DE489012C - Selbsttaetige elektrische Abbrennschweissmaschine - Google Patents

Description

Bei dem Abbrennverfahren, das mit der Stumpfschweißmaschine ausgeführt wird, bringt der Arbeiter die Werkstücke zur Berührung, zieht den Lichtbogen und erhält ihn durch Regelung der Weite der Schweißfuge so lange als möglich; nach dem Erlöschen des Lichtbogens bringt er die Werkstückteile wieder zur Berührung und zieht einen neuen Bogen; dieses Spiel wird unter Beobachtung der Schweißstelle so lange wiederholt, bis die Unebenheiten der miteinander zu verschweißenden Enden der Werkstückteile verschwunden sind, was sich durch ein Ruhigwerden des Lichtbogens kundgibt. Gewöhnlich wird dann der Lichtbogen eine Zeitlang stehengelassen, um die erforderliche gleichmäßige Schweißwärme zu erreichen. Hierauf werden die Werkstückteile rasch zusammengestaucht unter gleichzeitiger Abschaltung des Stromes.

ao Durch die Erfindung soll eine selbsttätig wirkende Maschine zur Ausübung dieses Verfahrens geschaffen werden.

Abbrennschweißmaschinen, die den letzten Schritt des Schweißvorganges selbsttätig ausführen, sind bekannt. Die einfache Stumpfschweißmaschine, die auch für das Abbrennverfahren verwendet wird, ist gewöhnlich mit einer Vorrichtung ausgestattet, die beim Stauchschub selbsttätig den Schweißstrom abschaltet.

Es ist auch eine Stumpfschweißmaschine zum Anschweißen eines Stiftes an eine Platte bekannt geworden, welche alle Schritte eines Schweißvorganges selbsttätig ausführt. Dieser Schweißvorgang enthält aber nicht das Abbrennen, das dazu dient, die Schweißflächen der Werkstückteile zu glätten und zwischen ihnen einen überall gleich weiten Spalt herzustellen, und das stets längere Zeit in Anspruch nimmt. Die geringe Ausdehnung der Stirnfläche des anzuschweißenden Stiftes bewirkt, daß die Erhitzung dieses Stiftes und der ihm gegenüberliegenden Plattenstelle momentan eintritt, und darum werden bei der bekannten Maschine die einzelnen Schritte des Schweißvorganges schlagartig in starrer zeitlicher Ordnung mittels eines Zeitlaufwerkes aneinandergereiht.

Im Gegensatz hierzu ist bei der Maschine, die den Gegenstand der Erfindung bildet, das Hauptaugenmerk darauf gerichtet, das Abbrennen, welches bei Werkstücken mit großen Schweißquerschnitten angewendet wird, selbsttätig auszuführen, zwischen den übrigen Schritten des Verfahrens, nämlich dem Zünden des Lichtbogens, dem Stauchschub und der Abschaltung des Schweißstromes, die, wie bei der zuletzt genannten bekannten Maschine, ebenfalls selbsttätig ausgeführt werden.

Nach der Erfindung erhält die Maschine ein Nachschubwerk, das nach Art eines Bogenlampenregelwerkes ausgeführt ist, und eine als Meßlehre bezeichnete Vorrichtung zur Auslösung des Stauchschubes, die mit dem Erhitzungswerk und dem Nachschubwerk der Maschine so verbunden wird, daß die Glieder der Meßlehre durch ihre Bewegung gegenein-

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ander den fortschreitenden Abbrand des Werkstückes abbilden und bei einer bestimmten Relativlage, die dem erforderlichen Gesamtabbrand des Werkstückes entspricht, das Nachschubwerk für die Ausführung des Stauchschubes umschalten.

Das Regelwerk einer Bogenlampe ist bekanntlich so beschaffen, daß es bei Einschaltung der Lampe den Lichtbogen zündet und ihn bei jedem Erlöschen durch Zusammenführen und Auseinanderziehen der Kohlen wiederzündet. Das gleiche Verhalten wird bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Schweißmaschine mit wesentlich denselben Hilfsmitteln erreicht, insbesondere mit einem Relais, das von wenigstens einer der elektrischen Größen des Schweißstromkreises beeinflußt wird.

