Verfahren und Anordnung zum Verschweissen zweier Werkstücke miteinander unter Verwendung eines kurzzeitigen Lichtbogens und Anwendung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Verschweissen zweier Werkstücke untereinander unter Verwendung eines kurzzeitigen Licht bogens mit einer selbsttätigen Vorschubvorrichtung für das eine bewegliche Werkstück sowie auf eine Anwen dung dieses Verfahrens.
Bei einer solchen Verschweissung zweier Werkstücke kommt es darauf an, möglichst nur die engbegrenzten Schweisszonen selber kurzzeitig stark zu erhitzen, um eine unerwünschte Erhitzung und möglicherweise Defor mation der angrenzenden Materialbereiche zu vermeiden. Wenn man insbesondere bei dünnen Werkstücken eine solche Deformation vermeiden will, kann der Anpress- druck beim Verschweissen nur auf verhältnismässig kleine Werte gesteigert werden; um trotzdem eine quali tativ einwandfreie Schweissung zu erzielen, ist es dann erforderlich, die eigentliche Schweisszone hinreichend schmelzflüssig zu machen. Durch die Erfindung soll diese Aufgabe gelöst werden.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch ge kennzeichnet, dass die bereits in Bewegung gesetzte Vor schubvorrichtung dazu verwendet wird, sowohl einen Schalter zwecks Lichtbogenzündung in bestimmtem Zeit abstand vor dem Aufeinandertreffen der Werkstücke zu schliessen als auch dem beweglichen Werkstück in einem ebenfalls bestimmten Zeitabstand vor dem Aufeinander treffen beider Werkstücke eine bestimmte Geschwindig keit zu erteilen, zum Zwecke dass Lichtbogenbrenn- dauern selbst in der Grössenordnung 10-3 - 10-4 Sekun den reproduzierbar sind, wobei ferner die beiden Werk stücke aufeinandertreffen, bevor der Strom einen vorgeb- baren Minimalwert unterschreitet.
Auf diese Weise wird eine genau vorgebbare und re- produzierbare Lichtbogendauer erzielt, welche lediglich von der Geschwindigkeit bzw. der Trägheit der bewegten Teile der Vorschubvorrichtung abhängt; diese Grössen sind jedoch für eine gegebene Vorrichtung und für eine 2 bestimmte Einstellung praktisch unveränderlich. Unde- finierte Zeitverzögerungen zwischen Schalterschluss und Auftreffen der Werkstücke infolge von Toleranzen der Vorrichtungsteile entfallen.
Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich bei spielsweise für das Anschweissen metallischer Bügel an die metallische Platte eines Manschettenknopfes, wobei es darauf ankommt, dass weder die bereits fertig bear beitete dekorative Fläche des Manschettenknopfes sel ber noch der Bügel eine sichtbare Veränderung ihres Aussehens erfahren.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Aus führungsform der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Aus führungsform der Erfindung, Fig. 3 ein Schaltbild des Schweissstromkreises, wie er zum Beispiel sowohl bei der Ausführungsform nach Fig. 1 als auch nach Fig. 2 verwendbar ist und Fig. 4 die Funktion der Vorrichtung nach Fig. 2 ver anschaulichende Diagramme, und zwar den Verlauf ver schiedener Grössen als Funktion der Zeit.
In der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 ist auf der Grundplatte 1 isoliert die Auflage 2 angebracht, welche die Schweisslehre 3 aus einem geeigneten Isoliermaterial trägt. Ferner befindet sich auf der Grundplatte 1 ein Träger 15, durch den einerseits die eine Stromschiene 16 isoliert hindurchgeführt und an dem andererseits die an dere Stromschiene 17 mit ihrem Ende befestigt ist. An der Auflage 2 ist ein doppelarmiger Hebel 9 um die Welle 10 schwenkbar gelagert und elektrisch leitend mit der Stromschiene 16 verbunden. Der eine kurze Arm 9a des Hebels 9 ist dazu bestimmt, das auf der Schweisslehre 3 liegende Werkstück 4 während des Schweissprozesses ge gen die Schweisslehre anzudrücken und dient gleichzeitig als Stromzuführung für dieses Werkstück.
