, der so gross ist, dass der Magnetannäherungsschalter nicht ansprechen kann', d.h. offen ist und keinen Stromkreis schliesst. »

Im weiteren Verlauf der Kollektor-Drehbewegung wird eine Posi- : tion erreicht, bei der der pulsierende Abtaststift A^Lt seiner

3098Λ3/0343

- 6 - W72

Spitze auf eine Fahnenöse Oe auftrifft (Figurenteil Ib)). In der von der Hülse H periodisch erreichten Stellung "vorne", d.h. der Stellung ihres maximalen Ausschwingens in Richtung Kollektor, federt der Abtaststift A, da er schon (ungefähr) bei Erreichen der mittleren Schwingungslage der HUlse gegen die Fahnenöse Oe stösst, in die Hülse H ein, wobei die Feder S zusammengedrückt wird und der Halbzylinder Z im Hülseninneren eine periodische Relativbewegung längs der Hülsenachse ausführt; und zwar bewegt sich der Halbzylinder Z von der vorderen Stirnfläche der Hülse bis zu der im Figurenteil Ib) gezeigten Stellung "vorne" - in welcher Stellung die Halbzylinder - Bodenfläche einen maximalen, der von der Mittellage bis zur Extremlage gemessenen Schwingamplitude der Hülse H entsprechenden Abstand d von der besagten Stirnfläche erreicht - und anschliessend wieder zurück bis zur vorderen Hülsen-Stirnfläche.^

Der Halbzylinder Z vollführt demnach während der "positiven" Halbwelle der Schwingbewegung der Hülse H, d.h. der Bewegung von der Mittel-(Ruhe-)lage der Hülse in Richtung des Kollektors F Und wieder zurück zur Mittellage, relativ zur Hülse H eine dazu "inverse¹¹ Halbwellen-Schwingbewegung, wobei die Bodenfläche von Z sich von der vorderen Hülsen-Stirnfläche bis zu der im Figurenteil Ib) gezeigten Position (Abstand d) und dann wieder zurück zur Stirnfläche bewegt (absolut genommen steht natürlich der Halbzylinder Z still, und die HUlse bewegt sich). Während

309843/0343

- 7 - 117/72

der "negativen" Halbwelle der Hülsen-Schwingbewegung liegt . der Halbzylinder Z, da die Spitze des Abtaststiftes A sich während dieser Halbwelle von der Fahnenöse wieder löst und nicht mehr einfedert, mit seiner Bodenfläche durch den Federdruck wieder auf der vorderen Hülsen-Stirnfläche fest auf und nimmt somit relativ zur Hülse eine "feste Position" ein (s. Figurenteil Ic)).

Wegen der in den positiven Halbwellen der Hülsen-Pulsationen erfolgenden Relativ-Bewegung zwischen Halbzylinder Z und Hülse H wird jeweils in den Zeitpunkten des maximalen Einfederns von Z in H (d.h. in endlichen ZeitIntervallen, in deren Mitte jeweils ein solcher Zeitpunkt liegt) durch Annäherung zwischen Magnet-Annäherungsschalter M und Kontaktfahne K der Magnetannäherungs-Schalter geschlossen und beim Rüekfedern noch^ vor Erreichen der Mittellage der Hülse wieder geöffnet. Durch das Schliessen und wieder Oeffnen des Magnetannäherungs-Schalters M entsteht in dem von diesem Schalter gesteuerten Stromkreis eine Impulsfolge, die solange andauert₉ bis der Abtaststift A wieder in einen Zwischenraum zwischen zwei Fahnenösen stösst.