Ein solches Nachschubwerk erteilt dem beweglichen Werkstückteil jeweils nur den Impuls, der dem augenblicklichen Zustand des Werkstückes und des Lichtbogens angemessen ist. Die Schweißung geht darum verhältnismäßig ruhig, dazu rasch und ohne Verschwendung elektrischer Energie vonstatten.

Eine Beeinflussung des Nachschubwerkes durch den Schweißstrom findet sich auch bei einer bekannten Abbrennschweißmaschine mit Handantrieb. Hier ist zwischen den Handhebel und den beweglichen Werkstückteil ein vom Schweißstrom durchflossener Magnet und ein Federwerk eingesetzt. Diese Einrichtung soll nach Art eines Neefsehen Hammers wirken, eine schnelle periodische Berührung und Trennung der Werkstückteile herbeiführen und durch den Anschlag, den der pendelnde Werkstückteil an dem feststehenden Werkstückteil findet, dem Arbeiter die Einstellung des beweglichen Werkstückteiles erleichtern. Die Maschine arbeitet also nicht selbsttätig. Das Pendeln des beweglichen Werkstückteiles um die Mittellage, in der er eigentlich gehalten werden sollte, wirkt ungünstig auf den Energieverbrauch und bringt zudem Gefahr durch Spannungserhöhung im Primärkreis des Schweißtransformators.

Die als Meßlehre bezeichnete Vorrichtung kann eine Längenmeßlehre sein, von deren Gliedern jedes mit einem der Spannböcke für die Werkstückteile gekuppelt ist. Die beiden Glieder werden so eingestellt, daß sie bei der ersten Berührung der Werkstückteile eine bestimmte Entfernung voneinander haben, die sie dann bis zu ihrer die beabsichtigte Wirkung auslösenden Berührung verringern, wenn der Abbrand die zulässige Gesamtlänge erreicht hat.

Für die mittelbare Messung der Abbrand-

länge können Meßlehren verschiedener Art verwendet werden. Da unter Berücksichtigung der Beschaffenheit des Werkstückes und der angewendeten Schweißleistung auch die Zeit, die der Schweißvorgang bis zur' Erreichung des Gesamtabbrandes beansprucht, ein Maß für die Länge dieses Abbrandes ist, da das gleiche für die elektrische Energie gilt, die für den Schweißvorgang in der Maschine oder auch nur in ihrem Sekundärkreis verbraucht wird, ebenso für die Temperatur oder für die Wärmemenge, die ein der Einwirkung der Schweißwärme ausgesetzter Körper annimmt, so können Meßlehren verwendet werden, deren Glieder durch einen mit der Maschine verbundenen Elektrizitätszähler oder durch ein thermometrisches oder kalorimetrisches, der Schweißwärme ausgesetztes Getriebe gegeneinanderbewegt werden.

Die Erfindung soll durch das auf der Zeichnung dargestellte Schaltbild einer Schweißmaschine erläutert werden, deren Nachschubwerk nach Art des Regelwerkes einer Motorbogenlampe gebaut und mit einer Längenmeßlehre ausgerüstet ist.

R, S, T sind die drei Leitungen eines Drehstromnetzes. An die Leitungen S und T ist über den Schalter 1 die Primärwicklung 2 des Schweißtransformators angeschlossen. Mit der Sekundärwicklung 3 sind die Spannböcke 4 und 5 für die beiden Werkstückteile 6 und 7 verbunden. Von diesen Böcken ist der eine, 4, fest mit dem durch den Flächenzug 8 angedeuteten Maschinengestell verbunden. Der andere ist auf dem Gestell verschiebbar. Diese Verschiebung bewirkt der Drehstrommotor 9 mittels der Schnecke 10, des Schneckenrades 11 und der Schraubenspindel 12, die mit dem Bock 5 fest verbunden ist. Das Muttergewinde sitzt in der Nabe des Schneckenrades 11, das durch die Gestellteile 13, 14 gegen Verschiebung in der Längsrichtung der Spindel 12 gesichert ist.

Der Drehstrommotor 9, der einen Kurzschlußläufer hat, wird aus dem Netz gespeist. Die Speiseleitung 15 ist von der Netzleitung S unmittelbar zu einer Klemme des Motors geführt. Die Speiseleitungen 16,17 sind über den Ausschalter 18 und den Umschalter 19 mit den beiden anderen Klemmen des Motors so verbunden, daß sie durch Öffnen des Schalters 18 unterbrochen, durch Umlegen des Umschalters 19 aber abwechselnd an jede der beiden zugehörigen Motorklemmen gelegt werden können, um die Drehrichtung des Motors umzukehren.

