DE3923433A1 - Verfahren zum schweissen von blechen - Google Patents

Verfahren zum schweissen von blechen

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DE3923433A1
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electrode
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Roman Herschitz
Alexander Bogorad
Robert Nicholas Harhigh
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/25Monitoring devices
    • B23K11/252Monitoring devices using digital means
    • B23K11/256Monitoring devices using digital means the measured parameter being the inter-electrode electrical resistance
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S136/29Testing, calibrating, treating, e.g. aging

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Wire Bonding (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Verbinden von zwei leitfähigen Platten bzw. Blechen durch Schweißen.
Es gibt viele Situationen, in denen zwei Bleche bzw. Platten aus Metall oder, allgemeiner gesprochen, zwei dünne, elektrisch leitfähige Bleche bzw. Platten durch Schweißen miteinander ver­ bunden werden sollen. Die zunehmende Wichtigkeit der Betriebs­ sicherheit, um Garantiekosten bei Verbraucherprodukten zu sen­ ken oder strengere Sicherheitsanforderungen bei High-Tech- und Militär-Anwendungen zu erfüllen, erfordert eine große Überein­ stimmung von einer Schweißung zur anderen.
Ein Verfahren zum Verschweißen von zwei Blechen bzw. Platten aus elektrisch leitfähigem Material besteht darin, die Bleche nebeneinander anzuordnen, indem das eine Blech in dem zu ver­ schweißenden Bereich über dem anderen angeordnet wird und dann die Bleche sandwichartig zwischen zwei Schweißelektroden ange­ ordnet werden. Dann wird ein hoher Strom durch die Elektroden, durch die Metallbleche und ihre Grenzfläche geleitet, um dadurch das Metall nahe der Grenzfläche auf eine Schmelz- oder Schweiß­ temperatur zu erwärmen. In einigen Fällen, wenn beispielsweise ein Haftdraht oder ein Verbindungskabel an einer metallisier­ ten Oberfläche eines Halbleiters angeschweißt werden soll, ist es nicht möglich, eine Elektrode an der unteren Oberfläche der zwei Metallbleche, die verschweißt werden sollen, anzu­ bringen. Andere Verfahren können zur Halbleiterschweißung ver­ wendet werden, beispielsweise schnelles Schwingen des einen zu verbindenden Stückes gegen das andere, um dadurch Schmelzwärme an der sich bewegenden Grenzfläche zu erzeugen und gleichzei­ tig die Fläche von Oxiden oder Schmutz frei zu kratzen.
Die japanische Patentschrift 56-1 60 885 beschreibt ein System zum Schweißen von Halbleiterelementen auf einem Substrat mit zwei Schweißelektroden und Mitteln zum Herstellen eines opti­ malen Kontaktwiderstandes zwischen den Elektroden und den zu schweißenden Teilen vor dem Schweißen, um einen optimalen Kon­ taktwiderstand zwischen Elektroden und dem Teil zu erhalten trotz des Bestehens von oxidierten Filmen oder anderem Fremd­ material auf den Teilen. Es ist ein mit hoher Zuverlässigkeit arbeitendes Verfahren wünschenswert, um zwei Bleche aus leit­ fähigem Material zu verschweißen, wenn ein Zugang zum Schweißen von nur einer Seite möglich ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verschweißen von zwei Blechen aus elektrisch leitfähigem Material wird eine erste Seite eines ersten Bleches aus dem elektrisch leitfähigen Ma­ terial mit einer ersten Seite eines zweiten Bleches aus elek­ trisch leitfähigem Material wenigstens in dem zu verschweißen­ den Bereich in Kontakt gebracht. Erste und zweite Schweißelek­ troden werden an einer zweiten Seite des ersten Bleches so angebracht, daß sie rittlings über dem zu verschweißenden Be­ reich sitzen. Eine dritte Elektrode wird an der zweiten Plat­ te aus elektrisch leitfähigem Material neben dem zu verschwei­ ßenden Bereich angebracht. Der elektrische Widerstand zwischen wenigstens einer der ersten und zweiten Elektrode und der drit­ ten Elektrode wird gemessen und mit einem vorbestimmten Wert des elektrischen Widerstandes verglichen. Wenn sich der ge­ messene elektrische Widerstand unterhalb des vorbestimmten Wer­ tes befindet, wird zwischen den ersten und zweiten Elektroden Schweißenergie angelegt, um für ein Schmelzen zwischen den ersten und zweiten Blechen in dem zu schweißenden Bereich zu sorgen. Wenn der gemessene Widerstand den vorbestimmten Wert überschrei­ tet, wird wenigstens ein Teil der ersten Seite eines Bleches in dem zu schweißenden Bereich gereinigt. In einem bestimmten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die dritte Elektrode an der ersten Seite des zweiten Bleches angeordnet.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen an­ hand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1a ist eine perspektivische oder isometrische Ansicht einer Schweißanordnung und eines Werkstückes gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Blockdiagramm von einer Schweißanordnung gemäß der Erfindung, und Fig. 1b ist ein Querschnitt von einem Teil der An­ ordnung gemäß Fig. 1a, wobei die Fig. 1a und 1b zusammen die Fig. 1 bilden.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Werkstückes gemäß Fig. 1 mit in ihrer Lage befindlichen Schweißelektroden, wo­ bei der Fluß des Schweißstromes dargestellt ist.