Der erste Impuls dieser Folge (deren Erzeugung nicht ausführ- ' licher behandelt wird), dih. also der beim ersten Auftreffen der Abtaststift-Spitze auf eine Fahnenöse entstehende Impuls soll nun erfindungsgemäss als Sohweissbefehl dienen, d.h. den

309843/0343

- 8 - W72

Punktschweiss-Vorgang auslösen} die darauf folgenden Impulse der Folge sollen unwirksam gemacht werden. -^⁰"'

Einen hierfür beispielsweise geeigneten Schaltkreis mit logischen Gliedern zeigt Fig. 2. Die Impulse I der Impulsfolge gelangen auf den einen Eingang.eines UND-Gatters U, dessen zweiter Eingang mit dem in Ruhestellung das höhere Spannungsniveau aufweisenden Ausgang eines bistabilen Flip-Flops FF verbunden ist. Der erste Impuls der Folge I wird daher zum Ausgang der UND-Schaltung U durchgelassen.

Gleichzeitig werden die Impulse I auch einem Verzögerungsglied D zugeführt. Sein Ausgang ist auf den Eingang des Flip-Flops FF geschaltet, und seine Verzögerung ist so gewählt, dass sie kleiner ist als der Impulsabstand in der Impulsfolge I.^Der erste, von der UND-Schaltung U durchgelassene Impuls bewirkt somit noch vor Auftreten des zweiten Impulses nach Verzögerung durch D das Umschalten des Flip-Flops FF in seinen zweiten stabilen Zustand, in welchem seine der UND-Schaltung U zugeführte AusgangsSpannung niedrig wird und die weiteren Impulse I sperrt,

Statt einer bistabilen könnte natürlich auch eine monqstabile Kippstufe verwendet werden, die durch den verzögerten ersten Impuls in den metastabilen Zustand geschaltet und durch die weiteren Impulse in diesem Zustand gehalten wird; der Vorteil

309843/0343

hierbei 1st, dass nach Aufhören der Impulsfolge (Abtaststift wieder im Zwischenraum zwischen den Fahnenösen) die Kippschaltung automatisch in Ihren stabilen Zustand zurückkehrt und die UND-Schaltung U wieder öffnet.

Das erflndungsgemäss vorgeschlagene Abtastsystem erlaubt ein zuverlässiges Verschweissen der Fahnen und damit gegenüber dem Löten eine höhere thermische Belastung. Für die Reparierbarkeit günstig 1st es, dass der Schweisspunkt ca. 1 nun tief ist; es 1st damit ein Ueberdrehen und ein Ausbau der Wicklung möglich. Die* Sc Hwe iss ze it en pro Rotor sind sehr kurz (ca. 1 h). Gegenüber dem Hart- und Weichlöten ermöglicht das Verfahren eine Verringerung der Nebenzelten.

Als Schaltmittel für die Erzeugung der Impulsfolge, deren erster Impuls als Schweissbefehl dient, können naturgemäss ausser einem Magnet-Annäherungsschalter auch andere elektronische oder nichtelektronische Schalter Verwendung finden, z.B. Fotozellen-Schalter oder Mikro-Schalter. '

309843/0343

Claims

- 10 - 47/72 D Patentansprüche

1.) Abtastanordnung zum TIG-Punktschweissen von Kollektorfahnen mit Wicklung, dadurch gekennzeichnet, dass ein in unmittelbarer Nähe der zu verbindenden Teile, d.h, Fahnenöse und Leiter, angeordneter, in Längsrichtung pulsierender Abtaststift vorgesehen ist, dessen Spitze ungefähr mit Mittelpunkt auf dem Kollektor-Peripheriekreis und senkrecht zur Rotorachse schwingt, welcher Abtaststift in einer zylindrischen Hülse, die an ihrer einen Stirnfläche mit einer Führungsöffnung für den herausragenden Abtaststift versehen und auf der anderen Seite geschlossen ist, gegen eine Federkraft in seiner Längsrichtung verschiebbar ist, welche Hülse ihrerseits in einer zylindrischen, festen Führung longitudinal verschiebbar ist und an ihrer geschlossenen, dem Kollektor abgewandten Stirnfläche mechanische Impulse empfängt, die das Pulsieren der Hülse und somit auch des durch eine Feder mit der Hülse verbundenen Abtaststiftes in Längsrichtung bewirken, dass bei einer Drehbewegung des Kollektors die Abtastspitze, solange sie im Zwischenraum zwischen den Fahnenösen frei schwingt und durch die Feder ständig in der Stellung des maximalen Herausragens aus der Hülse festgehalten wird, der Schwingbewegung der'Hülse mit gleicher Amplitude folgt, dass beim Auftreffen der Abtastspitze auf einer Fahnenöse der Abtaststift in Kollektorrichtung nicht mehr frei schwingen kann, sondern unter der Einwirkung der auf den Kollektor zu gerichteten