Der andere lange Hebelarm 9b des Hebels 9 ist nach der Zeichnung gestuft ausgebildet, und sein freies Ende wird durch eine am nicht dargestellten Maschinenrahmen befestigte Fe der 19 derart vorgespannt, dass auf den Hebel 9 ein Dreh moment ausgeübt wird, durch das das Werkstück 4 mit tels des Hebelarms 9a gegen die Schweisslehre 3 gepresst wird.
In den Träger 15 ist eine elastisch verformbare La melle 12 eingelassen, die elektrisch leitend mit der Strom schiene 17 verbunden ist und an deren frei aus dem Trä ger 15 herausragendem Ende der Arm 11 befestigt ist; das freie Ende dieses Armes 11 ist als Halterung 11b für das andere zu verschweissende Werkstück 5 ausge bildet und weist auf seiner Oberseite, über dem Werk stück 5, eine Pfanne 11a auf. Der Arm 11 bildet also sowohl die Halterung für das bewegliche Werkstück 5 als auch gleichzeitig die Stromzuführung zu diesem Werkstück; der Drehpunkt des Armes 11 wird durch die elastische Lamelle 12 gebildet.
Das freie Ende des Hebels 11 ist nun über ein vor gespanntes Federelement 6, dessen Aufbau später noch näher erläutert wird, kinematisch mit dem freien Ende eines Hebels 7 derart verbunden, dass dieses Feder element 6 mit einer unteren abgerundeten Kuppe 6b in der erwähnten Pfanne 11a des Armes 11 und mit einer oberen ebenfalls abgerundeten Kuppe 6e in einer ent sprechenden Pfanne 7a auf der Unterseite des Hebels 7 anliegt. Die Symmetrieachse des Federelements 6 fällt mit der Symmetrieachse des beweglichen Werkstückes 5 wenigstens annähernd zusammen, so wie es auf der Zeich nung dargestellt ist. Arm 11 und der darüber liegende Hebel 7 werden durch eine Feder 23 gegeneinander ge drückt, so dass das erwähnte Federelement 6 zwischen den Enden von Arm 11 und Hebel 7 eingespannt wird.
Der Hebel 7 wird durch die am nicht gezeichneten Ma schinenrahmen befestigte Feder 21 in Aufwärtsrichtung derart vorgespannt, dass vor dem Schweissprozess das bewegliche Werkstück 5 nur lose auf dem stationären Werkstück 4 aufliegt; dieser Auflagedruck vor Beginn des Schweissprozesses wird auf diese Weise aus der Dif ferenz zwischen dem Gewicht des Werkstücks 5, des Arms 11 mit seiner Halterung 11b, des Federelements 6 sowie des Hebels 7 und der dieses Gewicht teilweise kom pensierenden Kraft der Feder 21 gebildet.
Oberhalb des freien Endes von Hebel 7 ist eine um die Achse 8a drehbare Nockenscheibe 8 angeordnet. Längs ihres Umfanges weist diese Nockenscheibe eine Nockenfläche 8b auf, die sich etwa über einen Winkel von 180' erstreckt und in geraden Flanken 8c ausläuft. Die mit ihrer Drehachse in der Verlängerung der Sym metrieachse des Federelements 6 liegende Nockenscheibe 8 ist nun derart angeordnet und ausgebildet, dass das freie Ende des Hebels 7 und damit das Federelement 6 und der Arm 11 mit dem beweglichen Werkstück 5 um ein bestimmtes Spiel frei in Aufwärtsrichtung beweglich sind, wenn sich die Nockenfläche 8b nicht oberhalb des freien Endes von Hebel 7 befindet;
unter dieser Bedin gung wird das mögliche Aufwärtsspiel des Hebels 7 vor zugsweise durch einen festen Anschlag 29 begrenzt, wo durch erreicht wird, dass nicht der Umfang der Nocken scheibe 8 selber die Anlage für den Hebel 7 bildet, so dass sich unter diesen Bedingungen die Nockenscheibe 8 frei und ohne Berührung mit dem Hebel 7 drehen kann. Wenn jedoch die Nockenscheibe mit ihrer Nockenfläche 8b bei Drehung in Pfeilrichtung in die auf der Zeich nung dargestellte Lage gelangt, dann stösst die Flanke 8c der Nockenfläche 8b gegen die Oberseite des freien Endes von Hebel 7, das mit einer der Neigung der Flanke 8c entsprechend abgeschrägten Andruckfläche versehen ist.
