DE387386C - Vorrichtung zum elektrischen Schweissen von Metallstuecken, bei welcher die beiden zu verschweissenden Flaechen zunaechst unter Durchfuehrung eines Stromes zusammengebracht und zur Bildung eines Lichtbogens wieder getrennt werden, um daraufhin zur Erzielung des Schweissdruckes nochmals gegeneinandergedrueckt zu werden - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 27. DEZEMBER 1923

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 387386 KLASSE 21h GRUPPE 12

(WS7S07

Westinghouse Electric & Manufacturing Company in East Pittsburgh, Penns., V.St. A.

Vorrichtung zum elektrischen Schweißen von Metallstücken, bei welcher die beiden zu verschweißenden Flächen zunächst unter Durchführung eines Stromes zusammengebracht

und zur Bildung eines Lichtbogens wieder getrennt werden, um daraufhin zur Erzielung

des Schweißdruckes nochmals gegeneinandergedruckt zu werden.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. März 1921 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 23. März 1920 beansprucht.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Schweißen von Metallstücken. Es ist für derartige Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die beiden zu verschweißenden Fläqhen unter Durchführung

des zum Verschweißen dienenden Stromes zunächst zusammenzubringen, dann zur Bildung eines Lichtbogens wieder zu trennen und darauf zur Erzielung des Schweißdruckes nochmals gegeneinanderzudrücken. Bei den

zu diesem Zwecke verwendeten Vorrichtungen war die Energiemenge, die über die Schweißstelle geführt wurde, trotz Anwendung selbsttätiger Unterbrechungsvorrichtungen für den Schweißstrom nicht unbedingt sicher bestimmt.

Durch die Erfindung wird dieser Mangel beseitigt. Gemäß der Erfindung werden Spulen angeordnet, die ein magnetisches Feld erzeugen und die bei plötzlicher Unterbrechung ihrer Erregung und den dadurch bedingten Zusammenbruch des magnetischen Feldes den gesamten, zur vollständigen Schweißung der Teile erforderlichen Strom liefern. Der Energiebetrag für den Schweiß Vorgang ist damit von vornherein genau vorbestimmt.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den durch den Zusammenbruch eines magnetischen Feldes erzeugten Strom für das Anao schweißen von Stangen an plattenförmige \ Körper hilfsweise heranzuziehen, um dadurch j eine Vorerhitzung des plattenförmigen Kör- \ pers an der Schweißstelle zu bewirken und den ! dann durch Strom aus einer Dynamomaschine : bewirkten Schweißvorgang vorzubereiten. ' Demgegenüber erfolgt die Schweißung im ' vorliegenden Fall allein unter Wirkung des | bei der Aberregung des Magnetfeldes entstehenden Strom.

Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise eine Ausführungsform der \^rorrichtung zum elektrischen Schweißen, durch welche die sämtlichen Vorgänge selbsttätig ausgeführt und das Zusammendrücken der durch den Schweißstrom vorerhitzteu Teile durch eine .Schlagvorrichtung in besonders vorteilhafter Weise bewirkt wird.

Abb. ι ist eine Vorderansicht, Abb. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung: Abb. 3 und 4 sind Einzeldarstellungen der Klemmfutter- und Zubehörteile zum Befestigen der Schweißstücke, und

Abb. 5 veranschaulicht die Schaltung der Vorrichtung.

Die in den Abb. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung besteht aus einem Ständer 1 mit flachem Tisch, auf welchem eine Mehrzahl von Führungstangen 3 mittels Muttern 4 befestigt sind, die durch geeignete Unterlagsscheiben o. dgl. von dem Tisch 2 isoliert sind. Die freien Enden der Stangen 3 werden durch eine Spreize 5, welche einstellbar ist, im rich- j tigeu Abstand gehalten. Ein Schlagstück 6 ist oben und unten mit Platten 7 und 8 versehen, welche gleichlinige öffnungen haben, ! durch welche die Führungsstangen 3 hin- ^; durchgehen, um das Schlagstück 6 in der , Mitte zwischen den Stangen zu führen. Am j unteren Ende hat das Schlagstück 6 einen abgesetzten Teil 9 zur Aufnahme eines Klemmfutters 10, in dem ein Draht- oder Metallstück 11 befestigt werden kann. Die Platte 8 ist außerdem mit Gewindeöffnungen für Stellschrauben 12 versehen, um die Stellung auf Stützplatten 13 genau einzustellen, die ihrerseits von Windungsfedern 14 getragen werden, welche um die Führungsstangen 3 angeordnet sind. Die Platten 13 werden mittels Schrauben 15 in Stellung gehalten, welche in ! geeigneten öffnungen und isoliert am Tisch 2 lose eingesteckt sind.

