DE936464C - Verfahren zur Verschweissung eines Zuleitungsdrahts mit dem Sockel einer elektrischen Lampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Sockelungsvorgang bei der Fabrikation elektrischer Lampen. Dabei wird ein Sockel auf dem Hals eines Glaskolbens befestigt, und es muß eine dauernde elektrische Verbindung zwischen den Zuleitungsdrähten und den Metallteilen des Sockels hergestellt werden.

Bis vor ziemlich kurzer Zeit wurden die Sockel von elektrischen Lampen fast durchweg aus Messing hergestellt, das sich leicht verzinnen und verlöten läßt. Schweißverbindungen wurden nur sehr wenig benutzt und fast nur bei größeren Röhren, die bei so hohen Temperaturen arbeiten, bei denen eine Lötverbindung möglicherweise geschmolzen wäre. Soweit Schweißverbindungen benutzt wurden, wurde das Schweißen nach den üblichen Regeln ausgeführt, und der Schweißvorgang war ein ziemlich kostspieliger Arbeitsgang. Wegen der Knappheit und wegen der hohen Kosten von Messing besteht nunmehr das Bedürfnis, weniger teuere Metalle, z. B. Aluminium oder Stahl, für die Sockel von elektrischen Lampen zu verwenden oder wenigstens für die sogenannte Hülse des Sockels, welche den größten Teil des im Sockel enthaltenen Metalls darstellt. Jedoch eignen sich Aluminium oder Stahl nicht sehr gut zur Her-

stellung von Lötverbindungen. Wenn eine elektrische Anschlußstelle mit sehr niedrigem ohmschen Widerstand verlangt wird, wird daher die Herstellung einer Schweißverbindung zu einem unabweisbaren Bedürfnis.

Das vorliegende Verfahren zur Verbindung eines Zuführungsdrahtes mit einem Metallteil des Sockels einer elektrischen Lampe durch Schweißung wird erfindungsgemäß gebildet durch die ίο Verfahrensschritte des Abschneidens des Drahtes bis auf ein so kurzes Stück, daß dieses eine beträchtliche Steifigkeit erhält, der Herstellung eines vorläufigen Kontaktes von geringem elektrischem Widerstand zwischen dem Anfang des kurzen Drahtstücks und dem erwähnten Metallteil, den Verfahrensschritt der Herstellung eines Kontaktes zwischen einer verhältnismäßig schweren Elektrode und dem Drahtende und den Verfahrensschritt der Hindurchleitung eines Stromes von ao zeitlich abfallender Stärke durch das Drahtstück, wobei die erwähnte Elektrode negative Polarität hat.

Fig. ι zeigt im Grundriß-einen Teil der bisher zur Fertigstellung der Lampe benutzten Maschine und verschiedener Einzelheiten für die Durchführung der erfindungsgemäßen Schweißung an einer solchen Maschine;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Einrichtung, welche zum Abschneiden des seitlichen Einführungsdrahtes dient und gleichzeitig dazu, ihn um den Hülsenrand herum nach aufwärts zu biegen; Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Schweißeinrichtung, bei der auch die zugehörige Schaltung dargestellt ist;

Fig. 4 a, 4b und 4c veranschaulichen den Ablauf der einzelnen Arbeitsgänge beim Schweißprozeß.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Schraubsockel mittlerer Größe, wie er im allgemeinen für Haushaltsglühlampen verwendet wird, erläutert. Natürlich ist aber die Erfindung auch auf Lampen anderer Größe und anderer Sockeltypen anwendbar, z. B. auf Lampen mit Bajonettsockel, bei welchen der seitliche Einführungsdraht an eine Zylinderhülse mit gerader Wand angeschlossen werden muß.

Die erfindungsgemäße Schweißverbindung kann unter Benutzung derjenigen Einrichtungen hergestellt werden, die in Fig. 1 an den Arbeitsstellend und B einer Maschine zur Fertigstellung von Glühlampen dargestellt sind. Eine derartige Maschine ist in der USA.-Patentschrift 1 708 756 (Fagan) beschrieben und enthält einen Drehtisch, der in Fig. 1 nur zum Teil dargestellt und mit 1 bezeichnet ist, sowie geeignete Antriebsmittel, welche den Drehtisch entgegen dem Uhrzeigersinne in der Richtung des Pfeiles 2 schrittweise antreiben. Die Glaskolben 3 befinden sich mit der Kolbenöffnung nach oben in Haltern 4, welche auf dem Drehtisch an seinem Umfang befestigt sind. Durch den schrittweisen Vorschub des Drehtisches gelangen die einzelnen Glaskolben bei jedem Schritt an eine neue Arbeitsstelle.