Auf diese Weise wird dem Hebel 7 und damit dem Federelement 6 sowie dem Arm 11 mit dem beweglichen Werkstück 5 eine rasche Abwärtsbewegung erteilt, durch die einerseits das Werkstück 5 mit dem Werkstück 4 in Berührung gebracht und andererseits ausserdem durch Spannung des Federelements 6, sowie später noch näher erläutert, der erforderliche Anpressdruck zwischen den Werkstücken 4 und 5 erzeugt werden. Zu diesem Zwecke ist der Radius der Nockenfläche 8b so gross gewählt, dass der beschriebene Abwärtshub der beweglichen Teile grösser ist, als es lediglich zur Anlage des Werkstücks 5 auf dem Werkstück 4 erforderlich wäre; der restliche Ab wärtshub wird dazu benutzt, das Federelement 6 durch Zusammendrücken der Feder 6h zu spannen.
Zur Beschleunigung der Nockenscheibe 8 dient eine Feder 22, die einerseits am nicht dargestellten Maschi nenrahmen und andererseits in Umfangsnähe der Nok- kenscheibe an der Stelle 8d, wie auf der Zeichnung ge zeigt, befestigt ist. Zum Spannen der Nockenscheibe 8 wird diese durch Drehung in der zum dargestellten Pfeil entgegengesetzten Richtung in eine Stellung gebracht, in der die Feder 22 die auf Fig. 1 gestrichelt dargestellte Lage einnimmt. In dieser Stellung wird die Nocken scheibe 8 durch Einrasten eines Blockierungselements 30 in eine Aussparung 8e auf dem Umfang der Nocken scheibe arretiert.
Auf der einen Seite der Nockenscheibe 8 ist ferner eine kreisbogenförmige Kontaktbahn 24 aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet, die mit einem Kontakt 26 in Berührung treten kann, wenn die Scheibe 8 eine bestimmte Stellung erreicht. Der Kontakt 26 ist auf einem Hebel 25 angeordnet, der um die Achse 8a drehbar ist. Auf diese Weise lässt sich mit Hilfe einer Gradeinteilung die genaue Winkelstellung einstellen, in welcher der Kontakt 26 bei Drehung der Scheibe 8 die Kontaktbahn 24 erreicht und damit den Schweissstrom- kreis bzw. einen Steuerkreis für den Schweissstromkreis schliesst. Ein möglicher Schweissstromkreis ist auf Fig. 3 dargestellt und wird später erläutert.
Um das Werkstück 4 bequem auf der Schweisslehre 3 justieren zu können bzw. um die fertig verschweissten Teile aus der Maschine entfernen zu können, ist ein Ex zenter 13 vorgesehen, der durch Drehung den Hebel 9 entgegen der Wirkung der Feder 19 verschwenkt und da mit den das Werkstück 4 anpressenden Hebelarm 9a ab hebt. Die Justierung des Werkstücks 4 auf der Schweiss- lehre 3 wird vorzugsweise durch Einlegen des Werk stücks in eine entsprechende Nut der Schweisslehre 3 so wie mit Hilfe eines Anschlages 3a gewährleistet, wodurch eine reproduzierbare Positionierung des Werkstückes 4 auf einfache Weise möglich ist.
