DE701275C - Selbsttaetig arbeitende elektrische Widerstandsabschmelzschweissmaschine mit einem entsprechend dem Vorwaerm- und Abbrennvorgang gesteuerten Nachschubwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft selbsttätig arbeitende elektrische Widerstandsabschmelzschweißmaschinen, bei denen eine mechanische oder elektrische Steuereinrichtung, beispielsweise ein in Abhängigkeit von einer der elektrischen Größen des Schweißstromkreises arbeitendes Relais, dafür sorgt, daß das Nachschubwerk der Maschine namentlich bei der Verschweißung von Werkstücken größeren

Querschnitts während des Erhitzungsvorganges erst eine hin und her gehende Bewegung im Sinne der sogenannten Vorwärmung der zu verschweißenden Werkstückstirnen und anschließend eine reine Vorschubbewegung im Sinne des Abbrandausgleiches bei ständiger Aufrechterhaltung des Sprühvorganges ausführt.

Bei den bisher bekannten Maschinen vollzieht sich die Überführung der hin und her gehenden Anwärmbewegung in die reine Abbrennbewegung in folgender Weise:

Zunächst kommen namentlich bei unbearbeiteten oder nur rohbearbeiteten Werkstückstirnen schon während der Vorwärmbewegung die vorspringenden Zacken auf die Abbrenntemperatur, weil sich ja dort die Werkstücke zunächst berühren und sich der gesamte Schweißstrom auf sie zusammendrängt. Diese vorspringenden Teile spritzen heraus, worauf andere Vorsprünge mitein- 3« ander zur Berührung kommen. Sind nun Vorsprünge größeren Querschnitts vorhanden, dann kann es leicht vorkommen, daß an diesen Teilen der Sprühvorgang aufrechterhalten bleibt, bevor andere Teile der Werkstück-Stirnen überhaupt oder genügend lange miteinander in Berührung kommen. Der Abbrennvorgang setzt also zu früh ein, so daß die Gefahr besteht, daß das Werkstück nicht über den ganzen Querschnitt und auf eine genügende Tiefe auf Schweißtemperatur kommt. Beim Stauchen treffen dann kalte

Materialteile aufeinander, mit der Folge, daß sich nur eine sehr schlechte Bindung ergibt. Die Erfindung beseitigt diesen Mangel. Erfindungsgemäß wird die Steuereinrichtung des Nachschubwerkes mit einem vorzugsweise einstellbaren, rein zeitabhängig und/oder in Abhängigkeit vom Abbrennwe; arbeitenden Steuerglied ausgerüstet, das zwecks Einschaltens einer oder mehrerer ίο Zwischenabbrennperioden in den Erliitzungsvorgang die Vorschubgeschwindigkeit d Nachschubwerkes oder die Leistungsaufnahme des Schweißtransformatcrs oder auch die Vorschubgeschwindigkeit und die Leistungsaufnahme periodisch erhöht und erniedrigt. Die Maschine arbeitet also ähnlich wie der Schweißer bei der Durchführung einer Abbrennschweißung von Hand. Auch dort schaltet der Schweißer häufig, namentlieh bei Werkstücken mit sehr unregelmäßigen Stoßflächen, in die Anwärmperiode eine oder mehrere kurze Zwischenabbrennperioden ein, um die Werkstückstirnen so weit zu glätten, daß bei der Fortsetzung der Vorwärts mung möglichst der gesamte Querschnitt des Werkstückes auf die Abbrenntemperatur kommt.

Als Steuerorgan für das Zwischenabbrennen kann man bei der Maschine nach der Erfindung beispielsweise eine mit dem Schlitten oder seinem Antrieb gekuppelte Längenmeßlehre benutzen, die entweder mechanisch oder unter Zuhilfenahme von Schaltschützen einen Leistungsregler im Primärkreis des Schweißtransformators, einen Drehzahlregler im Stromkreis des Nachschubmotors oder beide Regler steuert.

Im wesentlichen die gleiche Wirkung läßt sich auch erreichen, wenn man an Stelle oder neben der Längenmeßlehre ein Zeitwerk, beispielsweise ein zeitabhängiges Relais, benutzt. Die Erfindung soll durch das auf der Zeichnung dargestellte Schaltbild einer vollautomatischen Widerstandsabschmelzschweißmaschine näher erläutert werden.

