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Widerstandsschweißeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen
zum Herstellen von Verbinidungen an Bauteilen mittels elektrischer Widerstands.schweißung.
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Mit der Erfindung wird bezweckt, Widerstandsschiweißein.richtungen,
zu schaffen:, welche besonders geeignet sind zur Herstellung langer Reihen. von
Verbindungsstellen an plattenförmigen Werkstücken, inisbesonidie-re Leichtmetallblechen.
Weiterhin wird bezweckt, eiine besonders einfache und in ihrem Aufbaubewegliche,
d. b.. weitgehend anpassungsfähige; Schweißeinrichtung zu schaffen, welche mit Vorteil
Anwendung finden, kanin, wenn es sich diavum handelt, Versteifungsprofile an, Blechbahnen,
vorzugsweise Le:ichtmetallblechbahnen, festzulegen. Diese Aufgabe tritt .insbesontdere
im Luftfahrzeugbau hervor. Es müssen. -auf diesem Gebiet verhältnismäßig dünne Leichtmetallhäute
mit verschieden gestalteten und veirschieden stanken Versteifungsprofileni verbunden
werden, um die Blechhäute selbsttragend zu ,machen. Die Verbindung solcher verhältnismäßig
dünnen Bleche untereinander und die Festlegung von Versteifungsprofilen an diesen
Blechen, wurde in letzter Zeit häufig mit Hilfe der elektrischen, Wideirstandsschweißung
durchgeführt. Die Anwendung der elektrischen Widerstamdsschweißung insbesondere
auf idem Gebiet des Luftfahrzeugbaues hat bereits zu verschiedenen Verbesserungen
geführt; indessen fehlt es noch immer an einer befriedigenden Einrichtung für die
Herstellung ganiver Verbindungsstellen:reihen. Es tritt aber auch nioch eine Sondieraufgabe
im Luftfahrzeughau hervor, für welche eine befriedigende Lösung noch nicht gefunden
wurde.. Diese Sonderaufgabe, liegt .darin: begründet, daß dieLuftfahrzeugbauteile
aus
aerodynamischen Gründen komplizierte Formen auf wei sen. Insbesondere die luß eren
dünnen Blechhäute, die, wie .ausgeführt, mit Versteifungsprofilen, zu versteifen
sind, haben Krümmungen, auf deren Verlauf es wesentlich ankommt und die bei der
Herstellung,der Verbindungsnähte oder bei der Festlegung der Versteifungsglieder
nicht verändert werden sollen.
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Man hat bisher vornehmlich das Augenmerk darauf gerichtet, für die
zu verbindenden: und zu versteifenden Bauteile Führungseinrichtungen auszubilrden,
welche einen besonders verwickelten Aufbau hatten, wenn Bauteile mit gekrümmtem
Verlauf gegenüber den. Schweißelektroden! konturgenau aeführt werden sollen.
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Die Erfindung löst die vorliegenden Aufgaben durch Verwendung einer
Einrichtung nach Art der bereits bekannten Widerstandsschweißeinrichtungen mit einer
Mehrzahl von unabhängig voneinander wirkenden, je aus einer Schweißelektrode und
einem Vorschubzylinder bestehenden Schweißaggregaten, deren Elektrodenvorschub und
Einschaltung mittels der an sich bekannten Programmsteuerung erfolgt. Gemäß (der
Erfindung sollen die Elektroden nicht nur die Sch@wei.ßverb,indung bewirken, sondern
auch verformend auf das Werkstück einwirken, wobei dieAndruckrichtung oder Elektroden
möglichst senkrecht zur Werkstückoberfläcbe, verlaufen soll. Um .dies zu erreichen,
ist gemäß Ader Erfindung vorgesehen, die aus Elektrode, un' Verschubzylinder bestehenden
Schweißaggregate gelenkig an den Elektrodenträgern zu lagern, weiterhin, die Schweißaggregate
in Richtunis der Länigser:streckung der Elektrodenträdger verschiebbar anzuordnen,
die Elektrod@enträger quer zu ihrer Längserstreckung verstellbar und schließlich
den Werkstückträger bähenverstellbar zu .gestalten. Dadurch ist :die Ausrichtung
der Elektrodenspitzen bei, unterschiedlichem Oberflächenverlauf des Werkstückes
senkrecht zu -diesem ermöglicht, @so @daß @die Elektroden in :der gewünschten Richtung
anrf die Werkstückoberfläche einwirken können. Nach erfolgtem Anpressen der Elektrodens:pitzen
an die Werkstückoberfläche und gegebenenfalls nach deren Verformung unter dem Druck
,der Elektrooden erfolgt die Stromneinschaltung zum Zweck der Schweißung unter Verwendung
der an .sich bekannten Programmsteuerung. Hierbei kann,die Reihenfolge der einzelnen
Schaltungen ibzw. Schweißun!gen ents,prechenddtdeen jeweiligen Erfordernissen unter
weitgehender Ausnutzung ges Schweißtransformators vorgenommen werden.