Fig. 3 ist ein Abbild von einer Mikrofotographie eines Teils des in Fig. 1 dargestellten Werkstückes.
Das besondere Problem, auf das die Erfindung gerichtet ist, ent­ stand aus der Notwendigkeit, die Zuverlässigkeit von Solarfeld­ panelen zu verbessern, die in einer niedrigen Erdumlaufbahn ver­ wendet werden sollen, in denen sie einer großen Anzahl von Er­ wärmungs- und Abkühlungszyklen ausgesetzt sind. Derartige Panelen bzw. Platten haben, wenn sie aus Solarzellen aufgebaut sind, die metallisierte Abschnitte enthalten, die an Verbindungsstreifen angelötet sind, möglicherweise nicht das erforderliche Maß an Betriebssicherheit aufgrund von Fehlern an den Lötverbindungen. Das in Fig. 1 dargestellte Schweißsystem sorgt für eine ver­ besserte Sicherheit bzw. Zuverlässigkeit. In Fig. 1a sind meh­ rere einzelne Solarzellen 10 a, 10 b, 10 c........10 f als Recht­ ecke dargestellt, die im Abstand angeordnet sind, um ihren ge­ trennten Aufbau deutlicher darzustellen, aber sie können zusam­ menhängen oder eng nebeneinander angeordnet sein, um die Größe an Oberflächenüberdeckung zu maximieren und dadurch die Länge der Zwischenverbindungen zu minimieren. Jede einzelne Solarzelle 10 weist eine untere Metallisierung 12 auf. Somit besitzt die Solarzelle 10 a eine untere Metallisierung 12 a, die Solarzelle 10 c besitzt eine Bodenmetallisierung 12 c usw. Die Bodenmetal­ lisierungen 12 der Solarzellen sind in der fertigen Anordnung (Array) durch ein Schweißverfahren gemäß der Erfindung mitein­ ander verbunden, das aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich wird. Die Bodenmetallisierungen enthalten einen relativ breiten Abschnitt neben einer langen Kante und Streifen, die sich über den Boden der Solarzelle erstrecken, wobei große Abschnitte nicht-metallisiert bleiben für eine Durchdringung von Licht­ photonen.
Jede einzelne Solarzelle 10 weist ferner einen oberen Metalli­ sierungskontakt 14 auf, der die Deckfläche im wesentlichen be­ deckt. Somit hat die Solarzelle 10 a auf ihrer Deckfläche eine Metallisierungsoberfläche 14 a, die Solarzelle 10 b hat eine Me­ tallisierungsoberfläche 14 b usw. Die Anordnung der oberen und unteren Metallisierungsoberflächen der Solarzelle 10 c ist deut­ licher in der Querschnittsansicht gemäß Fig. 1b gezeigt, die einen Schnitt entlang der Linie 1 b-1 b in Fig. 1a zeigt.
