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Elektrische Widerstandsschweißung Die Erfindung besteht in einem neuartigen
Verfahren für die elektrische Widerstandsschweißung, be;i dem zur Erzeugung .der
Elektrodendruckkraft einer Vorspannkraft periodische Kraftspitzen überlagert werden.
Während hi@sher die Elektrodendruckkraft während der Sehweißzeit von gleichbleibendem
Wert war, soll diese gemäß der Erfindung in ihrem Wert periodisch wechseln, wobei
die Maximalwerte der Elektrodendruckkraft, hier kurz als Kraftspitzen bezeichnet,
jeweils die erfahrungsgemäß festliegende Höhe ,derjenigen Elektrodendruckkraft erreichen,
die bei einem während der Schweißzeit .gleichbleibenden Wert erforderlich ist. Da.mi,t
nun bei dem periodisch auftretenden Abfall der Werte für die Elektrodendruckkraft
sich die Elektrode nicht jeweils vom Werkstück abhebt, was eine Funkenbildung zur
schädlichen Folge haben würde, werden die Kraftspitzen einer Vorspannkraft überlagert,
die ,in jedem Augenblick ein solches Abheben mit Sicherheit verhindert, unabhängig
zunächst davon, durch welche Gegenkräfte dies befürchtet werden muß. Die Vorspannkraft
stellt somit den ze:klichen Mittelwert der bei dem neuen Verfahren entstehenden
Elektrodendruckkraft dar, ,um den die über d.ie Schweißzeit sich ändernden Werte
der Elektrodendruckkraft pendeln, und ist in jedem Fall erheblich geringer al:s
die nach dem bisher bekannten Verfahren bei einer Elektrodendruc.kkraft von gleichbleibendem
Wert aufzubringende Kraft. Dabei erreichen die Kraftsl>itz-:n nach dem Verfahren
gemäß der Erfindung die volle Höhe der bei dem bi.shier bekannten Verfahren erforderlichen
Eilektrodendruckkraft, nur m,it dem Unterschied, daß @dazwi@schen Zxitabschnitte
liegen, in denen die aufgewendeten Kräfte in ihrem Wert abfallen und um d-ie Vorspannkraft
piendeln. Diese Zeitabschnitte werden gemäß der Erfindung dazu benutzt, mit Kräften,
geringer als die volle Elektrodendruckkraft, Kraftspitzen von voller Höhe vorzubereiten.
Der
damit erzielbare große Fortschritt liegt also darin, daß Iman
mit wesentlich geringeren Kräften auskommt, als das bisher möglich war. Das wirkt
sich praktisch darin aus, daß z. B. für Handpunkter wesentlich größere Leistungsbereiche
erfaßt werden können und daß man für Bereiche großer Leistung, für die man bisher
ganz fremde Kraftquellen, wie z. B. Preßluft, in Anspruch nehmen mußte, mit b:quem
zugänglichen elektrischen Kraftquellen .auskommen kann.
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Die zwisch:ti den @einzelnem Kraftspitzen liegenden Zeitzn kann man
in verschiedener `''eise zur Vorbereitung der Kraftspitzen benutzen. Eine Möglichkeit
bestfit gemäß der Erfindung darin, die periodischen Kraftspitzen durch schlagartiges
Abbremsen -einer bewegten Masse zu erzeugen. Hierbei ist die Bremszeit so klein,
daß sich der Schlag als Wellenbewegung durch die Bauteile fortpflanzt. Nachdem nun
di.e Erzeugung der schlagartigen Kraftspitzen nicht unmittelbar an der Elektrodenspitze
stattfinden kann, weil andernfalls ein Abh-laen der Elektrode eintreten würde, ist
es im Sinne des Erfinidungsgedankens zweckmäßig, zur Fortleitung dieser Kraftspitzen
von ihrer Erzeugungsstelle bis zur Elektrodenspitze zwischen diesen beidl-n Stellen
eine möglichst starre Verbindung vorzusehen. Dadurch werden Abschwächungen der Schlagwelle
vermieden. Dem dient es ferner auch, wenn gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsg-danke.ns
Hammer und Amboß federnd gehaltert werd--n, so daß keine weiteren Massen die Schlagwelle
verschlucken können.