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Es soll also eine weitgehend selbsttätige Schweißung an vielen Punkten
erfolgen. Da sich hierbei unterschiedlich lange Stromwege für den Sekundärstrom
ergeben, würden an den einzelnen Schweißstellen unterschiedliche Stromdichten auftreten,
was den gleichmäßigen Ausfall der einzelnen Schweißungen in Frage stellen würde.
Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, die Leitungsquerschnitte für die einzelnen
Sekundärstromleitungen entsprechend dem Stromweg unterschiedlich zu gestalten bzw.
den einzelnen Schweißelektroden Regelwiderstände zur Erzielung gleichmäßiger Stromdichten
an ° der Schweißstelle zuzuordnen.
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Gemäß der Erfindung ist es ermöglicht worden, die Schweißeinrichtung
weitgehend selbsttätig und in bezug auf das Werkstück formbildend zu gestalten,
wobei der besondere Vorzug erzielt wird, daß die einzelnen Schweißverbindu gen gleichmäß
ig ausfallen. Mit der einmal eingestellten Schweißvorrichtung können beliebig viele
gleichartige Werkstücke nacheinander geschweißt werden. Der Übergang auf andere
Werkstückformen ist durch die .universelle Einstellmöglichkeit Ader Schweißaggregate
und ihrer Träger sowie durch die Höhenvers.tellbarkeit ;des Werkstückträgers ohne
weiteres möglich. Die .Schweißeinrichtung ersetzt also, eine Anzahl der bisher üblichem,
auf den Einzelfall abgestimmten Schweißeinrichtungen.
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Um reihenmäßige, Schweißungen mit einer Vielzahl von Elektroden an
Bauteilen mit gekrümmter Oberfläche ausführen zu können, wird; das Bauteil in bekannter
Weise auf eine der Krümmung entsprechende Unterlage (MaIle) gebracht, welche an
einen Pol ges Sekundärstromkreises angeschlossen ist und entweder selbst stromführend
ist oder stromführende Mittel besitzt. Radial zum Krümnnungsverlauf der Oberfläche
werden alsdann an den zu verschweißenden Stellen die Elektroden angeordnet, welche
mit großer Kraft an: den: Schweißstellen ,das Werkstück auf die Unterlage drücken
und .bei der leichten Verformbarkeit der vorwiegend -aus dünnem Leichtmetall bestehenden
Bauteile formgebend auf diese wirken. Dies ElektTodden,deren Anwendung in entsprechender
Zahl, erfolgt, dienen also. erfindungsgemäß zur mechanischen. Formgebung des Werk-Stuckes
vor der eigentlichen Schwei.ßung. Um diese Wirkung vorteilhaft. ausüben zu können,
sind. -die Elektroden an,dem gemeinsamen Träger verschiebbar angeordnet und darüber
hinaus mit Gelenken versehen. Diese Anordnung bietet den besonderen Vorteil, idaß
bei abweichenden Bauformen :des Werkstückes Anpassen der Elektroden durch entsprechende
Einstellung an dem gemeinschaftlichen Träger erfolgen kann und nicht für jede Bauform
ein besonderer Elektrodenträger .mit entsprechender Elektrodenanordnung vorhanden
zu sein braucht. Durch einen mit der Stromprogrammscheibe mechanisch gekuppelten
Kontakt wird die Schaltwalze für die Betätigung der Sekundärkontakte elektromagnetisch-
schrittweise gedreht. Der Magnet-kern der Kontaktwalzensteuerspüle besitzt eine
Schaltklinke, die .mit einem an. der Kontaktwalze festliegenden Schaltrad zusammenwirkt.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Schw-eißeinricbtung :dargestellt. Es zeigt Fig: i eine schematische Darstellung
der gesamten Widerstandsschweißeinricbtung, Fig.2 in Seitenansicht die Ausführung
einer Wi,de,rstandaschweißeinrichtun!g mit einer als Negativformdmalle ausgebildeten
Werkatückauflage, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-IIT der Fig. a mit Darstellung
einer Elektrodengruppe; mit
welcher zugleich zwei Verbindungen für
die Festlegung der beiden Flansche, z. B. eines Hutprofils, an einer Blechbahn herstellbar
sind.