Die obere Metallisierung von jeder Solarzelle 10 ist mit dem breiten Abschnitt der unteren Metallisierung 12 der nächstbe­ nachbarten Solarzelle auf der einen Seite durch eine leitfähigen Verbindungsstreifen 16 verbunden. Somit ist die obere Metalli­ sierung 14 b der Solarzelle 10 b durch den Streifen 16 b mit der unteren Metallisierung 12 c der Solarzelle 10 c verbunden, und der obere Metallbelag 14 c der Solarzelle 10 c ist durch den Streifen 16 c mit dem unteren Metallbelag 12 d der Solarzelle 10 d verbun­ den. Jeder leitfähige Streifen 16 ist mit jedem der zugeordneten Metallbeläge der Solarzellen verschweißt, um die Kontakte zur Bildung einer Reihenschaltung miteinander zu verbinden.
Wie in Fig. 1a dargestellt ist, wird das Schweißverfahren durch eine Einrichtung ausgeführt, die eine erste Schweißelek­ trode 20, eine zweite Schweißelektrode 22 und eine dritte Hilfs­ elektrode 24 aufweist. Die Schweißelektroden 20 und 22 sind für eine hohe Leitfähigkeit vorzugsweise aus Kupfer hergestellt, und sind an der Spitze mit Molybdän (Mb), das eine hohe Schmelztemperatur hat, für eine geringe Abnutzung ver­ sehen. Die Elektroden 20, 22 und 24 sind in einem gegenseiti­ gen Abstand gehalten durch einen Halter (nicht dargestellt), der eine Auf- und Abbewegung relativ zu der oberen Oberfläche der Solarzellen ausführen kann, wie es durch den zwei Spitzen aufweisenden Pfeil 26 dargestellt ist. Die Elektroden 20, 22 und 24 sind elektrisch gegenseitig isoliert, wenn sie nicht mit einem Leiterstreifen 16 in Kontakt sind. Weiterhin sind die Elektroden 20, 22 und 24 durch Leiter geeigneter Größe mit einer Schalteranordnung verbunden, die als ein Block 30 dargestellt ist. Die Schalteranordnung 30 empfängt Steuersignale über einen Leitersatz 32 und elektrische Leistung über einen Leitersatz 34, um Paaren von Elektroden 20, 22 und 24 unter der Führung einer Steuer- bzw. Regelschaltung, die als ein Block 38 dargestellt ist, Spannung oder Strom zuzuführen.
Im Betrieb wird der Elektrodensatz 20, 22 und 24 relativ zu dem Feld der Solarzellen bewegt, indem entweder das Solarzellenfeld unter dem Elektrodensatz oder der Elektrodensatz entlang dem Feld schrittweise bewegt wird. Wie in Fig. 1a dargestellt ist, bildet jeder Leiterstreifen 16 eine Öffnung 18 entlang seinem Rand. Die Öffnungsgröße ist kleiner als die Oberfläche der Solarzelle, und die Öffnungen sind so angeordnet, daß wenigstens eine Öffnung 18 über jedem Metallbelag 14 der Solarzelle 10 liegt. Geschweißte Bereiche 19 a und 19 b verbinden einen Strei­ fen 16 mit einem oberen Metallisierungskontakt 14 a bzw. 14 b von Solarzellen 10 a bzw. 10 b. In der relativen Position, die in Fig. 1a dargestellt ist, befindet sich der Elektrodensatz 20, 22, 24 oberhalb der Solarzelle 10 c und ist vorbereitet für den Beginn eines Schweißvorganges gemäß der Erfindung.
Das Anschweißen eines verbindenden Streifens 16 an dem oberen Metallisierungskontakt 14 c der Solarzelle 10 c erfolgt in der Weise, daß die Position des Streifens 16 c so eingestellt wird, daß die Elektrode 24, wenn sie abgesenkt wird, durch die Öff­ nung 18 in dem Streifen 16 c paßt, ohne deren Ränder zu berüh­ ren. Auf Wunsch kann die gesamte Elektrode 24, abgesehen von der Spitze, mit einer Isolationsschicht (nicht dargestellt) überzogen sein, um die Vermeidung eines unerwünschten Kontak­ tes zwischen der Elektrode 24 und dem Leiterstreifen 16 c zu unterstützen.Die Elektroden 20 und 22 werden in einen Kontakt mit dem Leiterstreifen 16 c abgesenkt.