R, S, T sind die drei Leitungen eines Drehstromnetzes. An die Leitungen R, S ist über den Regelschalter 1 die mit einer zur Leistungsregelung dienenden Anzapfung 200 versehene Primärwicklung 2 des Schweißtransformators angeschlossen. Mit der Sekundärwicklung 3 sind die Spannböcke 4, 5 für die beiden Werkstückteile 6, 7 verbunden. Von diesen Spannböcken sitzt der eine 4 fest an dem Maschinengestell 8, der andere 5 auf einem im Maschinengestell 8 verschiebbaren Schlitten 9. Zur \^rerschiebung des Schlittens 9 während des Erhitzungsvorganges dient ein Gleichstrommotor 10, der über die Schnecke 11 und das Schneckenrad 12 mit einer Schraubenspindel 13 gekuppelt ist, die den ersten Teil eines Schraubendifferentialgetricbes bildet. Die Schraubenspindel 13 ist bei 14 verdrehbar, jedoch nicht längs verschiebbar an dem Schlitten 9 und bei 15, 16 längs verschiebbar und verdrehbar am Maschinengestell 8 gelagert. Das zweite Glied des Schraubendifferentialgetriebes wird durch ■ das Schneckenrad 12 und das dritte Glied durch ein weiteres, als Mutter ausgebildetes Schneckenrad 17 gebildet. Das Schneckenrad 17 ist über die Schnecke 18 mit einem als Stauchantrieb dienenden Drehstrommotor 19 gekuppelt, der über den Schalter 20 an das Drehstromnetz R, S, T angeschlossen ist. Der Anker des Vorschubmotors 10 liegt über die Umpol schalter 21, 22 und seine Erregerwicklung über den zur Einstellung der Drehzahl dienenden Vorwiderstand 23 an einer durch die Leitung 24 angedeuteten Gleichstromquelle. Die Umpolschalter 21, 22 werden durch Schaltschütze 210, 220 betätigt, deren' Wicklungen über einen Umschalter 25 an das Gleichstromnetz 24 angeschlossen sind. Der Umschalter 25 wird von einem mit zwei Wicklungen ausgerüsteten Spannungsrelais 26 gesteuert, dessen eine Wicklung 260 an den Spannbacken 4, 5 und dessen andere Wicklung 261 an den Klemmen der Sekundärwicklung 3 liegt. Die Wicklungen 260, 261 sind so bemessen, daß bei gleicher Spannung die Zugkraft der Wicklung 260 überwiegt. Für die Betätigung des Regelschalters 1 dient ein Schaltschütz 27, dessen Wicklung über den Steuerschalter 28 an das Gleichstromnetz 24 angeschlossen ist. Das Schaltschütz 27 betätigt gleichzeitig einen Überbrückungsschalter 29 für den regelbaren Vorwiderstand 23 im Erregerkreis des Gleichstrommotors 10. Der Schalter 20 wird durch ein Schaltschütz 30 betätigt, das über den Steuerschalter 31 an das Gleichstromnetz 24 angeschlossen ist. Schließlich hat der Schlitten 9 eine als Längenmeßlehre ausgebildete Stange 32, auf der die Steuerfinger 280, 281 für den Schalter 28 und der Steuerfinger 310 für den Steuerschalter 31 gegeneinander einstellbar befestigt sind. Die Einrichtung wirkt auf folgende Weise: Es sei angenommen, daß sich beim Einschalten der Maschine die zu verschweißenden Werkstücke, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Eisenbahnschienen, nicht jerühren. I'm die Maschine in Gang zu setzen, werden zunächst die Hauptschalter 33 und 34, die zweckmäßig, wie durch die Wicklungen 330, 340 angedeutet, in an sich bekannter Weise als druckknopfbetätigte Schaltschütze ausgebildet sind, geschlossen. Die Primärwicklung des Schvveißtransformators liegt dann zunächst mit ihrer vollen iao Windungszahl über die unteren Kontakte 100 des Schalters 1 an den Netzphasen R, S. Auch