Wie am besten in Fig. 2 zu erkennen, enthält jeder Lampenhalter 4 einen Tragarm 4, der bei 6 mit dem Umfang des Drehtisches 1 verbunden ist. In dem- Tragarm befindet sich eine vertikale Spindel 7, welche an ihrem oberen Ende einen Teller 8 trägt. Die Spindel wird durch eine Feder 9 nach oben gedrückt, so daß der Teller 8 am Kolben anliegt. Am oberen Teil des Tragarms befindet sich eine Platte 10, an welcher der Zentralkontakt 11 des Schraubsockels 12 anliegt. Ferner sind an dem Tragarm 5 noch zwei Klauen 13 und 14 drehbar befestigt, welche durch eine Feder 15 zusammengedrückt werden. Die Lampe wird von den erwähnten Klauen erfaßt und der Sockel vermöge der von dem Teller 8 ausgeübten Kraft auf den Kolbenhals aufgedrückt. Gleichzeitig bewirken die Klauen 13 und 14, welche den Sockel 12 umfassen, daß der. Sockel fest auf den Kolbenhals aufgeschoben wird. Die Klauen 13 und 14 können sodann geöffnet' werden, so daß. sie den Sockel freigeben, und zwar dadurch, daß ein Nocken die Rolle 14 berührt, die auf dem rückwärtigen Teil des Zangenarms 13 befestigt ist. Diese Berührung kommt an denjenigen Arbeitsstellen der Maschine zustande, an denen die Klauen oder Zangenarmei geöffnet werden sollen. Die Lampe selbst wird aus dem Halter 4 mittels eines Nockens gelöst, welcher die Rolle 17 auf der Spindel 7 berührt und diese Spindel einschließlich des Haltetellers 8 nach unten verschiebt.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht der erste Verfahrensschritt bei der Herstellung der Schweißverbindung darin, den seitlichen Einführungsdraht 19 bis auf eine solche Länge abzuschneiden, daß, beispielsweise im Falle einer 25-Watt-Lampe, der Draht nur noch 3 mm über die Sockelhülse hinausragt. Dieses vorstehende Drahtende wird sodann vorzugsweise ein wenig nach oben gebogen, so daß zwischen ihm und dem Rand der Hülse 20 nur mehr ein geringer elektrischer Widerstand besteht. Alle diese Arbeitsgänge können gleichzeitig mit dem Abschneiden des Drahtes durch einen Einstellmechanismus an der Stellet der Maschine in Fig, 1 vorgenommen werden. Die Abschneideeinrichtung enthält zwei scherenartige Schneidmesser 21 und 22, von denen das obere Messer 21 auf einem Halter 23 sitzt, der seinerseits auf einem Ständer 24 befestigt ist. Dieser Ständer 24 ist mit dem Maschinengestell 25 verschraubt. Das untere Messer 22 ist an einem Schenkel eines Hebels 26 befestigt, der bei 27 an dem Ständer 24 angelenkt ist. Die Drehung des Hebels 26 wird mittels einer Stoßstange 28 bewerkstelligt, die sich synchron mit der Schrittbewegung der Maschine in vertikaler Richtung verschiebt. Diese Verschiebung kann mittels einer Nockenscheibe und mittels eines doppelarmigen Hebels derart bewerkstelligt werden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Während derjenigen Zeitspanne, in welcher der Drehtisch sich bewegt und die Lampenkolben von einer Arbeitsstelle zur nächsten befördert, befindet sich die Stange 28 in ihrer oberen Lage, so daß das

untere Messer 22 nach unten geschwenkt ist und der Draht 19 daher zwischen das untere und das obere Messer eintreten kann. Während des Ruhens des Drehtisches bewegt sich die Stange 28 nach unten, und die Schneide 22' des unteren Messers bewegt sich also nach oben, und zwar an der Schneide 21' des oberen Messers vorbei, so daß der Draht abgeschnitten wird. Gleichzeitig wird, da die Schneide 22' sich noch weiter nach oben bewegt, als es für das Abschneiden des Drahtes nötig ist, das kurze Drahtende etwas über die horizontale Lage hinaus nach oben gebogen, so daß es sich fest an den Hülsenrand anlegt. Somit wird bei diesem Arbeitsgang der Einführungsdraht abgeschnitten und das Drahtende annähernd in die Lage in Fig. 4 a gebracht. Durch das Abschneiden des Drahtes wird außerdem eine frische Querschnittsfläche freigelegt, die nicht oxydiert ist, so daß zwischen der Schweißelektrode 31 und dem Draht

ao iQ._a ein guter elektrischer Kontakt zustande kommen kann.

