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Handbetätigte Schweisszange für elektrische Widerstandsschweissung.
Die bekannten zur Ausführung der Widerstandssehweissung zur Verfügung stehenden Geräte sind ausserordentlich umfangreich, schwer und massig und gestatten die Ausführung der Schweissung im wesentlichen nur nach einer Richtung. Es ist daher in vielen Fällen, insbesondere bei Werkstücken grösserer Abmessungen, nicht möglich, mit diesen Geräten die Widerstandsschweissung durchzuführen, weil man mit dem Werkstück bzw. der Schweissstelle nicht an das Schweissgerät, d. h. an die Schweisselektroden desselben herankommt.
Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, das Schweissgerät als Schweisszange auszubilden, deren Elektroden unter Vermittlung flexibler Kabel an das Umformgerät (den Schweisstransformator) angeschlossen sind. Diese zangenförmigen Geräte haben aber den Nachteil, dass sie die Erfüllung der im nachstehenden genannten, für die Erreichung einer guten Sehweissung grundlegenden Bedingungen nicht erreichen lassen. Diese Bedingungen sind nämlich :
Der Schweissvorgang darf erst in dem Augenblick beginnen, in dem die Elektroden mit einem vorbestimmten Druck (Schweissdruck) gegen das Werkstück gepresst sind. Weiter soll das Gerät selbsttätig ausschalten, u. zw. in einem Augenblick, in dem eine bestimmte Güte oder ein bestimmter Zustand der Schweissung erreicht ist.
Ein Mass hiefür gibt die Grösse des an den Elektroden übertretenden Schweissstromes, d. h. das Gerät muss so lange in Betrieb bleiben, bis die die Vollendung der Schweissung kennzeichnende Grösse des Schweissstromes erreicht ist.
Die bisher bekannten, eingangs erwähnten ortsfesten Schweissgeräte (Schweissmaschinen) werden diesen Bedingungen gerecht, indem einerseits das Einschalten des Schweissstromes in Abhängigkeit von einer den Anpressdruck bestimmenden Feder mit einstellbarer Vorspannung erfolgt und a, nderseits der Schweissstrom ein Maximalstromrelais beeinflusst, welches den Schweissstromkreis dann unterbricht, wenn die die Vollendung der Schweissung kennzeichnende Grösse des Schweissstromes erreicht ist.
Die Erfindung schafft nun eine handbetätigte Schweisszange, die unter voller Berücksichtigung der vorerwähnten Bedingungen, u. zw. vollkommen selbsttätig, d. h. ohne besondere Aufmerksamkeit des das Gerät Bedienenden stets eine gute Schweissung gewährleistet. Dies wird dadurch erreicht, dass erfindungsgemäss die von den ortsfesten Schweissgeräten (Schweissmaschinen) her zur Erfüllung der Schweissbedingungen bekannten Mittel auf die Schweisszange übertragen werden.
Die Erfindung besteht nun in der Hauptsache darin, dass an der Schweisszange eine an sich bekannte, den Anpressdruck der Schweisselektroden (Schweissdruck) selbsttätig regelnde Feder mit einstellbarer Vorspannung vorgesehen ist, welche durch den auf die Handgriffe der Zange ausgeübten Druck nach dem Aufsetzen der Elektroden auf das Schweissgut so weit gespannt wird, bis sich bei gleichzeitiger Erreichung des gewünschten Anpressdruckes die von der Zange selbst betätigten Stenerkontakte des Primärstromkreises schliessen, d. h.
den Sehweissstrom zum Fliessen bringen, der beim Erreichen eines bestimmten, die Vollendung der Schweissung kennzeichnenden Höchstwertes des Schweissstromes durch ein vom Schweissstromkreis beeinflusstes Maximalstromrelais mit Zeitverzögerung unterbrochen werden kann.
Der Einbau der Regelfeder und der in Abhängigkeit von der Spannung dieser Feder gesteuerten, von der Zange selbstbetätigten Kontakteinrichtung, erfordert besondere Ausgestaltungen der Schweisszange, von denen eine ein wesentliches Merkmal der Erfindung bildet.
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Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird nämlich die Schweisszange, bei der jeder Zargenschenkel aus dem Elektrodenträger und dem auf der andern Seite des Scharniergelenkes angeordnetem Handgriff besteht, so ausgebildet, dass bei einem Zangensehenkel der über das Scharniergelenk hinaus verlängerte Elektrodenträger und der Handgriff zwei unabhängig voneinander um das
Scharniergelenk schwenkbare Teile bilden, zwischen denen die Feder für die Regelung des Schweiss- druckes eingespannt ist.
Die Zeichnung veranschaulicht dieses Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht, Fig. 2 eine Seitenansicht der Schweisszange, Fig. 3 eine schematische Darstellung der gesamten Schweissanlage und Fig. 4 eine Einzelheit.
Die elektrische Schweisszange besteht gemäss den Fig. 1 und 2 aus den kurzen Schenkeln 1 und 2, an denen die beispielsweise aus Kupfer bestehenden Elektroden 3 und 4 auf Zwischenlagern 5 isoliert befestigt sind. Beide Schenkel sind scharnierartig miteinander verbunden, u. zw. in der Weise, dass der kurze Schenkel 2 mit dem langen Schenkel 6 aus einem Stück besteht, das für das Auge des kurzen Druckschenkels 7, der mit dem Elektrodenträger 1 aus einem Stück besteht und für das Auge des angelenkten langen Schenkels 8 eine Ausfräsung besitzt, so dass alle drei Teile mit einem Bolzen 10 gelenkig verbunden sind.
Zwischen das freie Ende des kurzen Schenkels 7 und eine Mutter 14, die auf den Bolzen M auf- geschraubt ist, ist eine Druckfeder 12 zwischengeschaltet. Der Bolzen 13 ist in den Handschenkel 8 eingeschraubt. Durch Verstellen der Mutter 14 lässt sich die Druekfeder 12 auf einen bestimmten Schweiss- druek einstellen. Die Druokfeder liegt mit ihren Enden nicht unmittelbar auf den kurzen Druckschenkel 7 und der Mutter 14 auf, sondern zwischen die Druekfeder 12 einerseits und den Druckschenkel 7 und die Mutter 14 anderseits sind die Platten 15 und 16 zwisehengelegt, an denen die'Steuerkontakte 17 und 18 des Primärstromkreises des Transformators befestigt sind, die beim Zusammenpressen der Druckfeder um ein bestimmtes Mass geschlossen werden.
Die Elektroden 3 und 4 erhalten infolgedessen erst dann Strom, wenn sie mit einem bestimmten mechanischen Druck aufeinandergepresst werden. Es lässt sich hiedurch eine einwandfreie Schweissung vornehmen. Der Druck mit dem die Elektroden. 3 und 4 aufeinandergepresst werden sollen, lässt sich durch die Mutter 14 einstellen.
Zwischen den Handschenkeln 6 und 8 ist eine Spreizfeder zur Erleichterung der Handhabung der Zange angebracht. Die langen Schenkel 6 und 8 können mit Isolierstoff überzogen werden ; es wird dies in der Regel nicht erforderlich sein, da die in ihnen herrschende Spannung 12 Volt nicht überschreiten wird.
Durch die beschriebene Vorrichtung wird erreicht, dass der Schweissstrom erst dann eingeschaltet wird, wenn die Elektroden mit einem bestimmten mechanischen Druck aufeinanderliegen. Es soll nun aber der Strom auch in einem Augenblick ausgeschaltet werden, in dem eine bestimmte Güte der Schweissung erreicht ist. Dieser Zustand ist dann erreicht, wenn die Stromstärke im Primär-und Sekundärleiter, die während des Schweissvorganges zunimmt, einen bestimmten Höchstwert erreicht hat. Der Strom wird daher ausgeschaltet, wenn der Schweissstrom diesen Wert erreicht hat und es wird zu diesem Zweck an beliebiger Stelle, beispielsweise in der Sekundärleitung 21, ein Maximalstromrelais eingebaut (Fig. 3).
Bei Beendigung des Schweissvorganges ist der Strom im Sekundärstromkreis des Sehweisstrans- formators in solchem Masse angewachsen, dass die magnetische Wirkung des Stromes das Gewicht des Kontaktarmes überwinden kann und diesen anzieht. Das Anziehen erfolgt zufolge der Gewichtsbelastung des Kontaktarmes zeitverzögert, wodurch ein zu frühes Abschalten des Schweissstromes sicher verhindert ist.
Durch das Anziehen des Kontaktarmes wird mittels eines Stiftes aus Isoliermasse eine Kontaktfeder 271 betätigt, die einen zweiten Kontakt berührt und dadurch den Stromkreis über die Kontakte 27 und 28 zum Relais 22 und zurück über den Transformator 33 und die Kontakte an der Zange 17 und 18 schliesst. Hiedurch wird der E ; ontaktarm 321 des Relais 22 angezogen und der Kontakt zwischen 29 und 30 unterbrochen und damit ebenfalls die Zugspule des Schützen 34 stromlos, wodurch der Kontaktarm 311 durch Federzug in seine ursprüngliche Stellung zurückkehren kann.
Gleichzeitig wird hiedurch der Kontakt bei 31 geöffnet, welcher den Hauptstromkreis bisher geschlossen hielt und dadurch sind der Transformator 23 und somit auch die Elektroden 3 und 4 der Schweisszange stromlos und die Schweissung ist beendet.
Die Kontakte 27 und 28 sind jedoch nur ganz kurze Zeit in Berührung und da der Kontaktarm 24 sofort nach Ausschaltung des Schweissstromes in seine ursprüngliche Lage zurückfällt, so würde das Relais 22 ebenfalls stromlos und der Kontakt bei 29 und 30 erneut geschlossen werden, wodurch auch die Kontakte 31 durch Anziehen des Armes 31I wieder geschlossen würden und die Schweissung von neuem beginnen könnte. Um dieses aber zu verhindern, ist ein Hilfskontakt 32 vorgesehen, der unmittelbar nach Unterbrechung der Kontakte 29 und 30 die Zugspule des Relais 22 weiterhin unter Strom hält, bis durch Öffnung mit der Hand die Zangenkontakte 17 und 18 ebenfalls geöffnet werden und das Gerät somit bereit ist, eine neue Schweissung vorzunehmen.
Für die grössere Betriebssicherheit wird der gesamte Steuerantrieb 17, 18 und 29,30 und 32 und die Zugspulen von den Relais 22. und 34 nicht mit Starkstrom, sondern mit Schwachstrom betrieben,
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u. zw. durch Zwischenschaltung eines Kleintransformators 33, der die Betriebsspannung, z. B. auf 12 Volt, erniedrigt. Nur der Kontakt 31 wird mit Betriebsspannung'von 220 Volt durchflossen.
In der Sekundärleitung 25 und 26 beträgt die Spannung für die Widerstandssehweissung nur 2-8 Volt, so dass die gesamten Zangenteile gefahrlos berührt werden können, ohne Stromschläge befürchten zu müssen.
Auch können die leicht beweglichen und biegsamen Stromzuführungskabel 2a und 26 vom Transformator 2. 3 bis zur Schweisszange wassergekühlt werden, indem sie in ihrer ganzen Länge mit einem Gummischlauch 35 umhüllt sind, wodurch in geeigneter Weise ein Wasserstrom zwischen Kabel und der Gummischlauchwand geleitet wird (Fig. 4).
Es ist ferner zu bemerken, dass der Transformator und die elektrische Schaltanlage in einem Behälter eingebaut ist, der auf Rollen oder in einer schwebenden oder hängenden Anordnung leicht von einer Arbeitsstelle zur andern bewegt werden kann und besonders durch die leicht biegsamen und frei beweglichen Kabel 25 und 26 wird der Sehweisszange auch bei Schweissungen an sehr sperrigen Gegenständen eine vorteilhafte Bewegungsfreiheit gewährleistet.
Die Steuerkontakte 17, 18 des Primärstromkreises müssen so ausgebildet bzw. angeordnet sein, dass ihre Kontaktflächen beim Betätigen der Zange keinen zu grossen mechanischen Beanspruchungen
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auf die Handgriffe ausgeübten Druck nach dem Aufsetzen der Elektroden auf das Schweissgut so weit gespannt wird, bis sich bei gleichzeitiger Erreichung des gewünschten Anpressdruckes die von der Zange selbstbetätigten Steuerkontakte des Primärstromkreises schliessen, d.
lt. den Schweissstrom zum Fliessen bringen, der beim Erreichen eines bestimmten, für die Vollendung der Schweissung kennzeichnenden Höchstwertes des Schweissstromes in bekannter Weise durch ein vom Schweissstromkreis beeinflusstes Maximalstromrelais mit Zeitverzögerung unterbrochen werden kann.