Wenn die Elektroden 20 und 22 mit der oberen Oberfläche des Verbindungsstreifens 16 c in Kontakt sind und wenn die Elektrode 24 mit der oberen Oberfläche des Metallisierungskontaktes 14 c in Kontakt ist, wird ein Schalter 40 durch eine Bedienungsper­ son geschlossen, um das Schweißverfahren zu beginnen. Der Schal­ ter 40 ist mit einer Steuer- bzw. Regelschaltung verbunden, die als ein Block 38 dargestellt ist. Das Schweißverfahren beginnt damit, daß der Regelblock 38 eine steuerbare Stromquelle 36 so einstellt, daß sie eine relativ kleine Spannung erzeugt, und er bringt auch den Schalter 30 in eine Stellung, in der die steuer­ bare Stromquelle 36 eine Spannung zwischen den Elektroden 20 und 22 anlegt, damit ein relativ kleiner Strom, beispielsweise ein Ampere, fließt. Theoretisch haben die Schalter des Blockes 30 keinen Widerstand und infolgedessen können Messungen der Elektrodenspannung an der steuerbaren Stromquelle 36 durchge­ führt werden. Es ist allgemein bekannt, daß Messungen der Elek­ trodenspannung auf der Elektrodenseite des Schaltblockes 30 durchgeführt werden können, wenn der Schalterwiderstand oder andere Schaltungswiderstände signifikant sind. Signale, die die gemessene Spannung und den resultierenden Strom darstellen, wer­ den von der steuerbaren Stromquelle 36 dem Block 38 zugeführt. Das Verhältnis der Spannung, die an die Elektroden 20 und 22 angelegt wird, zu dem resultierenden Strom wird errechnet, um den Widerstand zu ermitteln. Natürlich kann die Quelle 36 auch so eingestellt werden, daß sie einen bekannten Strom erzeugt, und der Widerstand kann aus der resultierenden Spannung ermit­ telt werden.
Der Widerstand durch die Schaltungsanordnung einschließlich der Elektroden 20 und 22 wird mit einem vorbestimmten Standardwider­ stand verglichen. Der Widerstand in diesem Stromkreis enthält die Widerstände der zwei Elektroden 20 und 22, den Widerstand an der Kontaktgrenzfläche zwischen jeder Elektrode 20, 22 und dem Verbindungsstreifen 16 c und den Widerstand des Streifens 16 c in dem Spalt zwischen den Elektroden 20 und 22. Da der Verbindungsstreifen 16 mit der Oberfläche des Metallbelages 14 c der Solarzelle 10 c in Kontakt ist, wird der Widerstand des Ver­ bindungsstreifens 16 durch den Widerstand des Metallbelages 14 c und durch den Kontaktwiderstand zwischen dem Verbindungs­ streifen 16 und dem Metallbelag 14 c beeinflußt. Die Widerstände der Elektroden 20 und 22 und der Widerstand des Streifens 16, unabhängig davon, ob der Metallbelag 14 c parallel liegt oder nicht, sind kumulativ relativ klein im Vergleich zu dem Kontakt­ widerstand zwischen einer Elektrode 20, 22 und dem Verbindungs­ streifen 16, wenn die Elektrodenspitze schmutzig oder erodiert ist. Infolgedessen kann der vorbestimmte Widerstandswert, mit dem der gemessene Wert des Widerstandes verglichen wird, ein gutes Stück über die Summe der Widerstände der zwei Elektroden und des Kontaktbandes gesetzt werden, so daß saubere, nicht erodierte Elektrodenspitzenselten den Schwellenwert überschrei­ ten werden, aber schmutzige oder erodierte Spitzen nahezu immer bewirken, daß der Schwellenwert überschritten wird.
Wenn der gemessene Widerstand zwischen den Elektroden 20 und 22 den vorbestimmten Standardwert überschreitet, beendet der Regel­ block 38 den Schweißvorgang und läßt eine Warnlampe aufleuchten, die bei 41 dargestellt ist, um der Bedienungsperson anzuzeigen, daß die Spitzen der Schweißelektroden 20, 22 gesäubert werden sollten. Die Reinigungsarbeiten sind üblich und werden deshalb hier nicht näher erläutert.