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Indem Primärkreis des Transformators i sind als Schaltelemente die
steuerbaren Gas- oder Darnpfentladungsstrecken 2, 3 eingeschaltet, welche in der
üblichen Weise mit entgegengesetzter Durchlaßriehtung parallel geschaltet sind.
Die Steuerspannungen für diese Entladun.gs,strecke:n, die die Einschaltzeiten bzw.
die Zeiten der Stromlos.igkeit festlegen, werden von einer lichtelektrischen Schalteinrichtung
geliefert. Diese. Zeitsch.altereinrich:tung ist beim Ausführungsbeispiel nicht,
mit dargestellt, sondern nur der Hilfsstromkreisq, an welchen die Gitter 2a, 3a
der Hauptentladungsstnecken 2, 3 angelegt sind.
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5 ist der Hauptschalter, über welchen der Transformator i an ein Arbeitsstromnetz
gelegt ist. Der Hilfsstromkreis 4, an welchen die Zeitschaltereinrichtung zur Lieferung
der Steuerspannungen für die Hauptentladungsst.reaken 2, 3 !angeschlossen ist, ist
von einer fremden Spannungsquelle 7 abgezweigt. Ini dem Hilfsstromkreis 4 liegt
vor der Steuereinrichtung für die Hauptentladungsstrecken 2, 3 eine Schalteinrichtung
mit Zeitverzögerung 6. Dieser Zeitschalteinrichtung 6 ist in dem Hilfsstromkreis
4 ein Relais 8 vorgeschaltet, welches unmittelbar, bevor die Schalteinrichtung 6
zur Wirkung kommt, die Vorsteuerungen der Schweißelektroden (Anpreßdruck, Schließen
des sekundären Stromkreises), wie weiter unten noch beschrieben wird, einleitet.
Der Hilfsstromkreis 4 wird durch den Fußschalter 9 geschlossen.
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In den Sekundärkreis des Transformators i ist einerseits die Werkstückauflage
io und -andererseits die Sammelschiene i i für die Kontakte der Schweißelektroden
eingeschaltet. Die beim Ausführungsbeispiel gezeigten vier Schweißelektroden sind
mit 12, 13, 14, 15 bezeichnet. Jedes hier mit Schweißelektrode bezeichnete Aggregat
besteht aus der ,eigentlichen Elektrode, dem @druckmittelbeaufschlagten Elektrodenkoliben,
Kühlungseinrichtung USW.
Die zur Erzielung gleicher Stromdichte in den einzelnen
Sekundärkreisen gegebenenfalls verschieden großen Querschnitte aufweisenden; Kontaktleitungen
der Schweißelektroden 12, 13, 14, 15 sind; ,mit Kontaktgliedern 12a, 13a, i4a, i5a
verbunden. Diese Kontaktglieder stehen in der Nulllage der Sammelschiene i i in.
einer Entfernung gegenüber. Jedes Kontaktglied ist an einen druckmittelbeaufscblagten.
Kolben (Schaltglied) 16, 17, 18, i9 angeschlossen. Die Druckmittelzylinder 2o, 21,
22, 23 stehen mit einer allen Zylindern gemeinsamen Druckm.itrtelleitung 25 in Verbindung.
In jede der zu den Zylindern führeniden Abzweigleitungen von, der Leitung 25 ist
ein E.lektromagnetventil, 26, 27, 28, 29 eingeschaltet, welches die Druckmitbelleitung
öffnet und schließt. Die Elektro.-m:agnetventilei 26, 27, 28, 29: sind, ebenfalls
wieder in Iden Hilfsstromkreis 4 eingeschaltet. Sie. werden aufeinanderfolgend durch
die Vermittlung eines Schaltwerks 30 gesteuert. Das Schaltwerk 3;a besteht beim
Ausführungsbeispiel aus einer Kontaktwalze 30, auf deren Umfang die Kontakte i2b,
13b, 14b, 15b für jede Schweißelektrode 12, 13, 14, 15 angeordnet sind. Der Walze
gegenüber liegt ein Gegenkontaktträger 31, dessen Gegenkontakte an die Elektromagnetventile
26, 27, 28, 2,9 der Druckmittelleitungen jeder Schweißelektrode angeschlossen sind.