Der Umschalter 19 wird betätigt durch das Spannungsrelais 20. Seine Spule ist durch die Leitung 21, den regelbaren Widerstand 22 und die Leitung 23 mit dem Spannbock 4, durch die Leitung 24 mit dem Spannbock 5 verbunden. Sie wird also durch die Spannung zwischen den beiden Werkstückteilen 6 und 7 erregt. Der Umschalter 19, das Relais 20 und

die Verbindung des Motors 9 mit dem Drehstromnetz sind so ausgeführt, daß der Motor * den Spannbock 5 von dem Spannbock 4 entfernt, wenn das Relais 20 stromlos ist, dagegen die Spannböcke, zusammenführt, wenn das Relais erregt ist und den beweglichen Teil des Umschalters 19 gegen die oberen Kontakte zieht.

Die Maschine wird mittels des Druckknopfes 25, der die beiden Schalter 26 und 27 betätigt, in Gang gesetzt. Der Schalter 26 liegt in Reihe mit der Leitung 28, der Leitung 29, dem Schalter 30, der Leitung 31, der Schalterspule 32 des Schalters 1 und der Leitung 33 zwischen den Netzleitungen S und T. Der Schalter 27 liegt in Reihe mit der Leitung 28, der Leitung 34, dem Schalter 35, der Leitung 36, der Spule 18'¹ des Schalters 18 und der Leitung 37 zwischen den Netzleitungen S und T. Von der Leitung 36 ist über den Druckknopfschalter 38 die Leitung 39 abgezweigt, die zur Netzleitung S führt. Von der Leitung 28 führt ein Stromweg über die Haltespule 40 des Druckknopfschalters 25, die Leitung 41, einen Druckknopfschalter 42, die Leitung 43 und den Schalter 44, der mit dem Schalter 1 verbunden ist, zur Leitung 33 und Netzleitung T.

Bei Betätigung des Druckknopfes 25 werden, wenn die Schalter 30,35 und 42 geschlossen sind und der Schalter 38 offen ist, zunächst durch die Wirkung der Spulen 32 und x8^a die Schalter 1, 44 und 18 geschlossen. Durch den Schalter 44 wird die Haltespule 40 des Druckknopfschalters 25 eingeschaltet, so daß dieser Schalter auch nach dem Abnehmen des Fingers geschlossen bleibt. Der Transformator erhält nun über den geschlossenen Schalter 1, der Motor über den geschlossenen Schalter 18 und den Umschalter 19 Strom. Wenn die Werkstückteile 6, 7 sich nicht schon berühren, so wirkt auf das Relais 20 die sekundäre Leerlaufspannung des Transformators, der bewegliche Teil des Schalters 19 berührt die oberen Kontakte, und der Motor 9 ist auf Zusammen-

+5 lauf der Spannböcke 4, 5 geschaltet. Wenn die Werkstückteile sich dann berühren, so geht die Spannung am Relais 20 auf einen sehr kleinen Wert zurück. Das Relais läßt seinen Anker los und steuert dadurch den Motor 9 um.

Der Motor kann für sich durch Schließen des Schalters 38, das die Spule ΐ8^ιί stromlos macht und die Öffnung des Schalters 18 bewirkt, angelassen werden. Der Motor und der Transformator können durch Niederdrücken des Druckknopfes 42, das die Haltespule 40 des Druckknopfschalters 25 stromlos macht, vom Netz abgeschaltet werden.

Mittels des Vorwiderstandes 22 wird die Empfindlichkeit des Relais 20 so eingestellt, daß bei erreichter, genügend großer Erwärmung der Werkstücke ein dauerndes Abbrennen durch langsamen Vorschub des Spannbockes 5 eintritt. Die Spannung bei beruhigtem Lichtbogen ist wegen der inzwischen eingetretenen Erhitzung des Werkstückes höher als die Spannung, die bei der ersten Berührung der kalten Werkstückteile eintritt; sie ist aber niedriger als die Leerlauf spannung. Der Anker des Relais 20 pendelt bei der Spannung des beruhigten Lichtbogens zwischen seinen Endlagen hin und her unter Bevorzugung der oberen Endlage, mit der Folge, daß aus den wechselnden Impulsen des Motors 9 eine langsame Vorschubbewegung resultiert.