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Ein weiterer Weg zur Erzeugung der periodischen Kraftspitzen besteht
gemäß der Erfindung in dem federnden Abbremsen einer bewegten Masse. Hi:rbei entsteht
eine wesentlich größere Abbre :mszeit. Die Möglichkeit zu Kraftverlusten dürfte
geringer sein. Weitere Einzelheiten hierzu werd:n nachstehend noch besprochen.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Werkzeug zur Ausführung
der neuen Widerstandsschweißung,worunter nicht nur Handpunkter, sondern auch Zangen
verstanden werden sollen, und besteht darin, daß die .periodischen Kraftspitzen
durch einen Wechedstrommagnet erzeugt werden, der unter Umständen einen Bestandteil
des Schweißtransformators bildet. Es ist zwar bekannt, von einem Wechselstrommagnet,
der einen Bestandteil des Schweißtransformators bildet, die Elektrodendruckkraft
erzeugen zu lassen, wobei diese über die Schweißzeit konstant bleiben soll. Dabei
neigt jeder Weahselstrommagnet wegen des periodischen Wechsels des Stromes zum Brummen,
doch sind genügend Mittel bekannt, dies oder gar ein :Schwingen zu unterdrücken.
Jedenfalls ist eine solche Wirkung, die gemäß der Erfindung gerade angestrebt wird,
bei .den bekannten Einricht:ungen unerwünscht. Ihnen fehlen auch alle Merkmale,
die auf einständiges Schlagen oder Schwingen schließen ließen. Sie sind ortsfest
aufgestellt, also mit einem istarken Fundament verbunden, eine Vielzahl von Gelenken
;ist vorhanden, die Elektrodendruckkraft soll während der Schweißzeit von gleichbleibendem
Wert sein. Bei der Erfindung erzeugt nun der Wechselstrom eine Schwingungsbewegung
von einer der Periodenzahl des verwendeten Wechselstromes :ntsprechenden Frequenz,
die entw:derschlagartig od°r federnd abgebremst werden kann. Im ersten Fall bildet
der Anker dm Hammer und der Magnet den Amboß. Wenn beide federnd gehaltert sind,
was für das schlagartige Abbremsen das Verschlucken der Schlagwelle verhindert,
ist Beis zweckmäßig, daß beide möglichst gleiche Massen bilden, damit sie auf die
Halterung keine zusätzlichen Kräfte ausüben und .möglichst ihre Lage gegenül>r der
Halterung nicht verändern. Das ist aber auch günstig, wenn die bewegte Masse federnd
abgebremst wird und bade Magnetpole entgegengesetzt gleiche Schwingungen ausführen,
was überdies den Vorteil hat, daß nicht nur auf die Halterung, sondern auch auf
das Werkstück keine Schwingungskräfte übertragen werden, da,sie sich gegenseitig
.aufheben. Zu di::sem Zweck bilden gemäß der Erfindung Anker und Magnet je einen
bewickaten T ransformatorteil und vereinigen so wirkungsvoll eine elektromagnetische
und eine transformatorisch.e Leistung.
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Ist das Werkzeug 1ine Zange, so bilden gemäß der Erfindung der eine
Zangenschenkel den Hammer und der andere den Amboß, wobei zwischen dem als Hammer
dienenden Zangenschenkel und der von ihm getragenen Elektrode die die Vorspannkraft
b:stimmende Feder zwischengeschaltet ist.
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Werden die periodischen Kraftspitzen durch federndes Abbremsen .einer
bewegten Masse erz"eiugt, sind gemäß der Erfindung die Magnetkraft, Federkraft und
Federweichheit so aufeinander abgestimmt, d@aß sich die Pole d.es Magnets bei dessen
Schwingungen nicht berühren, aber einen verhältnismäßig großen SchNvingweg ausführen.
Zweckmäßig sind die Federweichheit und die bewegte Masse so aufeinander abgestimmt,
daß ,ihre Schwingungen ein Resonanz zur Frequenz des Wechselstromes kommen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der zwei Ausführun gsbeiispiele
zeigenden Zeichnung zu ersehen. Es zeigt Abb. i eine Seitenansicht, Abb. 2 einen
Querschnitt nach der Linie A-B der Abb. i, Abb. 3 eine andere Ausführung in Seitenansicht.