der Schalter 29 ist, da die Wicklung des Schaltschützes 27 spannungslos ist, offen, so daß die Erregerwicklung des Motors 10 über den Regelwiderstand 23 an dem Netz 24 liegt. Die Einstellung des Regelwiderstandes 23 richtet sich nach der Größe und Form des zu schweißenden Querschnitts, nach der Zusammensetzung des zu schweißenden Materials u. dgl. Da sich, wie erwähnt, die Werkstücke nicht berühren, herrscht an den Spannbacken 4, 5 und an den Klemmen der Sekundärwicklung 3 die sekundäre Leerlaufspannung. Die Wicklung 260 des Relais 26 zieht, weil sie voraussetzungsgemäß so bemessen ist, daß ihre Zugkraft bei gleicher Spannung die Zugkraft der Wicklung 261 überwiegt, den Anker 262 an, so daß die Schaltbrücke des Schalters 25 die Kontakte 250 überbrückt. Das Schaltschütz 210 erhält Spannung und schließt den Schalter 21, durch den der Motor 10 auf Vorwärtslauf eingeschaltet wird. Sobald sich die Werkstücke 6, 7 berühren, ist die Sekundärwicklung 3: nahezu kurzgeschlossen. Die Spannung an den Spannbacken 4, 5 sinkt er-

heblich ab. Die Klemmenspannung des Transformators bleibt jedoch fast in der vollen Höhe erhalten, so daß nunmehr die Wicklung 261 den Anker 262 in die entgegengesetzte Stellung zieht und dadurch die Schaltbrücke des Schalters 25 gegen die Kontakte 251 legt. Das Schütz 210 wird spannungslos, dadurch der Schalter 21 geöffnet, dafür aber der Schalter 22 durch das nunmehr an Spannung liegende Schütz 220 geschlossen. Der Motor 10 erhält in umgekehrter' Richtung Strom und zieht den Schlitten 9 zurück und damit die Werkstücke 6, 7 auseinander. Nach der Trennung der Werkstücke erreicht wieder die Spannung an den Spannbacken 4, 5 die volle Höhe, so daß nunmehr wieder die Wicklung 260 des Spannungsrelais 26 überwiegt und den Motor 10, wie bereits beschrieben, über das Schaltschütz 210 und den Schalter 21 auf Vorwärtslauf einschaltet.

Das beschriebene Spiel wiederholt sich nun für eine bestimmte Zeitdauer, deren Länge durch die Einstellung des Steuerfingers 280 der Meßlehre 32, durch die Einstellung eines Zeitlaufwerks oder durch die Einstellung

so beider gegeben ist. Bei jeder Berührung der Werkstücke wird eine gewisse Materialmenge abgebrannt und der Schlitten 9 durch den Motor 10 entsprechend diesem Materialverlust nachgeschoben. Sobald nun der Steuerfinger 280 den Schalter 28 schließt, zieht das Relais 27 den Regelschalter 1 in die dargestellte Lage, d. h. gegen die oberen Kontakte 101, so daß die Primärwicklung 2 nunmehr über die Anzapfung 200 an die Phase .S* angeschlossen ist. Dadurch wird das Übersetzungsverhältnis des Schweißtransformators verkleinert oder, mit anderen Worten, die Leistungsaufnahme des Transformators erhöht, weil die Belastungsverhältnisse im Sekundärkreis unverändert bleiben. Gleichzeitig wird durch das Schaltschütz 27 der Überbrückungsschalter 29 für den Regelwiderstand 23 im Erregerkreis des Nachschubmotors 10 geschlossen. Durch die Verstärkung der Erregung nimmt die Drehzahl des Motors 10 ab. Die bisher hin und her gehende Schlittenbewegung geht nunmehr infolge der Leistungssteigerung und Drehzahlminderung in eine stetige Vorschubbewegung unter Aufrechterhaltung des Sprühvorganges über. So- ·75 bald der Steuerfinger 280 den Schalter 28 verlassen hat, wird das Schütz 27 wieder stromlos, der Schalter 29 öffnet sich, und der Regelschalter 1 wird wieder über die Kontakte 100 geschlossen. Damit sind wieder die vorher beschriebenen Verhältnisse hergestellt, d. h. die reine Vorschubbewegung wird wieder durch eine hin und her gehende Schlittenbewegung abgelöst, bei der der Motor 10 durch das Spannungsrelais 26 ständig umge- 8;; schaltet wird. Durch das Zwischenabbrennen wurden die Werkstückstirnen so weit geglättet, daß bei der nunmehrigen Fortsetzung der Vorwärmung die Werkstückstirnen mit ihrem vollen Querschnitt zur Berührung kommen und sich dadurch auf die für das endgültige Abbrennen notwendige Temperatur erhitzen können. Sobald der Schältfinger 28r auf den Schalter 28 aufläuft, wird die Pumpbewegung in der bereits geschilderten Weise erneut in eine reine Vorschubbewegung übergeleitet und die Werkstücke durch das nunmehrige Dauersprühen bis auf eine für den Stauchvorgang ausreichende Tiefe erhitzt. Die Länge der Abbrennperiode ist durch die Einstellung des Steuerfingers 310 der Längenmeßlehre 32 gegeben. Sobald der •Steuernnger 310 den Schalter 31 schließt, wird das Schaltschütz 30 an Spannung gelegt, das den Stauchmotor 19 über den Schalter 20 einschaltet. Der Stauchmotor 19 bringt die Werkstücke schlagartig zur Berührung. Nach der Zurücklegung eines bestimmten Stauchweges bzw. nach einer bestimmten Stauchzeit oder der Erreichung eines bestimmten Stauchdruckes werden die Schaltschütze 330, 340 in an sich bekannter Weise durch ein Zeitlaufwerk, einen weiteren Steuerfinger der Meßlehre o. dgl. in die Ausschaltstellung gebracht und damit gleichzeitig die ganze Ma- m<; schine abgeschaltet.