Für die Umschaltung des Nachschubwerkes zum Stauchschub ist die Längenmeßlehre 45 angeordnet. Das eine ihrer Glieder ist die Kontaktscheibe 46, die auf der Verlängerung 47 der Schraubenspindel 12 sitzt, also mit dem verschiebbaren Spannbock 5 gekuppelt ist. Das zweite Glied ist das Kontaktpaar 48, das an dem Gestellteil 49 befestigt, also mit dem festliegenden Spannbock 4 gekuppelt ist. Die Kontaktscheibe 46 stützt sich gegen den Bund 50 der Stange 47. Sie wird an den Bund gedrückt durch die Feder 51, die ihr Widerlager an dem Bund 52 derselben Stange hat.

Die Vorrichtung 53 zur Abschaltung der Maschine nach erfolgter Stauchung, zu der die Schalter 30 und 35 gehören, ist folgendermaßen ausgeführt.

Auf der Stange 47 sitzt die Scheibe 54, die die beweglichen Teile 55 und 56 der Schalter 30 und 35 trägt. Sie wird durch die Feder 57, die sich gegen den Bund 58 der Stange 47 stützt, gegen die am Gestellteil 59 festliegenden Schalterkontakte gedrückt. Auf der Stange 47 ist der Stellring 60 angebracht. Er hebt die Scheibe 54 von den Kontakten ab, wenn er durch Verschiebung des Spannbockes 5 mit der Scheibe in Berührung kommt.

Der Abstand zwischen der Kontaktscheibe 46 und dem Kontaktpaar 48 wird bei der ersten stromlosen Berührung der Werkstückteile 6, 7 auf die Länge des Gesamtabbrandes eingestellt. Die Vorrichtung45 wirkt folgendermaßen: Wenn der Spannbock 5 so weit verschoben ist, daß die Kontaktteile 46 und 48 sich berühren, so wird der Vorwiderstand 22 des Relais 20 no kurzgeschlossen. Hierdurch wird die Erregung des Relais 20 so verstärkt, daß der Anker nicht mehr pendelt, sondern den beweglichen Teil des Umschalters 19 dauernd an die oberen Kontakte legt und den Motor 9 auf Vorwärtslauf zur Ausführung des Stauchschubes schaltet.

Die Vorrichtung 53 ist so eingestellt, daß die Scheibe 54 in dem Augenblick, in dem die Stauchung das gehörige Maß erreicht hat, 12a durch den Stellring 60 von den Kontakten der Schalter 30 und 35 abgehoben wird, damit die

Maschine vom Netz abschaltet und die Schweißung beendet.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsttätige elektrische Abbrennschweißmaschine mit einer Vorrichtung, die nach Erhitzung des Werkstückes bis zur Schweißbarkeit selbsttätig den Stauchschub des Nachschubwerkes und die Abschaltung des Schweißstromes bewirkt und dadurch den Schweißvorgang beendet, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachschubwerk nach Art eines Bogenlampenregelwerkes ausgeführt und die den Stauchschub auslösende Vorrichtung eine Meßlehre ist) deren Glieder durch ihre Bewegung gegeneinander den fortschreitenden Abbrand des Werkstückes abbilden und bei einer bestimmten, dem erforderlichen Gesamtabbrand entsprechenden Relativlage eine Umschaltung des Nachschubwerkes für den Stauchschub bewirken.
2. 2. Schweißmaschine nach Anspruch 1, * gekennzeichnet durch eine Längenmeßlehre (45), deren Glieder (46, 48) je mit einem der Spannböcke (5, 4) gekuppelt sind.
3. 3. Schweißmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Meßlehre, deren Glieder durch ein Zeitlaufwerk gegeneinanderbewegt werden.
4. 4. Schweißmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Meßlehre, deren Glieder durch einen mit der Maschine verbundenen Elektrizitätszähler gegeneinanderbewegt werden.
5. 5. Schweißmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Meßlehre mit einem thermometrischen oder kalorimetrischen Getriebe, das der Einwirkung der Schweißwärme ausgesetzt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen