DEP0032768DA - Vorrichtung zur elektrischen Stumpfschweißung von elektrischen Leitern oder ähnlichen Metallteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Stumpfschweissungen an elektrischen Leitern oder ähnlichen Metallteilen, insbesondere zur elektrischen Stumpfschweissung eines Kupferleiters und eines Aluminiumleiters.

Es ist bereits ein Verfahren zur elektrischen Stumpfschweissung von Leiter oder ähnlichen Metallteilen vorgeschlagen worden. Eines dieser Ziele der Erfindung ist die Herstellung einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Es wurde insbesondere bereits nachgewiesen, dass es zur Durchführung einer mechanisch annehmbaren elektrischen Stumpfschweissung zwischen einem Kupferleiter und einem Aluminiumleiter notwendig ist, durch die beiden Leiter einen Strom niedriger Spannung und grosser Stromstärke während einer bestimmten Zeit zu schicken, um unmittelbar an der Berührungsfläche dieser Leiter, die so ausgebildet sind, dass sich an dieser Stelle der grössere Teil der Jouleschen Wärme entwickelt, das Schmelzen ihrer Enden und in Folge davon die Entstehung einer solchen Legierung zu erreichen, dass sich eine mechanisch befriedigende Schweissung ergibt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Zeitschaltevorrichtung, die es gestattet, bei der für diese Schweissung gewünschten Spannung die Zeit des Stromdurchganges in den Leitern einzustellen.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Herstellung einer Vorrichtung mit Hand- oder mit mechanischer Betätigung zur Anpressung der miteinander in Berührung stehenden Enden dieser Leiter und zwar mit einem vorausbestimmten Druck, um die gegenseitige Durchdringung der Leiterenden zur Herstellung der Schweissverbindung zu bewirken.

Eine weitere Veränderliche, die ebenfalls bei der Schaffung einer solchen Vorrichtung berücksichtigt werden muss, ist der Durchmesser der durch Schweissung miteinander zu vereinigenden Leiter.

Die Erfindung bezieht sich also auf eine Vorrichtung für die elektrische Stumpfschweissung von Leitern oder ähnlichen Teilen die einerseits Klemmbacken zur Befestigung der Enden der miteinander zu verschweissenden Leiter aufweist, die gegeneinander beweglich sind, um ihre gegenseitige Annäherung während des Schweissens zu gestatten, ferner Druckvorrichtungen welche diese Klemmbacken mit einer gewissen Kraft gegeneinander drücken weiter Zuleitungen für den elektrischen Strom niedriger Spannung und hoher Stromstärke, und schliesslich Zeitschalter, welche den Speisestromkreis für den elektrischen Strom während der zur Ausführung der Schweissung nötigen Zeit schliessen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgedankens werden die Mittel zur Befestigung der miteinander zu verschweissenden Leiter durch Zangen gebildet, deren Schenkel gegeneinander schwenkbar gelagert sind, um ihre gegenseitige Verstellung zu gestatten, wobei die Enden dieser Schenkel Klemmbacken zur Aufnahme der Leiterenden tragen, und wobei ferner ein elastisches Glied zwischen den Schenkeln dieser Zangen oder ihrer Verlängerung angeordnet ist, um den erforderlichen Anpressdruck während der Schweissung zu bewirken.

Gemäss einer anderen Ausführungsform werden die Klemmbacken zur Befestigung der Leiter von Schlitten getragen, welche in einer Gleitschiene gleitend eingebaut und der Einwirkung von elastischen Gliedern ausgesetzt sind, die die Klemmbacken aneinander zu pressen suchen.

Gemäss der Erfindung wird der Strom niedriger Spannung und hoher Stromstärke den beweglichen Klemmbacken mit Hilfe von biegsamen, geschweissten insbesondere aus Kupfer oder Silber bestehenden Leitern zugeführt.

Die Zeitschaltvorrichtung zur Einstellung der Zeit des Stromdurchganges durch die Leiter weist eine drehbare Bürste auf, die bei ihrer Drehung mit einem Kontaktsektor in Berührung kommt, und es sind Mittel vorgesehen, um die Drehgeschwindigkeit dieser Bürste und damit die Schliessungszeit des Stromkreises zu verändern.

