DE2835750C2

DE2835750C2 - Process for electrical resistance welding or soldering with measurement of the electrode temperature

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.The present invention relates to a method for electrical resistance welding or soldering, wherein the electrodes are pressed with a predetermined force and for a predetermined time against the workpieces to be connected and the electrode temperature is measured and the size of the electrical energy supply is changed as a function of the measured value. Such processes are known from US PS 21 04 749. 23 54 '90 and 33 09 494.

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, When resistance welding materials with good thermal conductivity with low heat conductivity and electrode material, such as B. with electrodes made of molybdenum or tungsten has the starting temper. : ur the electrodes In particular at the beginning of the welding process, a significant influence on the final temperature of the electrodes, thus also on the temperature at the contact point between the electrode and the workpieces and thus also on the welding result. Especially when spot welding collector winding wires on collector lamellas, whereby both the winding wire and the collector lamella are made of copper, a weld / wipe between these two components is primarily achieved by the electrode tips heat to a high temperature (red to incandescent) at the point of contact with the workpiece and thereby Heat to support the weld is supplied to the / u connecting workpieces. In In this particular application the electrode is made of tungsten, which has the advantage of a relatively high Heat load, but has the disadvantage of poor heat dissipation. Thus, the during a Welding generated in the electrodes and stored there remaining amount of heat to that for the foig ^ de. Amount of heat added to the weld. As a result of that due to the pro weld the electrical energy supplied by means of phase control and the amount of heat generated by it is constant. result depending on the degree of cooling of the electrode, i.e. depending on the pause time between the welders, different perspectives,

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*This disadvantage can be avoided by making the pauses between the welds so large Be chosen that it is always ensured that to Start of a weld at the same temperature the electrodes. Such a work

ll)ll)

weise ist jedoch im Hinblick auf die Ausnutzung der zugeführten elektrischen Energie sowie der Wirtschaftlichkeit ungünstig. Gleiche Verhältnisse sind beim Widerstandslöten gegeben.However, it is wise with regard to the utilization of the electrical energy supplied and economic efficiency unfavorable. The same conditions apply to resistance soldering.

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.The object of the present invention is therefore to avoid the above-mentioned disadvantages and a Process of the type mentioned in such a way that even with the most diverse. Break times consistently consistent results are achievable.

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.This object is achieved according to the present invention in that first the electrode temperature measured before the start of a weld or soldering and then depending on the measured Temperature, the electrical energy supply for this weld or soldering is set. So that will by the invention an electrode temperature-dependent compensation of the supplied, a heating of the Electrodes cause electrical energy. performed. With the invention it is advantageously possible. To make welds one after the other, with the The interval between the welds can be different and arbitrarily small or large. In In each case, the invention takes into account that in the electrode from the previous one Welding stored residual heat, so that depending on the size of this residual heat, a smaller b / w. bigger electrical energy len electrodes and the work pieces is supplied. It is advantageous to use the To change the energy supply by means of phase control.

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 the following description, with reference to the drawing F i g. 1 and 2 jowie with reference to others advantageous embodiments a device for performing the method according to the invention and the procedure itself explained in more detail.

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.In Fig. 1 is a resistance welding machine. In this case, a conventional type of resistance point welding machine known per se is denoted by 10. the Machine 10 has electrodes P 12. / wipe those / u welded workpieces 13 and 14 are provided. The electrodes 11, 12 for a predetermined time and with a predetermined force against each other and thus also against the work pieces 13 and 14 pressed. In the exemplary embodiment, the electrodes 11, 12 are made of a poorly thermally conductive one Material made and / in this case was made of tungsten. A cooling device, which is not illustrated in detail, is used for cooling the eletrodes 11 and 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 demThe resistance point welding machine 10 has In addition, a welding current phase control known design. which is shown schematically and denoted by 15. At least one of the electrodes U b / w. 12. In the exemplary embodiment, it is the electrode II. Is a temperature sensor provided, which is designed as a temperature-dependent resistor 16 before / gt. By means of this Resistance 16 can before the start of a welding Electrode temperature measured and the resulting electrical measured value after corresponding transformation in a signal device 17 as a correction compensation value the welding disturbance phase control 15 are fed, the signal device 17 consists essentially of a power supply unit 18, a zero voltage discriminator 19, a sawtooth generator 20, a temperature detection part 21 and a square-wave pulse shaper 22, the signal device 17 through the power supply unit 18, consisting of the

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.Transformer 23, rectifier 24, capacitor 25 and voltage regulator 26 are supplied with power. In one Amplifier 27 of zero voltage discriminator 19 is a short pulse at the time of the mains voltage zero crossing generated. The amplifier 28 of the sawtooth generator connected as an integrator is through this short pulse with the help of the transistor 29 to a determined by a voltage divider 30 and 31 Suspense set. Thereafter, this voltage drops continuously with that through resistor 32 and m. Capacitor 33 from a certain time constant.

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.The temperature-dependent resistor 16 is. As the embodiment shows, a resistor 34 is used as a voltage divider. The voltage between the resistor 16 and the resistor 3.4 is therefore temperature-dependent and is compared in an amplifier 35 of the square-wave pulse shaper 22 with the falling voltage from the amplifier 28 of the sawtooth generator 20. A transistor 36 is turned on at the intersection of the two voltages. This transistor is connected in series with the time-determining part (not shown in more detail) for the phase control U 15 of the welding machine 10. With the resistor 37 provided in the temperature detection part 21, the effect of the temperature-dependent resistor 16 _>. weakened and thus adapted to the conditions of the respective welding task. Depending on the size of the electrode temperature, the output signal of the transistor 36 is thus changed and fed as a time correction signal to the phase control 15 n>. This temperature-proportional time signal then delays the ignition point for each alternating current half-wave and thus the phase control 15 supplies the electrodes with less energy than would actually be supplied to the electrodes and the workpieces due to the setting of the phase control.

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.The temperature-dependent resistor is preferably designed as an NTC resistor. It can however, thermocouples or PTC resistors or other temperature-dependent components are also used Find. It is also possible to use other semiconductor components instead of the field effect transistor 35 provided to use.

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.As shown in Fig. 2, the resistor 16 is in a Clamping device 40 arranged made of brass, the through hole 41 and clamping screw 42 on the Welding electrode 11 can be clamped. The resistance 16 is attached as close as possible to the electrode 11 in a recess 43, for example encapsulated. the Connection line is denoted by 44.

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.The attachment of the temperature sensor to the electrode can be done in various ways take place. It is essential that the largest possible contact area between the electrode and the temperature sensitive The surface of the temperature sensor is seen from above and the air gap between Temperature sensor and electrode is as small as possible.

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.The signal part 17 can in its entirety in a separate housing as an additional control or in integrated Bauwe se within the housing of the phase control 15 are provided.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method of electrical resistance welding or -soldering the electrodes with a predetermined force as well as for a predetermined Time are pressed against the workpieces to be connected and also the electrode temperature measured and depending on the measured value, the size of the electrical energy supply is changed, characterized in that first the electrode temperature before the start a weld or soldering measured and then depending on the measured temperature the electrical energy supply for this welding or soldering is adjusted.

2. The method according to claim 1, characterized in that the energy supply by means of phase control is changed.