Der zweite: Pol jedes Elektromagnetventils liegt direkt an der fremden Spannungsquelle
7.
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Die Kontaktwalze 30 wird mittels eines Elektromagneten 35geschaltet,
der ebenfalls im Hilfsstromkreis 4 liegt. Der Eisenkern des Magneten; wird beim
Unterstromsetzen der Spule, nach Schließen des Relais 8, von letzterer angezogen.
Er steht mit einer Schaltklinke 36 in, fester Verbindung, welche in ein Schaltrad
37 der Kontaktwalze 30 eingreift und dieses um .die Entfernung der auf ihrem
Umfang angeordneten Kontakte fortschaltet.
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Die Schweißelektroden 12, 13, 14, 15 stehen mit einer Druckmittelleitung
4o in Verbindung, welche ,den erforderlichen Anip:reßd:ruck für die Elektroden liefert.
Diese Druckmittelleitung wird beim Ausführungsbeispiel mittels des Elektromagnetventils
41, welches ebenfalls im Hilf sstroimkrei;s.4 liegt, geöffnet und geschlossen. Sie
kann; aber auch, weil die Schweißelektroden zweckmä.ß,ig während Ader Gesamtdauer
des Schweißvorgangs (Herstellung einer ganzen Verbindungsstellenrei.he) idem Anpreßdruck
ausgesetzt sein sollen, durch ein von Hand;bedien, bares Ventil geöffnet und geschlossen
wenden. Die beschriebene Einrichtung aribeite:t wie folgt: I. Die Bauteile A, B
sind .auf der Werkstückaufl-sge io in Stellung gebracht. Die Schweißelektroden 12,
13, 14, 15 der herzustellenden Verbindungsstellenre.ihe sind entsprechend eingerichtet.
Der Fußschalter g wird bedient und damit der Hilfsstromkreis 4 geschlossen. Das
Relais 8 schließt den Schalter 8a. Der Elektromagnet 35 kann dann über das Relais
ioo unter Strom gesetzt und über die Schaltklinke 36 und das Schaltrad 37 die Fortschaltung
der Kontaktwalze3a bewirkt wenden!. Der Kontakt 12b z. B. wind über den entsprechenden
Gegenkontakt geschlossen. Dadurch wird das Elektromagnetveniti126 auf öffnen derDruckmittelleitUng
25 in den Zylinder 2 beeinüußt. Der Kolben 16 wird verstellt und das Kontaktglied
r2b der Schweißelektrode 12 an; die Sammelschiene i i gedrückt. Damit ist der sekundäre
Schweißstromkreis geschlossen.
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II. Beim Bedienen des Fußschalters 9 ist zugleich, das Relais 41 auf
Öffnen der Druckmittelleitun.g 40 beeinflußt worden. Dieses Relais wirkt mit Zeitverzögerung
und hält zweckmäßigerweise ,die Druekmittelleitung 4o zur Lieferung des Anpreßdruekes
für alle Schweißelektroden Ibis zur Beendigung des Gesamtachweißvorgangs geöffnet.
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III. Die Schalteinrichtung 6 wind durch lichtelektrische Abtastung
eines Steuergliedes, z. B. die übliche sogenannte Programmsteuerung, gebildet, welche
iaußerdem über das, Re lais ioo die, Aussteuerung der unter I beschriebenen Vorgänge
selbsttätig ausführt. Das Schaltglied der Programmsteuerung,
welches
zwischen einem Lichtseniler Bund einer Fotozelle umläuft, :gibt die gemäß der eingestellten
Schweißzeit in Perioden gelieferten Impul-se über eine Verstärkereinrichtung zu
der Wech.selrichteranordnung weiter, welche,die Zündspannungen für ddie Gitter der
Hauptentla@dungsstrecken 2, 3 liefert. Erfindungsgemäß ist das Schaltglied der Programmsteuerung
mit Kontaktgliedern-gekuppelt, welche über einen: Hilfs:stro:mkreis. und ddas Relais
ioo und die Schaltwalze 30 den Sekundärstrom so schaltet, d-aß sich die Schaltzeiten
mit ddem Schweißstrom überdecken.
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Es ist =im Rahmen der Erfindung als eine wichtige Einzelheit anzusehen,
an Stelle der Stromprogrammsteuerungen mit gleich eingestellten Schweißzeiten für
jede Schweißelektrode auch ,solche Programmsteuerungen zu verwenden, welche jeder
Schweißelektrode eine .andere Schweißzeit in Perioden -vermitteln, wodurch eine
Anpassung an verschiedene Bauteilstärken und Werkstoffeigenartend an den verschiedenen
Stellen oder Schweißstrecke! (Verbinid@ungs.stellcnreih ,e) gegeben ist.
