DE2820156A1

DE2820156A1 - Butt electric resistance welding or brazing of metal rod or wire - with automatic control of welding voltage, esp. when joining copper conductors or cables

Info

Publication number: DE2820156A1
Application number: DE19782820156
Authority: DE
Inventors: Bernd Hoppe
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-05-05
Filing date: 1978-05-05
Publication date: 1979-11-15

Abstract

The two rods being joined have the same cross-section, and their adjacent ends are clamped coaxially by two pairs of clamping tongs; spring force is used to press the joint surfaces together. Electric current is fed through the tongs to make the welded- or brazed-joint; and an electronic control circuit is employed to provide a constant heating voltage, which is monitored by sensors which do not carry the electric current used for making the joint. Each pair of tongs pref. has clamping jaws which are insulated via bushes from a terminal on the tongs fed with the welding voltage and connected to an electronic circuit; and each pair of tongs has a pivot for an arm clamping the rod being welded. Used e.g. for joining Cu wire or rod to make electric cables or conductors, where automatic adjustment of the welding- or brazing- voltage is obtd.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von stumpf anein-Method and device for connecting butt to one another

anderstoßenden Enden von strangförmigem metallischen Gut gleichen Querschnitts durch Elektroschweißen oder -hartlöten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von stumpf aneinanderstoßenden Enden von strangförmigem metallischen Gut gleichen Querschnitts durch Elektroschweißen oder -hartlöten, bei dem die zu verbindenden Enden in Klemmzangen dicht gegenüberstehend eingespannt werden und die beiden zu verbindenden Enden in ihren zugleich die Stromzufuhr bewirkenden Klemmzangen exakt symmetrisch angeordnet werden, beide Enden während des Verbindungsvorganges mittels einer dem Querschnitt proportionalen Federkraft gegeneinandergedrückt werden und die Zufuhr des für den Verbindungsvorgang benötigten, dem Querschnitt proportionalen Energiebetrages in einer kurzen Zeitspanne erfolgt.resemble butting ends of strand-like metallic goods Cross section by electric welding or brazing. The invention relates to a method of joining butt-butted ends of string-shaped metallic goods of the same cross-section by electric welding or brazing which the ends to be connected are clamped tightly opposite one another in clamping pliers and the two ends to be connected in their at the same time cause the power supply Clamping pliers are arranged exactly symmetrically, both ends during the connection process be pressed against each other by means of a spring force proportional to the cross section and the supply of what is required for the connection process and is proportional to the cross-section Energy amount takes place in a short period of time.

Bei der Fertigung von elektrischen Leitern und Kabeln und von anderen strangförmigen metallischen Gütern mit verschiedenen Querschnittsformen kommt es oft vor, daß Enden gleichen Querschnitts miteinander fest zu verbinden sind, um eine kontinuierliche Fertigung zu gewährleisten. An die Qualität solcher Verbindungsstellen werden dabei häufig relativ hohe Anforderungen gestellt.In the manufacture of electrical conductors and cables and others strand-like metallic goods with different cross-sectional shapes occur often before that ends of the same cross-section to be firmly connected to one another are, to ensure continuous production. The quality of such joints the requirements are often relatively high.

Es ist bekannt, Drähte, insbesondere Kupferdrähte, dadurch an ihren Stirnflächen stumpf miteinander zu verbinden, daß man zwischen die Stirnflächen beider Drähte Hartlot in Pulver- oder Plättchenform klemmt und mittels eines Stromes so erwärmt, daß das Hartlot schmilzt und die beiden Drahtenden miteinander verbindet. Geräte zur Durchführung dieser Verbindungstechnik sind im Handel erhältlich. Sie sind im allgemeinen in der Weise ausgeführt, daß ein Transformator in einem Gehäuse untergebracht ist und aus dem Gehäuse zwei Lötzangen herausragen. Diese Lötzangen bestehen meist aus einer festen Unterbacke, in der gewöhnlich Kerben für verschieden dicke Drähte angebracht sind, und aus einer mit einer Schraubvorrichtung anpaßbaren Oberbacke. Zwischen beiden Backen werden mittels der Schraubvorrichtung die Drähte gespannt. Eine der Lötzangen ist dabei quer zu ihrer Spannebene auf die zweite Lötzange zu verschiebbar ausgebildet. Die im Handel erhältlichen Lötvorrichtungen sind aber insbesondere bezüglich ihrer Handhabung bei dünneren Drähten nicht befriedigend.It is known, wires, in particular copper wires, thereby to their To connect end faces butt to each other that one between the end faces Both wires are clamped by hard solder in powder or platelet form and by means of a current heated so that the braze melts and connects the two wire ends together. Devices for performing this connection technique are commercially available. she are generally designed in such a way that a transformer is in a housing is housed and protrude from the housing two soldering tongs. These soldering tongs usually consist of a solid lower jaw, in which usually notches for different thick wires are attached, and from one adjustable with a screw device Upper jaw. The wires are placed between the two jaws by means of the screwing device tense. One of the soldering tongs is at right angles to its clamping plane on the second soldering tongs designed to be displaceable. However, the commercially available soldering devices are particularly unsatisfactory with regard to their handling with thinner wires.

Aus diesem Grunde istausder DE-OS 21 49 816 bekannt, zwei stumpf aneinanderstoßende Drähte gegensinnig in ein in seiner Mitte eine dosierte Menge Hartlot enthaltendes Glasröhrchen einzuschieben und anschließend die Ubergangsstelle elektrisch zu erhitzen. Das führt zwar zu relativ guten Lötverbindungen, ist aber für den rauhen Fertigungsbetrieb zu aufwendig. Erfordert doch dieses Verfahren bezüglich der Durchmesser der Drähte relativ genau angepaßte Glasröhrchen, die außerdem im Anschluß an den Lötvorgang zu zerstören sind.For this reason it is known from DE-OS 21 49 816, two butt abutting one another Wires in opposite directions into a metered amount of hard solder in its center Insert the glass tube and then electrically heat the transition point. Although this leads to relatively good soldered connections, it is suitable for rough manufacturing operations too expensive. After all, this procedure requires the diameter of the wires relatively precisely matched glass tubes, which also follow the soldering process are to be destroyed.

Es ist daher schon in der deutschen Patentanmeldung P 27 17 957.3 vorgeschlagen worden, das Verfahren zum Verbinden zweier stumpf aneinanderstoßender, in Lötzangen fixierten Drahtenden so zu führen, daß die beiden Drahtenden in ihren zugleich die Stromzufuhr bewirkenden Lötzangen exakt symmetrisch angeordnet werden, beide Drahtenden während des Lötvorganges mittels einer dem Drahtquerschnitt proportionalen Federkraft gegeneinandergedrückt werden und die Zufuhr des für den Lötvorgang benötigten, dem Drahtquerschnitt proportionalen Energiebetrages in einer kurzen Zeitspanne erfolgt. Dieses Verfahren liefert zwar ausgezeichnete Ergebnisse, setzt aber stets eine Anpassung des Energiebetrages an den Querschnitt der zu verbindenden Enden voraus, d. h.It is therefore already in the German patent application P. 27 17 957.3 has been proposed, the method for connecting two butt-abutting, to lead fixed wire ends in soldering pliers so that the two wire ends in their at the same time, the soldering tongs that cause the power supply are arranged exactly symmetrically, both wire ends during the soldering process by means of one proportional to the wire cross-section Spring force are pressed against each other and the supply of the required for the soldering process, The amount of energy proportional to the wire cross-section takes place in a short period of time. This procedure delivers excellent results, but always requires an adjustment the amount of energy ahead of the cross-section of the ends to be connected, d. H.

aber zuvor eine Bestimmung des Querschnittes und entsprechende Einstellmaßnahmen für die erforderliche Spannung bzw. den erforderlichen Strom.but first a determination of the cross-section and corresponding adjustment measures for the required voltage or current.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das vorgeschlagene Verfahren so zu führen, daß eine automatische Anpassung des zum Verbinden erforderlichen Energiebetrages an den jeweils vorliegenden Querschnitt der zu verbindenden Enden erfolgt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß den beiden zu verbindenden Enden über die stromzuführenden Klemmzangen eine mittels einer Regelschaltung konstant gehaltene Spannung zugeleitet wird, die über Mef3fühler geprüft wird, die nicht am Stromfluß teilnehmen.The invention is based on the proposed method to lead so that an automatic adjustment of the amount of energy required for connecting takes place at the respective cross-section of the ends to be connected. These The object is achieved according to the invention in that the two to be connected Ends over the current-supplying clamps one constant by means of a control circuit maintained voltage is fed, which is checked via Mef3sensor, which is not participate in the flow of electricity.

Die Erfindung geht hierbei von folgender Überlegung aus: Liegt über eine bestimmte Länge eines strangförmigen metallischen Gutes eine konstante Spannung an, so ist die Stromdichte und damit der Erwärmungsverlauf nur von der Leitfähigkeit des Materials abhängig. Wird also die über die Klemmzangen zugeführte Spannung mittels einer bekannten Regelschaltung konstant gehalten, so stellt sich bei bekannter Leitfähigkeit eine bestimmte Strom- dichte unabhängig vom Querschnitt der zu verbindenden Enden ein. Ein weiterer Vorteil dieser Verfahrensführung besteht darin, daß automatisch Netzschwankungen, die sonst mit dem Quadrat ihrer Schwankung auf den Erwärmungsverlauf Einfluß nehmen, ausgeregelt werden.The invention is based on the following consideration: Is over a certain length of a strand-like metallic material a constant tension on, the current density and thus the heating curve depends only on the conductivity depending on the material. So if the voltage supplied via the clamps is by means of is kept constant by a known control circuit, this is the case when the conductivity is known a certain current density regardless of the cross-section of the to be connected Ends one. Another advantage of this procedure is that it is automatic Fluctuations in the grid, which would otherwise be the square of their fluctuation on the warming curve Take influence, be regulated.

Die Vorrichtung zur Durchführng des Verfahrens gemäß der Erfindung wird man vorzugsweise so ausbilden, daß für die Stromzufuhr Klemmzangen vorgesehen sind, deren die zu verbindenden Enden erfassenden Backen gegeneinander isoliert und mit Meßfühlern versehen sind. Durch diese Isolierung werden die den Leistungsstrom führenden Teile von den anderen Teilen getrennt, die der Ableitung der gemessenen Spannung dienen. Dabei erweist sich insbesondere eine Anordnung als vorteilhaft, bei der eine der Backen der Klemmzangen, vorzugsweise die Oberbacke, an der Vorderseite mit einem schwenkbar ausgebildeten Anpreßstück versehen ist. Die Isolierung der Meßleitung für die Istspannung von den Leistungsstrom führenden Teilen der Klemmzangen wird dann besonders einfach, wenn allein das schwenkbare Anpreßstück gegenüber den anderen Teilen der Backe elektrisch isoliert angeordnet wird.The device for performing the method according to the invention one will preferably train so that clamping pliers are provided for the power supply are whose jaws, which grasp the ends to be connected, are isolated from one another and are provided with sensors. Through this isolation, the power flow leading parts separated from the other parts, those of the derivative of the measured Serve tension. In particular, an arrangement has proven to be advantageous here one of the jaws of the clamping pliers, preferably the upper jaw, on the front is provided with a pivotable pressure piece. Isolation of the Measuring line for the actual voltage from the parts of the clamps carrying the power current is then particularly easy if only the pivotable pressure piece opposite the other parts of the jaw is arranged electrically isolated.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten, weitgehend schematisierten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 ein Schaltschema der Spannungsversorgung, Fig. 2 eine Seitenansicht (teils geschnitten) einer Klemmzange, Fig. 3 eine Draufsicht auf beide Klemmzangen, Fig. 4 einen senkrechten Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2 durch das Anpreßstück.The invention is largely based on one shown in the drawing Schematic embodiment explained in detail. In the drawing shows: Fig. 1 is a circuit diagram of the power supply, Fig. 2 is a side view (partly section) of a clamp, Fig. 3 is a plan view of both clamps, Fig. 4 shows a vertical section along the line 4-4 in FIG. 2 through the pressure piece.

Die beiden stumpf zu verbindenden, in den Klemmzangen 20 eingespannten Drahtenden 8 und 9 werden über den Speisetrafo 18/19 mit Spannung versorgt. Die Klemmzangen 20 sind unmittelbar mit der Sekundärseite 19 des Trafos verbunden, während auf der Primärseite 18 ein Wechselstromsteller 17 eingeschaltet ist, dem Steuerimpulse über einen Verstärker 16 zugeführt werden.The two to be butt jointed, clamped in the clamping tongs 20 Wire ends 8 and 9 are supplied with voltage via the supply transformer 18/19. the Clamping pliers 20 are directly connected to the secondary 19 of the transformer tied together, while on the primary side 18 an AC power controller 17 is turned on, the Control pulses are fed via an amplifier 16.

Die an den Drahtenden im Abstand am Ende anliegende Spannung U1st wird an den nicht am Stromfluß beteiligten Meßfühlern 11 abgegriffen und einem Effektivwertbildner 15 zugeleitet. Über eine Starttaste 12 und ein Zeitsteuergerät 13 wird für die Impulsdauer Ät über einen Sollwertgeber 14 die Spannung U5011 auf der Sekundärseite 19 des Trafos 18/19 eingeschaltet. Die Sollspannung ist nur in Abhängigkeit von Materialdaten zu ändern, da die Stromdichte bei einer für eine bestimmte Erwärmungstemperatur und einer vorgegebenen Impulsdauer konstanten Spannung unabhängig vom Querschnitt der zu verbindenden Enden ist.The voltage U1st applied to the wire ends at a distance from the end is tapped at the sensors 11 not involved in the current flow and an effective value generator 15 forwarded. A start button 12 and a time control device 13 are used for the pulse duration Ät via a setpoint generator 14, the voltage U5011 on the secondary side 19 of the transformer 18/19 switched on. The nominal tension is only dependent on material data to change because the current density is at a for a certain heating temperature and a predetermined pulse duration constant voltage regardless of the cross-section of the ends to be connected.

Jede Klemmzange 20 besteht aus einer Unterbacke 21 und einer Oberbacke 22 (Fig. 2). Die Unterbacke 21 ist an ihrer vorderen Kante mit einer Keilnut 23 zur Aufnahme eines der Drahtenden 8 oder 9 versehen und dient als Stromzuführung. Mit 24 ist die Verbindung zur Sekundärseite 19 des Speisetrafos 18/19 bezeichnet. Die Oberbacke 22 ist um den mit der Unterbacke fest verbundenen Lagerbock 25 schwenkbar.Each clamp 20 consists of a lower jaw 21 and an upper jaw 22 (Fig. 2). The lower jaw 21 is provided with a keyway 23 on its front edge to accommodate one of the wire ends 8 or 9 and serves as a power supply. The connection to the secondary side 19 of the feed transformer 18/19 is designated by 24. The upper jaw 22 can be pivoted about the bearing block 25 which is fixedly connected to the lower jaw.

An der Vorderseite der Oberbacke ist ein Anpreßstück 30 schwenkbar angeordnet. Dieses Anpreßstück ist über einen Dorn 31 in einer Isolierbuchse 27 der Oberbacke gelagert.A pressure piece 30 is pivotable on the front of the upper jaw arranged. This pressure piece is in an insulating bushing 27 via a mandrel 31 the upper jaw stored.

Der Dorn 31 ist mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffes mit der Isolierbuchse 27 fest verbunden. Das aus der Oberbacke frei herausragende Dornende 32 dient als Anschlußpunkt eines der Meßfühler 11. Die von dem metallischen Anpreßstück 30 von einem Drahtende abgegriffene Spannung wird über den Dorn 31 diesem Meßfühler 11 zugeleitet. Die Isolierbuchse 27 trennt dabei die die Meßspannung führenden Teile von den den Arbeitsstrom führenden Teilen.The mandrel 31 is attached to the insulating bushing with the aid of a suitable adhesive 27 firmly connected. The mandrel end 32 protruding freely from the upper jaw serves as a Connection point of one of the sensors 11. The of the metallic pressure piece 30 of The voltage tapped at one end of the wire is transmitted to this measuring sensor 11 via the mandrel 31 forwarded. The insulating bushing 27 separates the parts carrying the measuring voltage of the the working current leading parts.

Die in Fig. 3 dargestellte Draufsicht auf beide Elemmzangen läßt erkennen, daß an den Oberbacken 22 durch eine Ausnehmung 28 dafür gesorgt ist, daß die Dornenden 32 ohne BerUhrung mit den stromführenden Teilen aus den Oberbacken herausgeführt werden kennen.The top view of both pincer pliers shown in Fig. 3 shows that on the upper jaws 22 is ensured by a recess 28 that the mandrel ends 32 passed out of the upper jaws without touching the live parts will know.

Der in Fig. 4 dargestellte senkrechte Schnitt längs der Linie 4-4 der Figur 2 zeigt eine Vorrichtung, die dafür Sorge trägt, daß das schwenkbare Anpreßstück nur um kleine Winkel von etwa 50 schwenkbar ist. Zu diesem Zweck ist in dem Dorn 31 eine Quernut 33 eingefräst, in die ein sich über die Breite des Anpreßstückes erstreckender Zylinderstift 34 eingreift. Der Zylinderstift 34 ist in dem Anpreßstück 30 so eingebracht, daß seine Unterseite etwas oberhalb des Grundes der Quernut sich befindet. Bei einer Schwenkung des Anpreßstückes 30 um den Dorn 31 begrenzt der Zylinderstift 34 durch Anschlagen auf dem Grund der Quernut diese Schwenkbewegungen.The vertical section shown in Fig. 4 along the line 4-4 FIG. 2 shows a device which ensures that the pivotable pressure piece can only be swiveled through small angles of about 50. For this purpose is in the thorn 31 milled a transverse groove 33 into which a across the width of the pressure piece extending cylinder pin 34 engages. The cylinder pin 34 is in the pressure piece 30 introduced so that its underside is slightly above the bottom of the transverse groove is located. When the pressure piece 30 is pivoted about the mandrel 31, the limit Cylindrical pin 34 by striking on the bottom of the transverse groove these pivoting movements.

4 Figuren 4 Ansprüche4 figures 4 claims

Claims

Claims 2 method for connecting butt butt against each other Ends of strand-like metallic material of the same cross-section by electric welding or brazing, in which the ends to be connected are tightly opposed in clamping pliers be clamped and the two ends to be connected in their at the same time the power supply causing clamping pliers are arranged exactly symmetrically, both ends during the connection process by means of a spring force proportional to the cross section are pressed against each other and the supply of the required for the connection process, the amount of energy proportional to the cross-section takes place in a short period of time, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the two ends to be connected (8, 9) via the current-supplying clamping tongs (20) by means of a control circuit (12 to 17) kept constant voltage is fed through the sensor (11) is checked, which do not participate in the current flow.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h -n e t that clamp pliers (20) for the power supply are provided whose jaws (21, 22, 30) are insulated from one another and provided with measuring sensors (11).

3. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that one of the jaws (21, 22) of the clamping tongs (20), preferably the upper jaw (22), provided on the front with a pivotable pressure piece (30) is.

4. Apparatus according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that only the pivotable pressure piece (30) relative to the other parts the jaw (21, 22) is arranged in an electrically insulated manner.