An Hand einiger auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es stellen dar:

Abb. 1 eine schematische Ansicht einer beispielsweisen Ausführung einer Schweisszange gemäss der Erfindung und der

Zuleitungen für den elektrischen Strom.

Abb. 2 ebenfalls schematisch eine Abwandlung der Vorrichtung der Abb. 1.

Abb. 3 schematisch im Grundriss eine Vorrichtung zur Einstellung der Zeitdauer des Stromdurchganges durch die Leiter.

Abb. 4 schematisch den Zusammenbau der gesamten Vorrichtung.

Die in Abb. 1 schematisch dargestellte Schweisszange besitzt um eine Achse 0 schwenkbare Schenkel 1 und 2. Die aufeinander zugebogenen Enden dieser Schenkel 1 und 2 tragen Isolatoren 3 und 4, an welchen regelbare Klemmbacken 5 und 6 angebracht sind. Diese Klemmbacken 5 und 6 sind aus einem sehr gut leitenden Metall hergestellt und werden in an sich bekannter Weise aus zwei einander zugeordneten Teilen gebildet, die eine Hülle bilden, um die miteinander zu verschweissenden Leiter 7 und 8 unabhängig von ihrem Querschnitt fest einspannen zu können. In dem betrachteten Fall besteht der Leiter 7 aus Kupfer und der Leiter 8 aus Aluminium. Die Gesamtanordnung ist so ausgebildet, dass sich die Enden dieser Leiter 7 und 8 innerhalb der Strecke 9 berühren, die zwischen den Schenkeln 1 und 2 der Schweisszange frei bleibt, um ihre gegenseitige Annäherung zu ermöglichen.

Die Speisung der Klemmbacken 5 und 6 mit den elektrischen Strom erfolgt durch die nicht näher bezeichnete Sekundärwicklung eines Transformators 10, der bei der gewünschten niedrigen Spannung hohe Stromstärke über die Anschlussklemmen 11 und 12 liefert.

Die die Verbindung zwischen den Anschlussklemmen 11 und 12 der Sekundärwicklung des Transformators 10 und den Klemmbacken 5 und 6 herstellenden Leiter müssen hinreichend biegsam sein, um die freie gegenseitige Verstellung dieser Klemmbacken zu gestatten, und müssen gleichzeitig für den Durchgang von Stromstärken ausgebildet sein, die an der Schweisstelle Stromdichten von mehreren hundert Ampere je mm(exp)2 zulassen. Dies wird erreicht, indem die Klemmbacken 5 und 6 mit den Anschlussklemmen 11 und 12 durch eine Anzahl von biegsamen Leitern 13 verbunden werden, deren eines Ende an den Anschlussklemmen der Sekundärwicklung befestigt ist, während ihr anderes Ende an einen an den Klemmbacken 5 und 6 vorgesehenen Kabelschuh 14 angelötet ist.

Der zwischen den miteinander zu verschweissenden Leitern 7 und 8 zur Herstellung der Schweissung erforderliche Druck wird durch eine geeichte Zugfeder 15 geliefert, welche zwischen den Verlängerungen 16 und 17 der Schenkel 1 und 2 der Schweisszange angebracht ist.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäss Abb. 2 sind die Klemmbacken 5 und 6 auf Isolierteilen angebracht, die die Schlitten 18 und 19 bilden, welche in ein und derselben Gleitschiene 20 gleiten können, wodurch die Enden der miteinander zu verschweissenden Leiter 7 und 8 miteinander in Berührung gebracht werden. Die Zuführung des elektrischen Stromes erfolgt in diesem Fall über beispielsweise vier biegsame Leiter 13, welche an von den Klemmbacken 5 und 6 getragenen Kabelschuhen 14 enden.

Der zur Herstellung der Schweissung erforderlich Druck wird durch zwei Blattfedern 21 und 22 erzeugt, die an mit der Gleitschiene 20 starr verbundenen nicht näher bezeichneten Säulen befestigt sind und auf aus den Klemmbacken 5 und 6 hervorstehenden ebenfalls nicht näher bezeichneten Schrauben einwirken.