Der eigentliche Sch weiß Vorgang geht an der Stelle B vor sich. Die entsprechende Einrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Das kurze Drahtende io._a wird in derjenigen Stellung, die in Fig. 4a dargestellt ist, von einer verhältnismäßig schweren Elektrode 31 berührt, die in einem Spalt eines Isolierkörpers 32 sitzt, der am vorderen Ende einer Platte 33 angebracht ist. Das Material der Elektrode3i ist nicht kritisch; sie kann beispielsweise aus Kohle, aus Silber, aus Kupfer und aus Kupferverbindungen und ferner auch aus Wolfram bestehen. Es wurde jedoch gefunden, daß die geringste Elektrodenabnutzung bei Kupferelektroden auftritt. Die Platte 33 ist am vorderen Ende eines Hebels 34 befestigt, der bei 35 an die Platte angelenkt ist und der bei 36 mit einem Halter 37 verbunden ist, welcher seinerseits auf dem Maschinengestell 25 befestigt ist. Am rückwärtigen Ende wird die Platte durch einen Winkelhebel 38 getragen, der bei 39 an die Platte angelenkt ist und sich bei 40 in einem Halter 37_a dreht, welcher seinerseits wieder am Maschinengestell 25 befestigt ist. An dem horizontal verlaufenden Schenkel des Winkelhebels 38 ist bei 41 eine Stange 42 befestigt, welche vermöge einer Nockenscheibe 44 und eines mit ihr zusammen arbeitenden Doppelhebels 43 nach oben und unten bewegt wird. Die Nockenscheibe wird dabei synchron mit dem Drehtisch angetrieben, so daß die Platte sich radial nach innen, d. h. in der Richtung des Kolbens bewegt und die Elektrode 31 daher während des Ruhens des Kolbens an der betreffenden Arbeitsstelle den abgeschnittenen Draht 19ß berühren kann.

Die Verbindungsstange 42 besteht aus zwei Teilen, welche mittels einer Hülse 45 und zweier Spannfedern 46 miteinander in Verbindung stehen. Diese Federn sind zwischen zwei Querstiften 47 und 48 am unteren bzw. am oberen Teil der Stange 42 befestigt. Der obere Stift 47 kann sich in einem Schlitz 49 des Hohlzylinders 45 frei bewegen. Diese Anordnung ermöglicht einen gewissen toten Gang, der durch den Stift 47 und durch die Länge des Schlitzes 49 definiert wird, so daß die untere Stangenhälfte 42 sich noch bewegen kann, auch wenn die Elektrode 31 den Draht xg_a bereits berührt hat. Mittels der Einstellschraube 50 wird die Bewegung der Platte 33 in der Richtung des Kolbens 3 begrenzt.

Zur Schließung des Schweißstromes berührt an der Arbeitsstelle B ein Rad 51 die Hülse 12. Dieses Rad ist am unteren Ende einer schrägen Stange 52 befestigt. Diese Stange ist bei 53 in einem Halter 54 drehbar, der seinerseits an dem Maschinengestell 55 befestigt ist. Die Rolle 51 wird federnd an dem oberen Hülsenrand angedrückt, und zwar dadurch, daß der Arm 52 mittels eines Zugstabes 56 um den Drehpunkt 53 gedreht wird. Die Stange 56 läuft durch eine reichlich bemessene Öffnung 57 in einem nach abwärts verlaufenden Schenkel des Halters 54 hindurch. Der rückwärtige Teil der Stange 56 trägt eine Feder 58, welche mit ihrem linken Ende an dem erwähnten abwärts gerichteten Schenkel des Halters 54 anliegt und mit ihrem rechten Ende an einer Scheibe, die von einer Mutter 59 gehalten wird. Mittels eines Anschlagringes 61 wird die Grenzlage des Kontaktrades S1 bestimmt.

Gemäß der Erfindung wird die Schweißung dadurch hergestellt, daß durch den abgeschnittenen Draht ein verhältnismäßig kleiner Strom hindurchgeleitet wird, der zwar bei einem sehr hohen Wert beginnt, aber schnell bis auf einen niedrigen Wert abklingt. Der Schweißstrom fällt also zeitlich etwa derart ab wie der Entladungsstrom eines sich über einen Widerstand entladenden Kondensators, der bekanntlich einen exponentiellen Verlauf zeigt. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird dieser Strom von einem Kondensator 63 geliefert, wobei der Entladekreis von der positiven Belegung des Kondensators über das Rad 51, die Sockelhülse und von der negativen Belegung des Kondensators über einen verstellbaren Widerstand 64 zur Elektrode 31, welche den Draht ig_a berührt, verläuft. Der Kondensator 63 kann etwa eine Größe von 2500 Mikrofarad haben, und der Widerstand 64 kann zwischen ο und "5 10 Ohm verstellbar sein. Zum Anschweißen des seitlichen Einführungsdrahtes einer 25-Watt-Lampe mit einer Drahtstärke des Einführungsdrahtes von 0,3 mm und einer Drahtlänge dieses Einführungsdrahtes von etwa 3 mm kann der no Widerstand 64 auf etwa 8 Ohm eingestellt werden, wenn der Kondensator 63 zu Beginn des Schweißvorganges auf 200 Volt geladen wird. Der Kondensator 63 kann 'zwischen zwei Entladungen durch jede übliche Einrichtung wieder aufgeladen werden. Zum Beispiel kann, wie in Fig. 3 dargestellt, die Aufladeeinrichtung einen Doppelwellen-Brückengleichrichter 65 enthalten, der mit seinen ■ beiden Punkten 66 über einen einstellbaren Widerstand 67 an den Kondensator 63 angeschlossen ist ¹^o und der mit seinen beiden Punkten 68 an die Sekundärwicklung eines Aufwärtstransformators 69 angeschlossen ist. Die Primärwicklung des Transformators wird normalerweise an ein Netz von 115 Volt und 60 Hz über einen Schalter 72 angeschlossen.

Wenn die Elektrode 31 den Draht iq_o berührt, so liegen die in Fig. 4 a dargestellten Verhältnisse vor. Der Kondensator 63 beginnt sich mit einem starken Strom zu entladen, beispielsweise mit einem Strom von 20 Ampere, wobei dieser Entladestrom über den Draht io,_a verläuft. Der Hauptwiderstand des Entladestromkreises liegt, wenn man von dem Widerstand 64 absieht, in dem Draht ^τ9α· Wegen der geringen thermischen Masse dieses Drahtstückchens wird der Draht sehr schnell bis zum Schmelzen erhitzt. Am Ende des Drahtes bildet sich daher ein kleines Schmelzkügelchen, und dieses vergrößert sich, je weiter der Draht abschmilzt. Dieser Vorgang ist in Fig. 4 b dargestellt. Bei diesem Abschmelzen des Drahtes bildet sich ein Lichtbogen 72 zwischen dem Ende der Elektrode 31 und dem Schmelzkügelchen io.₆. Wegen dieses Lichtbogens konzentriert sich die Wärme auf das Ende des Drahtes, so daß dieser weiterhin abschmilzt und das Schmelzkügelchen sich der Hülse annähert. Wenn das Schmelzkügelchen den Hülsenrand erreicht hat, ist der Kondensator 63 so weit entladen, daß der Lichtbogen erlischt, wie in Fig. 4 c dargestellt. Das Kügelchen am Ende des Drahtes schmilzt dann das Hülsenmetall und vermischt sich mit diesem, wie bei ig_c dargestellt, so daß eine Schweißstelle mit niedrigem elektrischem Widerstand zwischen dem Draht und der Metallhülse zustande kommt, ohne daß es nötig wäre, der Schweißstelle noch ein Fremdmetall zuzuführen.

Beim Schweißen der Sockel von elektrischen Lampen nach dem beschriebenen Verfahren muß man aber darauf achten, daß der Leistungsverbrauch an der Schweißstelle verhältnismäßig niedrig ist. Dies ist deshalb nötig, damit an der Schweißstelle nicht zu viel Drahtmetall verdampft und sich auf dem Röhrenhals niederschlägt, weil dadurch eine unschöne Verfärbung erzeugt und möglicherweise sogar der Kolben durch Überhitzung zum Springen gebracht werden könnte. Als ein zusätzliches Sicherungsmittel kann man daher noch eine Abschirmung um den Kolben herum anbringen, um diesen vor Metalldampf und vor zu starker Erhitzung zu schützen, oder man kann, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Düse 73, die an eine Druckluftleitung 74 angeschlossen ist, so anbringen, daß der Luftstrom den Metalldampf vom Röhrenkolben fortbläst. Ferner muß man darauf achten, daß die Elektrode 31, welche den Draht io,_a berührt, negativ gemacht wird, so daß sie als Kathode arbeitet. Wenn die Polarität umgekehrt gewählt wird, so entsteht keine gute Schweißstelle. Man kann aber natürlich auch noch andere Einrichtungen als die oben beschriebene zur Ausführung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens benutzen. Das Schweißverfahren selbst ist bei der Herstellung elektrischer Lampen allgemein anwendbar, wenn ein dünner Draht mit einem dünnen Metallteil verschweißt werden soll und dieser Draht mit dem Metallteil vorher in Kontakt kommen kann. So kann beispielsweise das erfindungs-' gemäße Verfahren auch dazu benutzt werden, den sogenannten oberen Einführungsdraht (im Gegen

satz zum sogenannten seitlichen Einführungsdraht) an den Zentralkontakt eines Lampensockels an- 65 zuschweißen, da der obere Einführungsdraht ja mit dem inneren Rand der Mittelöffnung des Zentralkontaktes einen vorläufigen Kontakt bilden kann. Die spezielle beschriebene Lampenkonstruktion ist daher nur als ein Ausführungsbeispiel für die An- 7° wendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betrachten.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Verbindung eines Zuführungsdrahtes mit einem Metallteil des Sockels einer elektrischen Lampe durch Schweißung, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte des Abschneidens des Drahtes bis auf ein so kurzes Stück, daß dieses eine beträchtliche Steifigkeit erhält, der Herstellung eines vorläufigen Kontaktes von geringem elektrischem Widerstand zwischen dem Anfang des kurzen Drahtstücks und dem erwähnten Metallteil, vorzugsweise durch Herumbiegen des Drahtstücks um den Rand des Metallteils, derart, daß der Drahtanfang sich an diesen Rand andrückt, den Verfahrensschritt der Herstellung eines Kontaktes zwischen einer verhältnismäßig schweren Elektrode und dem Drahtende und den Verfahrensschritt der Hindurchleitung eines Stromes von zeitlich abfallender Stärke durch das Drahtstück, wobei die erwähnte Elektrode negative Polarität hat.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der allmählich abfallende Strom durch Entladung eines Kondensators erzeugt wird, dessen negative Klemme mit der erwähnten Elektrode verbunden ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 zur Verbindung des seitlichen Einführungsdrahtes einer elektrischen Lampe mit der metallischen Hülse ihres Sockels, wobei der Draht zwischen dem Röhrenhals und dem Rande der Hülse austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht abgeschnitten wird und eine saubere oxydfreie Querschnittsfläche erhält, daß das Drahtende sodann nach oben gebogen wird, daß die verhältnismäßig schwere'Elektrode an das Drahtende angedrückt wird und daß ein geladener Kondensator mit negativer Polarität der Elektrode über das Drahtende entladen wird.
4. 4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 unter Verwendung von Einrichtungen zur Weiterbewegung eines Lampenkolbens mit seitlich herausragendem Einführungsdraht von einer Arbeitsstelle zur nächsten, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Abschneiden dieses Drahtes an einer Arbeitsstelle der Maschine vorgesehen sind, daß dabei das Drahtende so kurz abgeschnitten wird, daß es eine erhebliche Steifigkeit erhält und daß das Drahtende sodann in der Richtung der Sockelhülse umgebogen wird und daß zwei Elektroden an einer nachfolgenden Arbeitsstelle vorhanden

   sind, von denen die eine verhältnismäßig schwer und beweglich ausgebildet ist und mit dem Drahtende in Kontakt gebracht wird, während die andere in Kontakt mit der Sockelhülse gebracht wird und daß die Elektroden an einem Kondensator angeschlossen werden, wobei die verhältnismäßig schwere Elektrode an der negativen Seite des Kondensators liegt und daß schließlich Einrichtungen zur Ladung des Kondensators vorhanden sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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