Wenn der gemessene Widerstand unterhalb des vorbestimmten Stan­ dardwertes ist, müssen die Elektrodenspitzen sauber sein, und die Verknüpfungsschaltung bzw. Logik des Regelblockes 38 läuft weiter zum nächsten Arbeitsschritt. Im nächsten Schritt betä­ tigt der Regelblock 38 den Schalter 30, um eine der Elektroden 20, 22 von der Schaltungsanordnung zu trennen und die Ausgangs­ spannung der steuerbaren Quelle 36 an die Elektrode 24 und die andere der Elektroden 20 und 22 anzulegen. Gleichzeitig mit der Betätigung des Schalters 30 setzt der Regelblock 38 die steuer­ bare Stromquelle 36 auf eine kleine Spannung. Eine Spannung, die an die Elektrode 24 relativ zur (beispielsweise) Elektrode 20 angelegt ist, bewirkt einen Stromfluß durch die Elektroden 20 und 24, vertikal durch den Verbindungsstreifen 16 c, durch den Punkt oder Kontaktpunkt zwischen dem Verbindungsstreifen 16 und dem Metallbelag 14 c, seitlich durch den Metallbelag 14 c zu einem Punkt unter der Elektrode 24 und durch den Kontakt­ punkt zwischen der Elektrode 24 und dem Metallbelag 14 c. Die Widerstände der Elektroden 20 und 24 sind relativ klein, und der Widerstand an der Grenzfläche zwischen der Elektrode 24 und dem Metallbelag 14 c ist ebenfalls relativ klein aufgrund des großen Druckes pro Flächeneinheit, der mit dem kleinen Durchmesser an der Spitze der Elektrode 24 verbunden ist. Die vorhergehende Widerstandsmessung hat auch ergeben, daß der Kon­ taktwiderstand zwischen der Elektrode 20 und dem Verbindungs­ streifen 16 c relativ klein ist. Ein verbleibender unbekannter Widerstand ist der Kontaktwiderstand zwischen dem Verbindungs­ band 16 c und dem Metallbelag 14 c. Dieser Widerstand kann durch das Vorhandensein von Schmutz oder Oxiden an der Grenzfläche vergrößert werden. Dieser Schmutz oder diese Oxide sind in dem Bereich, in dem ein Schmelzen während des Schweißens auftreten wird, und sie können die Betriebssicherheit der dabei entstehen­ den Schweißung nachteilig beeinflussen. Der Widerstand gegenüber dem Stromfluß zwischen den Elektroden 20 und 24 wird mit einem Standardwiderstand verglichen, der genügend hoch gesetzt wird, so daß saubere gegenüberliegende Oberflächen des leitfähigen Bleches 16 c und des Metallbelages 14 c niemals dazu führen, daß der Schwellenwert überschritten wird, daß aber schmutzige oder oxidierte Oberflächen nahezu unausweichlich dazu führen, daß der Schwellenwert überschritten wird. Der Regelblock 38 spricht auf den Vergleich zwischen dem gemessenen Widerstand und dem Schwellenwert an, um entweder mit dem nächsten Schritt in dem Schweißvorgang fortzufahren, wenn der Widerstand klein ist, oder wenn er hoch ist, das Schweißverfahren zu unterbre­ chen und eine Lampe 43 aufleuchten zu lassen, um der Bedie­ nungsperson anzuzeigen, daß das Schweißverfahren unterbrochen worden ist und daß die Grenzfläche zwischen dem Verbindungsband 16 c und dem Metallbelag 14 c gereinigt werden muß.
Wenn der Widerstand zwischen den Elektroden 20 und 24 unterhalb des vorbestimmten Schwellenwertes ist, trennt der Regelblock 38 die Elektrode 24 aus dem Stromkreis und legt wieder die Elek­ troden 20 und 22 an den Ausgang der steuerbaren Quelle 36 an. Gleichzeitig versetzt der Regelblock 38 auch die steuerbare Stromquelle 36 in die Schweißzustände (hohe Spannung oder Strom) und veranlaßt die Quelle, eine Spannung an die Elektroden 20 und 22 anzulegen oder einen Strom durch diese zu leiten, um die Schweißung zu bewirken.
Fig. 2 ist ein Querschnitt der Struktur gemäß Fig. 1a, wobei die Schweißelektroden 20, 22 mit der oberen Seite des Verbin­ dungsbandes 16 in Kontakt sind. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Schweißelektrode 22 relativ positiv (+) und die Elektro­ de 20 ist relativ negativ (-). Der übliche Strom fließt in Rich­ tung der Pfeile, wobei ein Teil 210 seitlich durch das Verbin­ dungsband 16 zwischen den Elektroden fließt und ein anderer Teil 212 durch den Metallbelag 14 fließt. Die Größe der Teil­ ströme 210, 212 ist so gewählt, daß sie groß genug sind, damit die Energie pro Zeiteinheit (Leistung), die in dem Innenwider­ stand der Leiter abgeführt wird, das Material auf Schmelztempe­ rator erhöht, wodurch ein Schmelzen oder Schweißen des Verbin­ dungsbandes 16 mit dem Metallbelag 14 an einer Stelle zwischen den Schweißelektroden entsteht. Der Regelblock 38 schaltet dann die Quelle 36 ab und hebt die Elektroden zur Vorbereitung für den nächsten Befehl an, um die Schweißroutine erneut durch­ zuführen. Er kann auch das Solarzellenfeld unter den Schweiß­ elektroden zur Vorbereitung zum Schweißen der Zelle 10 d reposi­ tionieren. Die Programmierung des Regelblockes 38, um die be­ schriebene Routine auszuführen, wird für üblich gehalten und deshalb nicht näher erläutert. Das vorstehend beschriebene Ver­ fahren sorgt für konsistente Schweißungen, da die Schweißungen nicht durch schmutzige oder korrodierte Grenzflächen gemacht werden.
Jedes Verbindungsband 16 ist vorzugsweise aus einem gestreckten Metallgitter oder aus einem geätzten Gitter hergestellt. Fig. 3 stellt ein Abbild von einer Mikrophotographie von einem Teil eines geätzten Gitters mit rautenförmigen Perforationen dar. Es wurde gefunden, daß, wenn die Spitzen der Schweißelektroden 20 und 22 punktförmig sind, der Punkt, wenn er abgesenkt wird, auf einem einzelnen Zwischenverbindungsband des Gitters landen kann. Wenn der große Schweißstrom fließt, kann dies in uner­ wünschterweise das Schmelzen des Bandes zur Folge haben, was direkt unter der Schweißelektrode geschieht. Dies wird dadurch vermieden, daß die Schweißelektroden gemäß Fig. 1 mit der Form einer Schneide geformt werden, wodurch ein Kontakt mit mehr als einem Verbindungsband des Gitters entsteht, wodurch das Problem eliminiert wird.
Es sind noch weitere Ausführungsbeispiele möglich. Auf Wunsch kann die Auf- und Abwärtsbewegung der Elektrode 24 unabhängig von der Bewegung der Elektroden 20 und 22 sein, und die Elektro­ de 24 kann nur dann in einen Kontakt mit dem zugeordneten Me­ tallbelag abgesenkt werden, wenn durch den Schalter 30 Verbin­ dungen hierzu hergestellt werden. Anstelle der Trennung von einer der Elektroden 20, 22 während des Widerstandstests in Verbindung mit der Elektrode 24 kann der Schalter 30 die Elek­ troden 20 und 22 gemeinsam verbinden, um die Wirkung des Kon­ taktwiderstandes zu verkleinern. Es kann auch ein weiterer Schritt hinzugefügt werden, indem der Blechgrenzflächenwider­ stand durch die Verwendung von zwei leicht unterschiedlichen Pfaden gemessen wird, zunächst zwischen den Elektroden 20 und 24 und dann zwischen den Elektroden 22 und 24. Wenn das leit­ fähige Band 16 ein gewebtes Gitter oder Netz ist, brauchen die diskreten Öffnungen 18 nicht erforderlich zu sein, wenn die Elektrode 24 entlang ihrer Länge isoliert ist, da die Elektrode 24 das Gitter dadurch durchdringen kann, daß sie Gitterdrähte beiseite drückt. Der Schweißstrom kann ein Wechsel- oder Gleichstrom sein und kann bezüglich der Amplitude und/oder Dauer gesteuert bzw. geregelt werden. Es wurden zwar Anzeige­ lampen beschrieben, es können aber auch Summer, Flüssigkristall­ anzeigen oder irgendwelche anderen Signaleinrichtungen oder Anzeigen verwendet werden. Es kann auch ein Inertgas verwendet werden, um eine Oxidation während des Schweißens zu verhindern.

Claims (16)

1. Verfahren zum Zusammenschweißen von zwei Blechen oder Platten aus elektrisch leitfähigem Material, gekennzeichnet durch:
Anordnen einer ersten Seite eines ersten Bleches aus elektrisch leitfähigem Material in Kontakt mit einer ersten Seite eines zweiten Bleches aus elektrisch leit­ fähigem Material in einem zu verschweißenden Be­ reich,
Anordnen erster und zweiter Elektroden an einer zweiten Seite des ersten Bleches rittlings über dem zu schwei­ ßenden Bereich,
Anordnen einer dritten Elektrode an dem zweiten Blech neben dem zu schweißenden Bereich,
Messen des elektrischen Widerstandes zwischen wenigstens einer der ersten und zweiten Elektroden und der dritten Elektrode,
Vergleichen des elektrischen Widerstandes mit einem vorbestimmten Wert,
wenn der elektrische Widerstand unterhalb des vorbe­ stimmten Wertes ist, Zuführen elektrischer Schweißener­ gie zwischen den ersten und zweiten Elektroden,
wenn der elektrische Widerstand den vorbestimmten Wert überschreitet, Reinigen der ersten und zweiten Bleche an dem zu schweißenden Bereich und Wiederholen der Schritte zum Anordnen der Bleche, zum Anordnen der Elektroden, zum Messen, Vergleichen und Zuführen von Schweißenergie.
2. Verfahren zum Verbinden von zwei leitfähigen Blechen bzw. Platten, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Bleche bzw. Platten in einem zu verbindenden Be­ reich nebeneinander angeordnet werden,
gegen eine äußere Oberfläche von einer der Bleche bzw. Platten nahe dem zu verbindenden Bereich die Arbeits­ flächen von ersten und zweiten im Abstand angeordneten Elektroden gepreßt werden,
eine dritte Elektrode gegen die andere Platte bzw. das andere Blech gepreßt wird,
eine erste Spannung zwischen den ersten und zweiten Elektroden angelegt wird, der dabei entstehende erste Strom gemessen wird und das Verhältnis der ersten Span­ nung zu dem entstehenden ersten Strom mit einem ersten vorbestimmten Verhältnis verglichen wird,
wenigstens eine der Arbeitsflächen gereinigt wird, wenn das Verhältnis der ersten Spannung und des entstehenden ersten Stroms das vorbestimmte Verhältnis überschrei­ tet,
eine zweite Spannung zwischen der dritten Elektrode und wenigstens einer der ersten und zweiten Elektroden ange­ legt wird, der entstehende zweite Strom gemessen wird und das Verhältnis der zweiten Spannung zu dem entstehen­ den zweiten Strom mit einem zweiten vorbestimmten Ver­ hältnis verglichen wird,
wenigstens ein Teil des nebeneinander angeordneten Ab­ schnitts der Bleche in dem zu verbindenden Bereich ge­ reinigt wird, wenn das Verhältnis der zweiten Spannung zu dem entstehenden zweiten Strom das zweite vorbe­ stimmte Verhältnis überschreitet, und
an die ersten und zweiten Elektroden eine dritte Span­ nung angelegt wird, die ausreicht, damit ein dritter Strom, der größer als einer der ersten oder zweiten Ströme ist, nur dann fließt, wenn das Verhältnis der ersten Spannung zum ersten Strom unter dem ersten vor­ bestimmten Verhältnis ist und das Verhältnis der zweiten Spannung zum zweiten Strom das zweite vorbestimmte Ver­ hältnis überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Spannungen gleich sind.
4. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten vorbestimmten Verhältnisse gleich sind.
5. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen einer dritten Elektrode gegen das andere Blech nach dem Anlegen einer ersten Spannung folgt.
6. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Anlegen einer zweiten Spannung umfaßt:
Anlegen der zweiten Spannung zwischen der dritten Elek­ trode und der ersten Elektrode und Vergleichen des Ver­ hältnisses der zweiten Spannung zu dem resultierenden zweiten Strom mit dem zweiten vorbestimmten Verhält­ nis,
Anlegen einer vierten Spannung zwischen der dritten Elektrode und der zweiten Elektrode und Vergleichen des Verhältnisses der vierten Spannung mit dem daraus resultierenden vierten Strom mit einem vorbestimmten vierten Verhältnis.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und vierten vorbestimmten Verhältnisse gleich sind.
8. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin wenigstens ein Teil des benachbarten Ab­ schnittes der Bleche in dem zu verbindenden Bereich gereinigt wird, wenn das Verhältnis der vierten Span­ nung zu dem vierten Strom das vierte vorbestimmte Ver­ hältnis überschreitet.
9. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der zwei leitfähigen Platten bzw. Bleche mit Löchern versehen ist und beim Anpressen der dritten Elektrode die eine Platte relativ zu der drit­ ten Elektrode so orientiert wird, daß die dritte Elek­ trode durch ein Loch in der einen Platte hindurchführt, um mit der anderen Platte in Kontakt zu kommen.
10. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß beim Reinigen wenigstens der Arbeitsflächen die äußere Oberfläche von einer der Platten in dem Kontakt­ bereich mit wenigstens einer der ersten und zweiten Elektroden gereinigt wird.
11. Solarpaneele mit einzelnen Solarzellen, die jeweils wenigstens einen metallischen Kontakt aufweisen, gekennzeichnet durch: einen dünnen metallischen Streifen bzw. ein Band (16) mit einer ersten Fläche, die in einem zu schweißenden Bereich über dem metallischen Kontakt liegt und mit diesem zusammenhängt, wobei der Streifen bzw. das Band dadurch mit dem Kontakt verschweißbar ist, daß (a) erste und zweite Schweißelektroden (20,22) an der Flä­ che des Bandes an Stellen angeordnet sind, die sich rittlings über dem zu schweißenden Bereich befinden, und weiterhin eine dritte Elektrode (24) an einem Punkt auf dem metallischen Kontakt neben dem zu schwei­ ßenden Bereich angeordnet ist, (b) der Wert eines ersten Widerstands zwischen den ersten und zweiten Elektroden gemessen wird und wenigstens eine der Grenzflächen zwischen den ersten und zweiten Elektroden und der zweiten Fläche des Metallbandes gereinigt wird, wenn der erste Widerstand einen vorbestimmten Wert über­ schreitet, (c) der Wert eines zweiten Widerstandes zwischen der dritten Elektrode und wenigstens einer der ersten und zweiten Elektroden gemessen wird und wenigstens ein Teil der Grenzfläche zwischen dem metal­ lischen Kontakt und der ersten Fläche des Bandes gerei­ nigt wird, wenn der zweite Widerstand einen vorbestimm­ ten Wert überschreitet und (d) elektrische Energie zwischen den ersten und zweiten Elektroden zugeführt wird, um ein Schmelzen zwischen dem metallischen Kon­ takt und dem Band herbeizuführen.
12. Solarpaneele nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen bzw. das Band (16) im wesentlichen aus Silber hergestellt ist.
13. Solarpaneele nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Kontakt im wesentlichen aus Silber hergestellt ist.
14. Solarpaneele nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Band bzw. der Streifen (16) Löcher (18) ent­ hält.
15. Solarpaneele nach Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt unter einem der Löcher (18) liegt.
16. Verfahren zum Verschweißen von zwei Platten bzw. Ble­ chen, die entlang ihren breiten Oberflächen aneinander liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand zwischen den Platten bzw. Blechen nahe dem zu schweißenden Bereich mit einem Standardwiderstand verglichen wird und nur dann, wenn der elektrische Widerstand unterhalb eines Standard­ wertes ist, elektrische Schweißenergie nur von der freiliegenden Seite von einer der Platten bzw. Bleche zugeführt wird.
DE3923433A 1988-07-25 1989-07-15 Verfahren zum schweissen von blechen Withdrawn DE3923433A1 (de)

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