Aus Vorstehendem geht hervor, daß das Schlagstück federnd durch die Federn 14 in einer Stellung zwischen den Führungsstangen 3 unmittelbar über dem Tisch 2 gehalten wird. Die Schrauben 12 dienen dazu, die Stellung des Schlagstückes 6 gegenüber einem Futter 16 einzustellen, dessen Bodenplatte an dem Tisch 2 befestigt ist. Das untere Futter hat jedoch einen oberen Teil 38, der an einer Gabelstange 17 befestigt und dem übrigen Teil des Futters gegenüber beweglich ist. Diese Gabelstange 17 bildet den Anker eines Elektromagneten 18, der auf einer Verlängerung 19 des Tisches angeordnet ist. Die Gabelstange 17 ist bei 20 drehbar, so daß ein zweiter Draht oder ein zweites Metallstück 21 in dem oberen Teil 38 des Futters befestigt und mittels der Stange angehoben werden kann, um mit dem Drahtstück 11 in Beruhrung gebracht zu werden. Wenn der Elektromagnet 18 erregt wird, wird die Gabelstange 17 gegen die Wirkung einer Feder 22, die an der Verlängerung 19 einerseits und an der Stange anderseits befestigt ist, angehoben, um die Drähte miteinander in Berührung zu halten, wenn das Schlagstück in einem bestimmten Abstand über dem unteren Futter 16 eingestellt (ist.

Ein zweites Schlagstück 23 ist gleichlinig mit dem unteren 6 mittels einer Führungsplatte 24 gehalten, die ebenfalls Öffnungen hat, durch welche die Stangen 3 hindurchgehen. Das .Schlagstück 23 ist an einer Stange 25 in geeigneter Weise, beispielsweise durch Einschrauben, befestigt und durch eine Mutter 26 in der Befestigungsstellung gesichert. Die Stange 25 geht durch eine Öffnung in der Spreize 5 und ist mit einem Ösenbolzen 27 versehen, mittels dessen das Schlagstück in die Arbeitsstellung gehoben werden kann. Der Abstand, bis zu 'welchem das Schlagstück gehoben werden kann, läßt sich durch einen Stellring 28 an der Stange 25 genau einstellen. In der mittels der öse 27 angehobenen Stellung wird die Stange 25 durch einen Sperrhebel 29 gehalten, der drehbar an einer Stütze 30 an der Spreize 5 angeordnet ist. Dieser Hebel bildet den Anker eines Elektromagneten 31, der ebenfalls auf dieser Stütze 30 sitzt.

Wenn das Schlagstück 23 gehoben ist, faßt

der Sperrhebel 29 unter den Stellring 28 und wird, wenn der Elektromagnet 31 erregt ist, in dieser Stellung gehalten. Ein Schalter 32 ist auf einer der Führungsstangen 3 befestigt und wird mittels eines Anschlages 33 geöffnet, . sobald das Schlagstück 23 herunterfällt. Durch diesen Schalter wird der elektrische Stromkreis geöffnet, welcher das Öffnen des Primärstromkreises des Schließtransformators bewirkt, wie weiter unten näher beschrieben ist. Die Kuppelstücke 34, vorteilhaft in Form U-förmiger Klammern, halten die Platten 7 und 24 der zugehörigen Schlagstücke zusammen und dienen als bequemes Mittel, das untere Schlagstück 6 anzuheben, wenn die Drahtenden zusammengeschweißt sind und aus der Vorrichtung herausgenommen werden sollen.

In den Abb. 3 und 4 sind die Futter 10 und 16 in größerem Maßstabe dargestellt. Der Strom verläuft von dem einen Ende des Sekundärstromkreises des Schweißtransformators nach dem beweglichen Teil 38 des unteren Futters 16, welches den zu verschweißenden Körper, z. B. das Drahtstück 21, hält. Die Stromzuführung besteht, wie in der A.bbildung gezeigt, aus zwei Kabeln 35, die entweder mit dem Hebel 17 oder unmittelbar mit dem Teil 38 in beliebig passender Weist verbunden sind. Um einen großen Querschnitt der Stromzuführung zu erzielen, aber gleichzeitig eine biegsame Verbindung zu erhalten, kann die Stromzuführung in der dargestellten Weiss aus zwei statt aus nur einem Kabel bestehen. Das Drahtstück 21 liegt auf dem Ständer 1 der Vorrichtung auf, ist daher sicher und starr abgestützt. Das Drahtstücic 11 ist in dem Futter 10 mittels einer geeigneten Stellschraube 36 festgeklemmt. Es ist notwendig, das untere Stück 21 gegen die vereinigte Schlagwirkung der Schlagstücke 6 und 23 kräftig abzustützen, weiche den Schlag für die Stoßberührung der zu verschweißenden Flächen ausüben. Die Kabel oder Leiter 35 bilden die eine Seite der Sekundärleitung, während die andere Seite derselben an dem oberen Futter 10 mittels einer Schraube 37 befestigt werden kann. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Gabelende der Stange 17 an einem beweglichen Einsatzstück 38 des Futters 16 befestigt. Das Einsatzstück ist in dem unteren Teil 16 leicht beweglich.

In Abb. 4 ist eine etwas abgeänderte Ausführungsform gezeigt, bei welcher eine flache Scheibe 39 im unteren Futter 16 gelagert ist, indem statt des einfachen. Metallstückes 21 ein solches 40 mit einem ilachen Kopf 41 zur Aufnahme der Scheibe 39 benutzt ist. Diese Abbildung soll nur veranschaulichen, daß es mit geringfügigen Abänderungen möglich ist, auch andere Metallkörper wie Stangen oder Drähte mit dieser Vorrichtung zu verschweißen. Beispielsweise könnte in dem gezeichneten Beispiel die Scheibe 39 der Teller eines Ventils sein, mit welchem der Schaft zu verschweißen ist.

Zur Erleichterung des X^erständnisses für das Verfahren dient das Schaltschema 5. In diesem bedeutet 42 eine Gleichstromquelle, beispielsweise ein Generator mit Reihenfeldwicklung 43 und Nebenschlußwicklung 44, letztere ist mit einem veränderlichen Widerstand 45 in Reihe geschaltet. Der Generator ist durch einen Relaisschalter 46 und einen Handschalter 46^s mit der Primärwicklung 47 eines Transformators verbunden. Die Sekundärwicklung 48 des Transformators ist mit den Metallstücken 11 und 21 verbunden, die zusammenzuschweißen sind. Der Relaisschalter 46 wird durch eine Spule 51 betätigt," die mit den Klemmen des Generators 42 über den Schalter 32 verbunden ist.

Das bewegliche Stück des Relaisschalters 46 steuert einen Schalter 52, der mit der Wicklung des Elektromagneten 18 in Reihe geschaltet ist, welcher mit den Klemmen des Generators 42 verbunden ist. Durch Federn 53 und 54, welche mit den Schaltern 46 und 52 verbunden sind, wird die positive Bewegung gesichert. Wie oben beschrieben, wird das Schlagstück 23 durch den Sperrhebel 29 mittels des Elektromagneten 31 in der gehobenen Stellung gehalten, wobei die Wicklung dieses Elektromagneten über einen Handschalter 55 zum Generator 42 geführt ist.

Die Gebrauchsweise ist folgende: Die zu verschweißenden Stücke 11 und 21 werden in den Futtern 10 und 16 der Vorrichtung eingesetzt, und das Schlagstück 6 wird so eingestellt, daß, wenn die Stücke 11 und 21 getrennt sind, ein Lichtbogen von der gewünschten Länge zwischen ihnen entsteht. Dann wird das Schlagstück 23 in die Arbeitsstellung gehoben, wo es durch Anstellen des Sperrhebels 29 und Erregung des Elektromagneten durch Schließen des Schalters 55 festgehalten wird. Der Schalter 32 befindet sich naturgemäß in Schließstellung, während die Spule 51 des Schalters 46 erregt ist und der Primärstrom durch den Schalter 46° geschlossen ist. Wenn der Schalter 46 erregt ist, befindet er sich in der Schließlage, so daß die Feder 54 den Schalter 52 schließen kann, wodurch der Elektromagnet 18 erregt wird, der die Stange 17 anzieht und die zu schweißenden Stücke aneinanderhält.