Es kann an Stelle eines Gleichstrommotors ein Ein- oder Mehrphasenwechselstrommotor als Vorschubmotor benutzt werden, der nicht unbedingt in der Drehzahl regelbar zu sein braucht. Wie bereits eingangs erwähnt, kann ja das Zwischenabbrennen auch allein durch

Steigerung der Leistungsaufnahme des Schweißtransformators erzielt werden. Ferner kann die Änderung der Vorschubgeschwindigkeit und der Vorschubrichtung des Schlittens 9 statt durch Umpolung bzw. Umschaltung des Antriebsmotors durch Reduktionsbzw. Umschaltgetriebe in der Getriebeverbindung zwischen Vorschubmotor und Schlitten erreicht werden. An Stelle des beschriebenen ίο doppelwirkenden Spannungsrelais kann in an sich bekannter Weise ein einfaches Spannungs- oder Stromrelais oder ein auf Spannung und Strom ansprechendes Differentialrelais als Steuerorgan für die selbsttätige •5 Durchführung der Erhitzung benutzt werden. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, nur das Zwischenabbrennen mit verminderter Vorschubgeschwindigkeit und/oder erhöhter Leistungsaufnahme, das endgültige Abbrennen dagegen mit der bei der Vorwärmung benutzten Leistungsstufe und Vorschubgeschwindigkeit durchzuführen.

Ferner ist es auch möglich, durch geeignete Ausbildung der Meßlehre oder eines das Zwischenabbrennen bestimmenden Zeitwerks nach Belieben mehrere Vorwärm- und Zwischenabbrennperioden aufeinanderfolgen zu lassen oder das Zwischenabbrennen auszuschalten, so daß der Erhitzungsvorgang in 3<> an sich bekannter Weise verläuft.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsttätig arbeitende elektrische Widerstandsabschmelzschweißmaschine mit einem entsprechend dem Vorwärm- und Abbrennvorgang gesteuerten Nachschubwerk, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung des Nachschubwerkes ein vorzugsweise einstellbares, rein zeitabhängig und/oder in Abhängigkeit vom Abbrennweg arbeitendes Steuerglied enthält, das zwecks Einschaltens einer oder mehrerer Zwischenabbrennperioden in den Erhitzungsvorgang die Vorschubgeschwindigkeit des Nachschubwerkes vorübergehend erniedrigt und/oder die Leistungsaufnahme des Schweißtransformators erhöht.
2. 2. Widerstandsabschmelzschweißmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelwerk so eingestellt ist, daß die letzte Abbrennperiode mit einer größeren Vorschubgeschwindigkeit und/oder kleineren Leistungsaufnahme erfolgt als das Zwischenabbrennen.
3. 3. Widerstandsabschmelzschweißmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan für die Zwischenabbrennperioden eine mit dem Schlitten oder seinem Antrieb gekuppelte, einstellbare Längenmeßlehre ist, die entweder mechanisch oder unter Zuhilfenahme von Schaltschützen einen Leistungsregler im Primärkreis des Schweißtransformators und/oder einen Drehzahlregler im Stromkreis des Nachschubmotors steuert.
4. 4. Widerstandsabschmelzschweißmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenmeßlehre durch ein Zeitwerk, beispielsweise ein zeitabhängiges Relais, ersetzt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen