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Schaltvorrichtung für eine selbsttätige Abbrennschweißmaschine mit
Meßorgan für Uberwachung des Stauchdruckes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung
für eine selbsttätige Abbrennschweißmaschine mit elektrischem Stauchantrieb, welche
den Stauchschub unverzüglich nach dem Abbrennen auf die Schweißstelle überträgt,
und mit einem den am Maschinenschlitten wirksamen Stauchdruck überwachenden Meßorgan,
das den Stauchantrieb abschaltet, sobald der Stauchdruck eine der Form und Größe
des zu schweißenden Querschnittes entsprechend eingestellte Höhe erreicht hat, und
das in einem zwischen dem Stauchantrieb und dem Maschinenschlitten eingeschalteten
Druckmesser besteht, der unter einer Vorspannung steht, die ebenso so groß oder
größer ist als der anfängliche Stauchdruck, aber kleiner als der Stauchenddruck.
Bei einer bekannten solchen Abbrennschweißmaschine ist in den Antrieb des Stauchschlittens
eine vorgespannte Stauchfeder eingeschaltet, die bei Erreichen eines maximalen Stauchdruckes
einen Druckauslöser betätigt, der den Stauchmotor abschaltet. Diese Feder wirkt
als Dämpfung, so daß sich kein ungedämpfter Stoß ergibt.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, den Druckmesser so auszubilden, daß
ein schlagartiges ungedämpftes Stauchen (Zusammenstauchen) der Werkstückstirnen
nach dem Abbrennen gewährleistet ist. Er-
findungsgemäß werden Druckmesser
verwendet, welche auf Änderung elektrischer und/oder magnetischer Größen unter Druckeinwirkung
ansprechen.
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Die Erfindung soll an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert werdetl.
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Fig. I zeigt in schematischer Darstellung den Stauchantrieb einer
Abbrennschweißmaschine mit den zur Überwachung und Abschaltung des Stauchantriebs
notwendigen Organen. Die Fig. 2 bis t; zeigen verschiedene Ausführungsformen der
zur lDberwachung und Begrenzung des Stauchdrucks dienenden erfindungsgemäßen iNießeinrichtung.
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In den Fig. I bis r ist mit I der blaschinenschlitten bezeichnet,
auf dem sich ein zur Einspannung des einen Werkstückteils dienender Spannbock 2
(Fig. sitzt. Der andere Spannbock 3 ist mit dem Maschinengestell 4 fest verbunden.
Zur selbsttätigen Durchführung des Erhitzungsvorgan ges hat die nfaschine ein an
sich bekanntes Regelwerk, das z. B. aus einem den Schlitten antreibenden Elektromotor
und wenigstens einem in Abhängigkeit von einer der Größen des Schweißstromkreises
arbeitenden Relais besteht. Daneben ist die Maschine mit einer Meßlehre ausgerüstet,
deren Glieder durch ihre Bewegung gegeneinander den fortschreitenden Abbrand des
Werkstückes abbilden und bei einer bestimmten, dem erforderlichen Gesamtabbrand
entsprechenden Relativlage einen zweiten Motor, den sogenannten Stauchmotor, einschalten.
Da diese Ausbildung des Nachschubwerkes an sich bekannt ist, kann auf eine nähere
Darstellung und Beschreibung verzichtet werden.
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In Fig. 1 ist der Stauchmotor, der durch die erwähnte Meßlehre eingeschaltet
wird, mit 5 bezeichnet. Er ist über die Schnecke 6 und das als Mutter für die Antriebsspindel
7 ausgebildete Schneckenrad 8 mit dem Maschinenschlitten I gekuppelt. Zwischen die
Antriebsspindel 7 und den Schlitten I ist eine den Stauchdruck überwachende Niießeinrichtung
g eingeschaltet, die den Staudlmotor 5 abschaltet, sobald der Stauchdruck die jeweils
vorgeschriebene Höchstgrenze erreicht hat.
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In Fig. I ist dieses Meßorgan eine bekannte Druckmeßeinrichtung, bei
der zur Aufnahme des Druckes entweder eine Flüssigkeit, eine plastische Masse, ein
Gas oder auch eine entsprechend vorgespannte Feder dienen kann. Im einzelnen besteht
diese Einrichtung beispielsweise aus einer Druckmeßdose mit einem mit dem Masehinenschlitten
I fest verbundenen und mit einer Flüssigkeit oder einer plastischen Masse gefüllten
Druckzylinder go, dessen Kolben 91 mit der Spindel 7 fest verbunden ist. An den
Druckzylinder go ist ein Kontaktmanometer 10 mit einstellbaren Kontakten angeschlossen,
an dessen Stelle auch ein anders ausgebildeter Druckschalter treten kann. Das Kontaktmanometer
sorgt dafür, daß der Staucbmotor 5 abgeschaltet wird, sobald der Stauchdruck die
gewünschte Höhe erreicht hat. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. I überbrückt
beispielsweise das Kontaktmanometer die Wicklung eines im Motorstromkreis liegenden
Schaltschützes II, sobald der notwendige Stauchdruck erreicht ist, so daß das Schaltschütz
augenblicklich den Motorstromkreis öffnet. Die Einschaltung des Schaltschützes ii
erfolgt durch die bereits erwähnte Meßlehre, die nach beendetem Erhitzungsvorgang
den Schalter I2 schließt.
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Zur genauen Überwachung des Stauchdruckes wird bei einer Ausführungsform
der Erfindung die an sich bekannte Erscheinung ausgenutzt werden, daß sich die Dielektrizitätskonstante
eines flüssigen Dielektrikums in Abhängigkeit von dem Druck ändert. Die Druckmeßdose
ist dann als Kapazitätsmeßdose auszubilden, die in einen als Schwingungskreis oder
Kapazitätsmeßbrücke ausgebildeten Steuerstromkreis einzuschalten ist, der außerdem
ein die Abschaltung des Stauchmotors bewirkendes Schaltorgan enthält.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besteht die Kapazitätsmeßdose
aus einem vollständig mit dem Dielektrikum gefüllten und die I(ondensatorbeläge
14 enthaltenden, allseitig geschlossenen Druckbehälter I5, der einen mit dem Stauchantrieb
verbundenen Kolben I6 enthält. Auf die Benutzung eines Kolbens kann verzichtet werden,
wenn man die eine Wand des Druckbehälters als Membrane ausbildet. Die Kapazitätsmeßdose
kann aber auch wie etwa in Fig. 3 dargestellt, aus zwei allseitig geschlossenen,
miteinander kommunizierenden druckfesten Gefäßen I7, r8 mit sehr verschiedenen lichten
Querschnitten bestehen, von denen das kleinere I8 mit einem Gas gefüllt ist und
die Kondensatorbeläge 19 enthält, während das größere, I7, dessen eine mit dem Schlitten
oder dem Stauchantrieb verbundene Wand als Membran oder Kolben ausgebildet ist,
vollständig mit einem flüssigen Dielektrikum gefüllt ist.
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Ferner sind für die Überwachung des Stauchdruckes erfindungsgemäß
auch in einen Steuerstromkreis eingeschaltete druckempfindliche ohmsche Widerstände
geeignet, die entweder nach Art eines Kohledruckreglers oder nach Art eines regelbaren
Flüssigkeitswiderstandes ausgebildet sein können. Beispielsweise kann ein derartiger
regelbarer Flüssigkeitswiderstand ähnlich wie die in Fig. 3 dargestellte Kapazitätsmeßdose
ausgebildet sein. Die Kondensatorplatten I8, 19 sind dann nur durch Widerstände
und die die Äleßdose füllende Flüssigkeit durch eine elektrisch gut leitende Flüssigkeit
zu ersetzen.
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Außer den erwähnten Äfeßorganen kann man zur Stauchdrucküberwachung
auch an sich bekannte druckempfindliche Magnetliörper benutzen, die den Kern eines
in einen Steuerstromkreis eingeschalteten Relais einer Drosselspule od. dgl. bilden
und die so zusammengesetzt sind, daß sich ihre magnetische Leitfähigkeit in Abhängigkeit
vom Druck ändert. Geeignet für die Überwachung und Begrenzung des Stauchdruckes
sind auch die bekannten elektrischen Druckindikatoren, beispielsweise Piezokristalle,
deren Spannung und/oder Frequenz sich mit dem Druck ändert.
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Will man das den Druck überwachende Meßorgan nicht dem vollen Stauchdruck
aussetzen, so kann man, wie Fig. 4 zeigt, unter Benutzung
eines
zwischen die Stauchspindel 7 und den Schlit ten I eingeschalteten Hebelsytems 23
od. dgl. nur eine Komponente des gesamten Stauchdruckes auf das den Stauchdruck
überwachende Meßorgan 24 einwirken lassen, ohne daß sich dadurch an der Gesamtwirkungsweise
etwas ändert.
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Erwähnt sei schließlich, daß man erfindungsgemäß zur Uberwachung
und Abschaltung des Stauchdruckes auch eine Einrichtung verwenden kann, welche die
durch den Stauchdruck hervorgerufene elastische Verformung des Maschinenschlittens,
des Maschinengestells, der Spannböcke oder sonstiger lurch den Stauchdruck beanspruchter
Teile überwacht.
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Beispielsweise ist in Fig. & eine derartige Einrichtung bei 3I
angedeutet. Sie besteht aus zwei in den Stauchschlitten gegeneinander verschiebbar
eingebauten Meßstäben od. dgl., welche die elastische Verformung des Schlittens
beispielsweise mittels einer mechanischen oder optischen Zeigerübersetzung auf eine
im Stromkreis des Stauchmotors liegende Schalteinrichtung, die unter Umständen eine
lichtempfindliche Zelle od. dgl. enthalten kann, übertragen.
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Um zu erreichen, daß die Abschaltung des Stauchantriebs augenblicklich
erfolgt, wenn der vorgeschriebene Stauchdruck erreicht ist, kann man zur Abschaltung
des Stauchantriebs eine Röhrenschalteinrichtung mit einer oder mehreren, vorzugsweise
zwei in Gegenschaltung arbeitenden gittergesteuerten Röhren je Phase des Stauchmotors
benutzen, deren Gitterpotential durch die den Stauchdruck überwachenden Organe gesteuert
wird.
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PATENTANSPR1; CHF.
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I. Schaltvorrichtung für eine selbsttätige Abbrennschweißmaschine
mit elektromotorischem Stauchantrieb, welche den Stauchschub unverzüglich nach dem
Abbrennen auf die Schweißstelle überträgt, und mit einem den am Ma schinenschlitten-
wirksamen Stauchdruck überwaschenden Meßorgan, das den Stauchantrieb abschaltet,
sobald der Stauchdruck eine der Forrn und Größe des zu schweißenden Querschnittes
entsprechend eingestellte Höhe erreicht hat, und das in einem zwischen dem Stauchantrieb
und dem Maschinenschlitten eingeschalteten Druckmesser besteht. der unter einer
Vorspannung steht, die ebenso groß oder gröl3er ist als der anfängliche Stauchdruck,
aber kleiner als der Stauchenddruck, dadurch gekennzeichnet, daß Druckmesser verwendet
sind, welche auf die Änderung elektrischer und/oder magnetiscllel Größen unter Druckeinwirkung
ansprechen.