Die Zange ist mit ihren beiden Schenkeln i und 2 um eine Achse 3 schwenkbar und
etwa über -ihrem Schwerpunkt am oberen Schenkel mittels der Feder 4 bei 5 aufgehängt.
Während der obere, als Amboß dienende Zangenschenkel i mit seiner Elektrode 6 starr
verbunden ist, befindet .sich die, andere Elektrode 7 an einem besonderen zweiarmigen
Hebel 8, der mittels der Achse 9 im unteren Zangenschenkel 2.schwenkbar gelagert
ist. An dem einen Arm des zweiarmigen Hebels 8 befindet isich eine Zugstange io
mit einer Mutter i i, zwischen der und einem am Zangenschenkel 2 angebrachten Arm
12 eine Feder 13 angeordnet ist. Die durch die Mutter i i bestimmte Vorspannung
der Feder
fixiert die Lage des zweiarmigen Hebels 8 mit seiner Elektrode
7 gegenüber dem Arm 12 des Zangenschenkels 2. Zwischen den beiden nicht näher bezeichneten
Flachträgern des Zangenschenkels i ist der U-förmige Kern 14 des einen Schweißtransformatorteiles
starr befestigt, der aus einzelner Lamellen l>estelit und von der Primärwicklung
15 und einer Sekundärwindung 16 umgeben ist. Der andere Zangenschenkel 2 trägt über
ein Bolzenpaar 17 schwenkbar den gleichen Kern 18 des anderen Transformatorteiil.es
mit der Primärwicklung 19 und einer Sekundärw(in Jung 2o. Ein Paar an den Schenkelaußenseiten
angeordneter Laschen 21 verhindert über Langloch 22 und Bolze11 23 ein Herabfallen
des unteren Zangenschenkels 2.
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Bei Einsc'lialtung des Transformators am SchaltCr 24 werden beide
Primärwicklungen 15 und i9 in Reiche geschaltet, der Transformator arbeitet und
wirkt gleichz:itig als Magnet. Der Kern 18 wird vom Kern 14 angezogen, wobei .die
Elektroden 6 und 7 unter der Druckkraft der vorgespannten Feder 13 auf das Werkstück
drücken. Diese Druckkraft eist aber wesentlich geringer alis die übliche normale
Elektrodendruckkraft. Erst durch das Aufschlagen des als Hammer winkenden Kernes
18 gegen den als Amboß wirkenden Kern 14 entsteht eine Kraftspitze in der Größe
.der vollen l#'-lektrodeiidruckkraft, die wie bei einem Hammerschlag auf den Kopf
eines Meißels durch Wellenfortpflanzung auf die Meißelspitzt und das Werkstück so
hier über Gien Zangenschenkel i auf die Elektrode 6 und damit .auf das Werkstück
übertragen wird. Die nach dem Schlag auftretenden Gegenkräfte werden durch die Vorspannkraft
der Feder 13 aufgefangen, so daß sich die Elektroden nicht vom Werkstück abheben
können. Eine diese Vorspaimkraft zur Wirksamkeit bringende Kraft muß von der Magnetkraft
in jedem Fall aufgebracht werden. Der Stromwechsel ist beim Wechselstrom so kurzzeitig,
daß dies leicht sichergestellt ist, wenn sich auch der Anker im Augenblick des Nullwertes
des Stromes etwas von seinem Magnet abhebt und damit zur Ausübung einer weiteren
Schlagkraftspitze vorbereitet wird.
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Ist die Magnetkraft auf die Kraft .der Feder 13 und deren Weichheit
@so abgestimmt, daß isich die Magnetpole beim Schwingen nicht berühren, sondern
einen verhältnismäßig großen Schwingweg ausführen, so wird die bewegte Masse federnd
abgebremst, wobei ebenfalls periodische Kraftspitzen erzeugt werden, die größenmäßig
über der Vorspannkraft liegen.
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Die in Abb. 3 dargestellte Ausführung ist nach diesen Erläuterungen
ohne weiteres verständlich und bedarf keiner näheren Beschreibung.