309843/0343

- 11 - 117/72 D

Vorwärtsbewegung der Hülse In diese Hülse einfedert, bei der Rückwärtsbewegung der Hülse vom Kollektor weg der Abtaststift ,Jedoch durch die Federkraft wieder in seiner vollen Länge aus der Hülse herausgedrückt wird und dass miteinander zusammenwirkende Schaltmittel vorgesehen sind, von denen der eine Teil mit demjenigen Abtaststift-Ende, an dem die Federkraft angreift, und der damit zusammenwirkende Teil mit der Hülse starr verbun-. den ist, derart, dass beim Einfedern des AbtastStiftes durch die damit verbundene Bewegung der Schaltmittel relativ zueinander ein Stromkreis geschlossen und ein elektrischer Impuls abgegeben wird, der als Schweissbefehl dient und den Schweissvorgang unmittelbar auslöst.

2. Abtastanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastspitze infolge der langsamen Drehbewegung des Kollektors mehrfach auf eine Fahnenöse auftrifft, so dass durch das wiederholte Auftreffen und das mit der Rückwärtsbewegung der Hülse verbundene anschliessende Zurückziehen der Abtastspitze eine wiederholte Betätigung der besagten Schaltmittel erfolgt und eine Impulsfolge erzeugt wird, deren erster Impuls den Schweissbefehl bildet, während die darauf folgenden Impulse unwirksam gemacht werden.

3. Abtastanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,.dass die besagten Schaltmittel einen Mikro-Schalter umfassen, der durch die Relativbewegung zwischen Abtaststift und Hülse geschlossen und geöffnet wird,

309843/0343

- 12 - 47/72 D

4. Abtastanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Schaltmittel als kontaktlose elektronische Schalter ausgeführt sind.

5. Abtastanordnung nach Anspruch ¹I, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Fotozellen-Schalters.

6. Abtastanordnung nach Anspruch *!, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Magnet-Annäherungsschalters.

7. Abtastanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder an ihrem relativ zur Hülse beweglichen Ende eine Halterung in Gestalt eines in der Hülse in Längsrichtung frei beweglichen Halbzylinders aufweist, in dessen offenes Ende die Feder hineinragt und auf dessen innere Bodenfläche das bewegliche Federende drückt, dass der Abtaststift auf der Aussenseite der Bodenflache in dazu senkrechter Position starr befestigt ist, und dass der relativ zur Hülse bewegliche Teil der Schaltmittel auf der Mantelfläche des Halbzylinders montiert ist und durch einen zur Ermöglichung der freien Beweglichkeit dieser Schaltmittel gegenüber der Hülse in der Hülsen-Mantelfläche vorgesehenen Schlitz aus der Hülse herausragt, während der relativ zur Hülse unbewegliche Teil der Schaltmittel auf der Aussenfläche des Hülsenmantels derart starr befestigt ist, dass beim Einfedern des Abtaststiftes und somit auch des Halbzylinders

309843/0343

- 13 - 47/72 D

der bewegliche Schaltmittelteil sich gegenüber dem festen so verschiebt, dass die beiden Schaltmittelteile zwecks Erzeugung eines Schweissimpulses zusammenwirken.

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

309843/0343

Leerseite