Es ist leicht einzusehen, dass man, falls gewünscht, die Blattfedern 21 und 22 dieser Vorrichtungen fortlassen kann, und dass dann der durch sie erzeugte Druck unmittelbar durch die Bedienungsperson von Hand erzeugt wird. Man kann ferner gegebenenfalls den Transformator 10 durch jede andere geeignete elektrische Energiequelle ersetzen.

Die Vorrichtung zur Einstellung der Zeit des Stromdurchganges ist in Abb. 3 dargestellt und umfasst eine einen Sockel bildende Platte 23, die einen Zylinder 24 trägt, der um eine Achse 25 schwenkbar ist und einen Arm 26 aufweist, der an seinem Ende mit einer Bürste 27 versehen ist, die zur Zusammenarbeit mit einem von zwei Säulen 29 gehaltenen Kontaktsektor 28 bestimmt ist. Der Zylinder 24 trägt eine Klemme 30 und der Kontaktsektor 28 eine Klemme 31 für den Anschluss der den Speisestromkreis der Vorrichtung schliessenden Leiter.

Die Drehung des Zylinders 24 und somit die Bewegung der Bürste 27 wird durch eine Feder 32 gesteuert, welche zwischen einem Ende des Armes 26 des Zylinders 24 und einer in einer Säule 34 des Sockels 23 angebrachten Regelschraube 33 eingespannt ist. Die Verstellung der Regelschraube 33 in dieser Säule 34 gestattet die Regelung der Spannung der Feder 32 und infolgedessen der Geschwindigkeit der Drehung der Bürste 27 und ihrer Kontaktdauer mit dem Kontaktsektor 28. Zur genau bemessenen Verlangsamung dieser Drehung ist auf dem Sockel 23 eine Luftbremse vorgesehen, die einen mit einer Luftaustrittsöffnung 36 versehenen Zylinderkörper 35 und einen Kolben 37 umfasst, dessen Stange 38 an dem Ende des Armes 26 angelenkt ist. Diese Bremse ist an dem Sockel 23 bei 39 schwenkbar befestigt.

Diese Zeitschaltvorrichtung arbeitet folgendermassen:

In der in Abb. 3 dargestellten Stellung wird die Bürste 27 von dem Kontaktsektor 28 durch eine zurückziehbare Säule 40 ferngehalten. Sobald diese Säule zurückgezogen wird, wird die Bürste 27 durch die Einwirkung der Feder 32 über den Kontaktsektor 28 gezogen, bis sie mit einer an dem Sockel 23 befestigten Anschlagsäule 41 in Berührung kommt. In dieser Stellung ist die Bürste 27 von neuem von dem Kontaktsektor 28 getrennt. Die Zeit des Schleifens der Bürste 27 auf diesem Kontaktsektor 28 entspricht der Schliessungszeit des Speisestromkreises zur Speisung der miteinander zu verschweissenden Leiter mit elektrischem Strom und damit zur Ausführung der Schweissung. Es ist zu bemerken, dass diese Kontaktzeit durch die Kraft der Feder 32 bestimmt wird, deren Einwirkung durch die Bremse verlangsamt wird, da der Kolben 37 die Luft im Zylinderkörper 35 durch die Luftantrittsöffnung 36 mit vermindertem Querschnitt während dieser Drehverstellung der Bürste 27 austreibt.

Gegebenenfalls kann die Zeitschaltvorrichtung fortfallen, und durch einen einfachen Unterbrecher mit einem Metall-Graphit-Kupfer-Kontakt ersetzt werden, sodass dann der Schweissarbeiter allein über die Zeit des Stromflusses entscheidet.

Aus der Betrachtung der Abb. 4 geht hervor, dass die von einer beliebigen Stromquelle herrührende Speisespannung an die Klemmen 42 und 43 eines Stromkreises angeschlossen wird, in den die Primärwicklung 44 des Transformators 10 eingeschaltet ist, dessen Sekundärwicklung 45 der Schweisszange die notwendige Niederspannung liefert. Es ist zu bemerken, dass die Zeitschaltvorrichtung 46 vor die Primärwicklung 44 dieses Transformators geschaltet ist, so dass die Umschaltung bei kleineren Stromstärken als jenen erfolgt, welche in dem die Schweisszange speisenden Sekundärstromkreis auftreten.

Es ist selbstverständlich, dass man bei der Zeitschalt- vorrichtung die Art der Kontakte der beabsichtigten Verwendung anpasst. Wenn man z.B. einen Transformator verwendet, in dessen Primärstromkreis die Zeitschaltvorrichtung eingeschaltet ist, so wird ein geeigneter Kontakt durch die Anordnung Metall-Graphit-Kupfer gebildet nach Art der Bürste der Anlasser in der Automobilindustrie, wo in dieser Weise dem Anker grosse Stromstärken zugeführt werden. Diese Kontaktart bietet den Vorteil einer augenblicklichen Unterbrechung ohne Funken- oder Lichtbogenbildung und gewährleistet eine lange Lebensdauer des Schalters.

Claims (10)

1) Vorrichtung zur elektrischen Stumpfschweissung von elektrischen Leitern oder ähnlichen Metallteilen, gekennzeichnet durch Klemmbacken zur Befestigung der Enden der miteinander zu verschweissenden Leiter, die zur Ermöglichung ihrer gegenseitigen Annäherung während des Schweissens gegeneinander beweglich sind, ferner durch Druckvorrichtungen, welche diese Klemmbacken mit einer gewissen Kraft gegeneinander drücken, weiter durch Zuleitungen für den elektrischen Strom niedriger Spannung und hoher Stromstärke, und schliesslich durch Zeitschalter, welche den Speisestromkreis für den elektrischen Strom während der zur Ausführung der Schweissung nötigen Zeit schliessen.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (5, und 6) zur Befestigung der untereinander zu verschweissenden Leiter von einer Zange getragen werden, deren Schenkel (1 und 2 in Abb. 1) gegeneinander schwenkbar gelagert sind, und zur Aufnahme von Leitern (7 und 8) verschiedener Durchmesser ausgebildet sind.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (5 und 6, Abb. 2) von isolierenden Schlitten (18 und 19) getragen werden, welche in einer Gleitschiene (20) gleiten können.

4) Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Glied (21 und 22 in Abb. 2) zur Zusammenarbeit mit den Klemmbacken (5 und 6) der miteinander zu verschweissenden Leiter (7 und 8) vorgesehen ist, um diese bei der Schweissung mit dem nötigen Druck gegeneinander zu drücken.

5) Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich- net, dass der Druck auf die miteinander zu verschweissenden Leiter durch die Bedienungsperson von Hand ausgeübt wird.

6) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannung von der Sekundärwicklung (45 Abb. 4) eines Transformators (10 Abb. 1) geliefert wird, und dass eine Anzahl von biegsamen Leitern (13) die Anschlussklemmen (11 und 12) dieser Sekundärwicklung mit den Kabelschuhen (14) verbindet, die von den die Leiter (7 und 8) einspannenden Klemmbacken (5 und 6) getragen werden.

7) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter durch eine Zeitschaltvorrichtung (46 Abb. 4) gebildet wird, welches eine drehbare Bürste (27 Abb. 3) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie zur Schliessung des Speisestromkreises der untereinander zu verschweissenden Leiter (7 und 8) mit einem Kontaktsektor (28) in Berührung kommt.

8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitschaltvorrichtung (46 Abb. 4) eine Luftbremse (35-39) zugeordnet ist, um die Zeit des Stromdurchgangs zu regeln.

9) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitschaltvorrichtung (46) der Primärwicklung (44) des Transformators (10) vorgeschaltet ist, der die Klemmbacken (5 und 6) speist, in die die miteinander zu verschweissenden Leiter (7 und 8) eingespannt sind.

10) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitschaltvorrichtung (46) einen Metall-Graphit-Kupfer-Kontakt aufweist.