Die Vorrichtung ist nun in der Bereitstellung für das Schweißen. Dieser Stellung entspricht das Schaltschema der Abb. 5. Wird nun der Schalter 55 geöffnet, so wird der Erregerstrom für den Elektromagneten 31 unterbrochen, der Sperrhebel 29 ausgelöst, und

das Schlagstück 23 fällt herunter. Hierbei | öffnet es den Schalter 32 mittels des Anschla- ! ges 33, wodurch die Spule 51 des Schalters 46 außer Erregung kommt. Infolgedessen öffnet ! der Schalter 46 nicht nur den Primärstromkreis, sondern auch mittels des Schalters 52 den Erregerstromkreis des Magneten 18. Es werden also durch das Niederfallen des Schlagstückes und Öffnen des Schalters 32 zwei Vorgänge ausgelöst, nämlich Unterbrechung des Transformatorstromes und unmittelbar darauf Auslösung des Elektromagneten 18, welcher die Schweißstücke 11 und 21 zusammenhalt, so daß das Schweißstück 21 herunterfällt und der Lichtbogen entsteht.

Es ist es ersichtlich, daß, wenn der Primärstromkreis geöffnet wird, in der Sekundärwicklung ein Strom induziert wird, welcher durch die Schweißstücke 11 und 21 hindurchgeht und bei ihrer Trennung den Lichtbogen erzeugt. Kurz nach der Entstehung des Lichtbogens trifft das Schlagstück 23 auf das Schlagstück 6 und bewirkt- den Schlagstoß zwischen den Enden der beiden zusammenzuschweißenden Stücke. Der ganze Vorgang erfordert bei richtiger Einstellung der Vorrichtung nur den Bruchteil einer Sekunde, j trotzdem aber ist eine getrennte Reihenfolge j der Einzelstufen vorhanden. Zuerst wird der j Primärstrom unterbrochen, dann werden die Schweißstücke getrennt und der Lichtbogen erzeugt und dann erfolgt die Stoßberührung. Das \~erschweißen erfolgt, während der induzierte Strom im Sekundärstromkreis genügend stark ist, um die hohe Schweißhitze an den Berührungsflächen zuzuführen. Außerdem ergänzt der Schlagstoß die Wirkung der elektrischen Energie zur .Sicherung einer vollkommenen Schweißverbindung zwischen den beiden Stücken, gleichviel ob sie aus demselben oder aus verschiedenem Metall bestehen. Obgleich ein Gleichstromgenerator als Energiequelle für die Primärwicklung des ' Transformators oder der Reaktanzspule dar- ! gestellt ist, kann statt dessen auch jede andere geeignete Gleichstromquelle benutzt werden. Ferner ist die Erfindung nicht auf eine speziell elektrische Vorrichtung oder die besondere Schaltungsverbindung beschränkt, sondern umfaßt die Anwendung aller solcher Schaltanordnungen, welche die richtige Reihenfolge der Einzelstufen des Verfahrens ergeben. Außerdem ist anzumerken, daß, obgleich beim Ausführungsbeispiel das untere .Futter als fester unterer Teil 16 und ein dagegen beweglicher Teil 38 gezeigt ist, auch das obere, am Schlagstück 6 befestigte Futter so ausgebildet sein kann, daß hierdurch die gegenseitige Bewegung der zu schweißenden Flächen für die Erzeugung des Lichtbogens im kritischen Augenblick erzielt wird.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Vorrichtung zum elektrischen Schweißen von Metallstücken, bei welcher die beiden zu verschweißenden Flächen zunächst unter Durchführung eines Stromes zusammengebracht und zur Bildung eines Lichtbogens wieder getrennt werden, um daraufhin zur Erzielung des Schweißdruckes nochmals gegeneinandergedrückt zu werden, gekennzeichnet durch die Anordnung von ein magnetisches Feld erzeugenden Spulen, die bei plötzlicher Unterbrechung ihrer Erregung und dem dadurch bedingten Zusammenbruch des magnetischen Feldes den zur vollständigen Schweißung der Teile erforderlichen Strom liefern.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der sich berührenden Flächen der Schweißstücke für die Erzeugung des Lichtbogens durch die Bewegung eines Schlagstückes hervorgerufen wird, welches dann die Stoßberührung für das Schweißen bewirkt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Schlagstückes nach der Schlagstelle das öffnen eines Gleitstromkreises durch die Primärwicklung eines Transformators bewirkt, dessen Sekundärwicklung mit den Schweißstücken verbunden ist, so daß der Strom durch die Schweißstücke geht, wäh- * rend sie vor ihrer Trennung zusammengehalten sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet die beiden Schweißstücke zusammenhält, so daß der Entladungsstrom hindurchgeschickt werden kann und der Erregerstrom des Elektromagneten durch die Bewegung des Schlagstückes unterbrochen wird, wodurch die Trennung der Schweißstücke und die Lichtbogenbildung erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.