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Beim Ausführungsbeispiel der Widerstandsschweißeinrichtung nach Fig.
2 und 3 ist die Werkstückauflage io als Tisch aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff
gebildet. In diesen Tisch sind Einsatzschienen 5o aus elektrisch leitendem Werkstoff,
z.B. Kupferschienen, eingelegt, die ,an :den einen Pol der Sekundärseite :des Tranisformators
i (Fi:g. i) angeschlossen sind. Die Werkstückaufl.age io und ihre: Einssätze sind
der Außenform der zu verbindenden, Bauteile entsprechend gestaltest; sie bildet
das Negativ des. Bauteils oder oder Bauteile und ist auf einer Grundplatte 5 i festgelegt,
welch letztere auf den Tragb-aIken,52, 53 angeordnet .st. Die Tragbalken 52, 53
sitzen auf den Arbeitskolben: 54, 55 ,der Druckmittelzylinider56, ,57 und, sind
durch diese Anordnung in Richtung der Pfeile x-y bewegbar. Die Grundplatte 5i ist
.dabei Anoden Säulen:5s, 59 geführt, welche an dem Vorrichtungsgestell 6o festgelegt
sind.
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Der Werkstückauflage io gegenüber stehlen die Schweißelektroden 12,
13, 14. Beiam Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 sind :dieselben.
in Gruppeni zu je zwei Elektroden 13, 13d (wie Fig. 3 I zeigt) vorgesehen, um beim
Festlegen von Versteifungsprofilen, zugleich zwei Verbindungsstellen zu fertigen,
wie :sie z. B. beim Festlegen von s:ogenannten Hutprofilen ( J-1- ) als Versteifungsglieder
von Blechhäuten an den beiderseitigen Profiffianscheni erforderlich: sind. Die Schiweißelektrod'en
sinid einstellbar ausgebildet, so daß sie bei gewölbten B,auteilformen an den Verbindungsstellen,
immer senkrecht zur Blechfläche eingestellt wenden können., (Fig. 2). Sie sind an
:den, Tragbalken, 62, 63 einstellbar Diese Tragbalken haben Verstellspindeln 64,
65, welch letztere in den an das Vorrichtungsgeste116oangeschlossenen Lagern 66,
67 beweglich sind. Die Anordnung ist so getroffen, ddaß vermittels der Stellglieder
68 eine Einstellung :der Tragbalken 62, 63 in bestimmte Entfernungen voneinander
möglich ist. Damit sind die an :den Tragbalken 62, 63 angeschlossenen Schweißelektroden
gemäß Iden verschiedenen Verbindungsstelbenreihenabstäniden einstellbar.
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Fig. 3 zeigt weiterhin die Anordnung der verschiedenen Leitungen und
Anschlüsse für die Steuerung idier Schweißelektroden. Mit i i sinid in Übereinstimmung
mit Fiig. i .die Sammelschienen- ;bezeichnet, welche an den einen. Pol der Sekundärseite
des Transformators i (Fig. i) angeschlossen sind und gegeni welche die Schweißelektroden
zwecks Schließens des: sekundären Stromkreises aufeinanderfolgend angedrückt werden.
16 sind die druckmitteligesteueirten Schaltglieder, dderen Druckmidttelleitungen
von Aden Elektrdomagnetventilen 26: geöffnet unid geschlossen, werden, wie an Hawd
des Ausführungsbeispiels nach Fig. i näher beschrieben. 25 sind die Druckmittelhauptleitungen.
Mit 40 sind,die Druckmittelleitungen: zur Lieferung des: Anpreßddruckes für die
Schweißelektroden bezeichnet.
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Durch diese Ausgestaltung der Wider@stanidsschweißeinirichtung wird
der besondere Vorteil geboten, daß die Herstellung der Verbindungen während der
satten Anlage der Bauteile an einem Negativformkörper erfolgt. Es: wird Üaddurch
der genaue Krümmu%sverl,auf der Bauteile durch ddie Fertigung der Verbdinidungen
nicht beeinträchtigt. Dies ist von besonderer Wichtigkeit für den Luftfalhrzeugbau,
ini:welchem es :auf (die Konturgenauigkeit von Bauteilen: mit gekrümmtem Verlauf,
wie Flügelnasen, Leitwerksteile, Rumpfteile usw. ankommt.