DE2835750C2

DE2835750C2 - Verfahren zum elektrischen Widerstands-Schweißen oder - Löten mit Messung der Elektrodentemperatur

Info

Publication number: DE2835750C2
Application number: DE19782835750
Authority: DE
Inventors: Dietmar 8000 München Siegmund
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1978-08-16
Filing date: 1978-08-16
Publication date: 1982-02-25
Also published as: DE2835750A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Widerstands-Schweißen oder -Löten, wobei die Elektroden mit vorbestimmter Kraft sowie für eine vorbestimmte Zeit gegen die zu verbindenden Werkstücke gedrückt werden und die Elektrodentemperatur gemessen und in Abhängigkeit vom Meßwert die Größe der elektrischen Energiezufuhr verändert wird. Derartige Verfahren sind durch die US PS 21 04 749.23 54 '90 bzw. 33 09 494 bekannt.

Beim Widerstandsschweißen von gutwärmeleitenden Materialien mit niedrigwär'meleiundem Elektrodenmaterial, wie z. B. mit Elektroden aus Molybdän oder Wolfram hat die Ausgangstemper. :ur der Elektroden insbesondere zu Beginn der Schweißung einen wesentlichen Einflaß auf die Endtemperatur der Elektroden, damit auch auf die Temperatur an der Kontaktstelle zwischen Elektrode und den Werkstücken und damit auch auf das Schweißergebnis. Insbesondere beim Punktschweißen von Wicklungsdrähten von Kollektoren an Kollektorlamellen, wobei sowohl der Wicklungs draht als auch die Kollektorlamelle aus Kupfer besteht, wird eine Schweißung /wischen diesen beiden Bauteilen primär dadurch erreicht, daß die Elektrodenspitzen sich an der Kontaktstelle mit dem Werkstück auf eine hohe Temperatur (rot- bis weißglühend) erhitzen und dadurch Wärme zur Unterstützung der Schweißung den /u verbindenden Werkstücken zugeführt wird. Dabei ist in diesem besonderen Anwendungsfall die Elektrode aus Wolfram gefertigt, was den Vorteil einer relativ hohen Wärmebelastung, aber den Nachteil einer geringen Wärmeableitung hat. Somit wird die während einer Schweißung in den Elektroden erzeugte und dort gespeicherte restliche Wärmemenge zu der für die foig^de .Schweißung zugeführten Wärmemenge addiert. Infolgedessen, daß die pro Schweißung aufgrund der mittels Phasenanschnitt zugeführten elektrischen Energie und die dadurch erzeugte Wärmemenge konstant ist. ergeben sich je nach Abkühlungsgrad der Elektrode, also abhängig von der Pausenzeit zwischen den Schweißürigeri, unterschiedliche Schweißefgebriisse,

Dieser Nachteil kann dadurch vermieden werden, daß die Pausen zwischen den Schweißungen derart groß gewählt Werden, daß stets sichergestellt ist, daß zu Beginn einer Schweißung die gleiche Temperatur an den Elektroden vorhanden ist. Eine derartige Arbeils*

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weise ist jedoch im Hinblick auf die Ausnutzung der zugeführten elektrischen Energie sowie der Wirtschaftlichkeit ungünstig. Gleiche Verhältnisse sind beim Widerstandslöten gegeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auch bei den unterschiedlichsten. Pausenzeiten stets gleichbleibende Ergebnisse erreichbar -ind.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß zunächst die Elektrodentemperatur vor Beginn einer Schweißung bzw. Lötung gemessen und dann in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur die elektrische Energiezufuhr für diese Schweißung bzw. Lötung eingestellt wird. Damit wird durch die Erfindung eine elektrodenterrperaturabhängige Kompensation der zugeführten, eine Erwärmung der Elektroden bewirkenden elektrischen Energb. vorgenommen. Mit der Erfindung wird es vorteilhaft möglich. Schweißungen hintereinander vorzunehmen, wobei der Pausenabstand zwischen den Schweißungen unter schiedlich und beliebig klein bzw. groß sein kann. In jedem Fall erfolgt bei der Erfindung eine Berücksichtigung der in der Elektrode noch von der vorhergehenden Schweißung gespeicherten Restwärme, so daß je nach Größe dieser Restwärme eine kleinere b/w. größere elektrische Energie len Elektroden und den Werkstükken zugeführt wird. Vorteilhaft ist es dabei, die Energiezufuhr mittels Phasenanschnittssteuerung zu verändern.

In der nachfolgenden Beschreibung wird anhand der Zeichnung F i g. 1 und 2 jowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie das Verfahren selbst näher erläutert.

In der Fig. 1 ist eine Widerstandsschweißmaschinc. in diesem Fall eine an sich bekannte Widerstandspunkt schweißmaschine üblicher Bauart mit 10 bezeichnet. Die Maschine 10 weist Elektroden P 12 auf. /wischen denen die /u verschweißenden Werkstücke 13 und 14 vorgesehen sind. Dabei werden über nicht näher dargestellte Einrichtungen die Elektroden 11,12 für eine vorbestimmte Zeit und mit einer vorbestimmten Kraft gegeneinander und damit auch gegen die Werkstucke 13 und 14 gedrückt. Die Elektroden 11, 12 sind beim Ausführungsbeispiel aus einem schlechtwärmeleitenden Material gefertigt und /war in diesem Fall aus Wolfram Eine nicht näher veranschaulichte Kühleinrichtung dient zum Kühlen der Elextroden 11 und 12.

Die Widerstandspunktschweilimaschine 10 weist dariiberhinaus eine Srhweißstrom- Phasenanschnittsteuerung bekannter Bauart auf. die schematisch dargestellt und mit 15 bezeichnet ist. An mindestens einer der Elektroden U b/w. 12. beim Ausführungsbeispiel ist es die Elektrode II. ist ein Temperaturfühler vorgesehen, welcher bevor/gt als Temperaturabhängiger V.iderstand 16 ausgebildet ist. Mittels dieses Widerstandes 16 kann vor Beginn einer Schweiliung die Elektrodentemperatur gemessen und der entstehende elektrische Meßwert nach entsprechender Umformung in einer Signalvorrichtung 17 als Korrektur-ZKompensatiohswert der Schweißströrfi-Phasenanschnittstcucrung 15 zugeführt werden, Die Signalvorrichtung 17 besteht im wesentlichen aus einem Netzteil 18, einem Nullspannungsdiskriminatör 19, einem Sägezahngenerator 20, einem Temperaturerfassungsteil 21 und einem Rechteck-Impulsformer 22, Dabei wird die Signalvorrichtung 17 durch das Netzteil 18, bestehend aus dem

Transformator 23, Gleichrichter 24, Kondensator 25 und Spannungsregler 26, mit Strom versorgt. In einem Verstärker 27 des Nullspannungsdiskriminators 19 wird jeweils ein kurzer Impuls zur Zeit des Netzspannungsnulldurchganges erzeugt. Der als Integrator geschaltete Verstärker 28 des Sägezahngenerators wird durch diesen kurzen Impuls mit Hilfe des Transistors 29 auf eine durch einen Spannungsteiler 30 und 31 bestimmte Spannung gesetzt. Danach fällt diese Spannung kontinuierlich mit der durch Widerstand 32 und m. Kondensator 33 bestimmten Zeitkonstante ab.

Der temperaturabhängige Widerstand 16 ist. wie das Ausführungsbeispiel zeigt, mit einem Widerstand 34 als Spannungsteiler geschallet. Die Spannung zwischen dem Widerstand 16 und dem Widerstand 3.4 ist somit temperaturabhängig und wird in einem Verstärker 35 des Rechteckimpulsformers 22 mit der abfallenden Spannung vom Verstärker 28 des Sägezahngenerators 20 verglichen. Im Schnittpunkt beider Spannungen wird ein Transistor 36 durchgesteuert. Dieser Transistor ist in Reihe geschaltet mit dem nicht näner dargestellten zeitbestimmenden Teil für den Phasenanschr U 15 der Schweißmaschine 10. Mit dem im Temperaturerfassungsteil 21 vorgesehenen Widerstand 37 kann die Wirkung des temperaturabhängigen Widerstandes 16 _>. abgeschwächt und somit an die Verhältnisse der jeweiligen Schweißaufgabe angepaßt werden. |e nach Größe der Elektrodentemperatur wird damit das Ausgangssignal des Transistors 36 verändert und als Zeitkorrektursignal der Phasenanschnittsteuerung 15 n> zugeführt. Durch dieses temperaturproportionale Zeitsignal wird dann der Zündzeitpunkt für jede WechselStromhalbwelle verzögert und damit den Elektrodendureh die Phasenanschnittsteuerung 15 eine kleinere Energie zugeführt, als eigentlich auf Grund der Einstellung der Phasenanschnittsteuerung den Elektroden und den Werkstücken zugeführt würde.

Bevorzugt wird der temperaturabhängige Widerstand als NTC-Widerstand ausgebildet. Es können jedoch auch Thermoelemente oder PTC-Widerstände oder andere temperaturabhängige Bauteile Anwendung finden. Auch ist es möglich, anstelle des vorgesehenen Feldeffekt-Transistors 35 andere Halbleiter-Bauelemente einzusetzen.

Wie Fig. 2 zeigt, ist der Widerstand 16 in einer Klemmvorrichtung 40 aus Messing angeordnet, die über Durchgangsbohrung 41 und Spannschraube 42 an der Schweißelektrode 11 anklemmbar ist. Der Widerstand 16 ist dabei möglichst nahe der Elektrode 11 in einer Ausnehmung 43 befestigt, beispielsweise vergossen. Die Anschlußleitung ist mit 44 bezeichnet.

Die Befestigung des Temperaturfühlers an der Elektrode kann dabei in verschiedener Art und Weise erfolgen. Wtsentlich ist dabei, daß eine möglichst große Berührungsfläche zwischen Elektrode und temperaturempfindlicher Fläche des Temperaturfühlers vo-gesehen wird und darüberhinaus der Luftspalt zwischen Temperaturfühler und Elektrode so klein wie möglich ist.

Der Signalteil 17 kann in seiner Gesamtheit in einem separaten Gehäuse als Zusatzsteuerung oder in integrierter Bauwe se innerhalb des Gehäuses der Phasenanschnittsteuerung 15 vorgesehen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrischen Widerstands-Schweißen oder -Löten wobei die Elektroden mit vorbestimmter Kraft sowie für eine vorbestimmte Zeit gegen die zu verbindenden Werkstücke gedrückt werden und ferner die Elektrodentemperatur gemessen und in Abhängigkeit von dem Meßwert die Größe der elektrischen Energiezufuhr verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Elektrodentemperatur vor Beginn einer Schweißung bzw. Lötung gemessen und dann in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur die elektrische Energiezufuhr für diese Schweißung bzw. Lötung eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr mittels Phasenanschnittssteuerung verändert wird.