Wenn der Hebel 9 durch den Exzenter 13 entgegen der Wirkung der Feder 19 ver- schwenkt wird, dann drückt gleichzeitig ein Ansatz 27 des Hebelarms 9b auf das sich unter den Ansatz 27 er streckende Teil 28, das in der auf der Zeichnung dar gestellten Weise mit dem Arm 11 verbunden ist; dadurch wird erreicht, dass nicht nur der Hebelarm 9a, sondern gleichzeitig auch der Arm 11 angehoben wird so dass auch das andere Werkstück 5 bequem in die Halterung llb eingesetzt werden kann.
Wenn die Nockenscheibe 8 gespannt ist, ist das aus dem Arm 11, dem Federelement 6 sowie dem Hebel 7 bestehende System als Ganzes in senkrechter Richtung @. frei beweglich, wobei sich der Hebel 7 um seine Achse 20 und der Arm 11 um seinen in der elastischen Lamelle 11 liegenden Drehpunkt bewegen kann. Nach oben wird das mögliche Spiel dieses System durch den Anschlag 29 begrenzt. Wenn Hebelarm 9a und Hebel 11 durch Drehung des Exzenters 13 nach oben verschwenkt wor den sind, kann das Werkstück 4 auf der Schweisslehre 3 und das Werkstück 5 in der metallischen Halterung 11b bequem positioniert werden.
Die Stromzufuhr zum Werkstück 4 erfolgt über die Stromschiene 16, die Welle 10 und den Hebelarm 9a, während die Stromzufuhr zum Werkstück 5 über die Stromschiene 17, die Lamelle 12, den Hebel 11 und die Halterung 11b stattfindet. Die Stromschienen 16 und 17 sind zum Beispiel an die Sekundärwicklung eines Schweisstransformators gemäss Fig. 3 angeschlossen, in dessen Primärkreis als Zündorgan beispielsweise eine Gastriode oder ein Halbleiterschalter liegt, welcher von dem aus dem Kontakt 26 und der Kontaktbahn 24 der Nockenscheibe 8 gebildeten Schalter steuerbar ist.
Dem gewünschten Schweissdruck entsprechend wird das Federelement 6 eingestellt. Dieses Federelement 6 besteht aus einem Bolzen 6a, der in die bereits erwähnte Kuppel 6b mündet und ein Gewinde 6f hat. Auf diesem Gewinde ist eine untere Scheibe 6g aufgeschraubt. Das obere Ende des Bolzens 6a hat einen kopf 6i und ragt durch die Öffnung einer oberen, topfförmig ausgebilde ten Scheibe 6c, die einen Flansch aufweist. In die obere, offene Seite dieser topfförmigen Scheibe ist eine Hülse 6d eingeschraubt, die auf ihrer Oberseite die bereits er wähnte Kuppel 6e trägt.
Zwischen den einander zuge kehrten Flächen der unteren Scheibe 6g und des Flan sches der oberen Scheibe 6c ist eine Feder 6h unter Vor spannung eingesetzt, wodurch die untere Scheibe 6g mit dem Bolzen 6a und die obere Scheibe 6c mit der Hülse 6e soweit auseinandergedrückt werden, bis der Kopf 6i des Bolzens 6a auf der Innenfläche der Scheibe 6c auf liegt. Die Vorspannung der Feder 6h kann nun durch mehr oder weniger weites Aufschrauben der unteren Scheibe 6g auf den Bolzen 6a eingestellt werden. In die sem Falle ist die Vorspannung der Feder 6h wesentlich grösser als die Spannung der Feder 23, so dass das ganze Federelement 6 wie ein quasi-starres Distanzstück zwi schen Arm 11 und Hebel 7 wirkt.
Unterschiedlichen Hö hen der zu verschweissenden Werkstücke 4 bzw. 5 kann dadurch Rechnung getragen werden, dass man die Hülse 6d mehr oder weniger weit in die topfförmige Scheibe 6c einschraubt, wodurch bei vorgegebener Vorspannung der Feder 6h die effektive Länge des Federelementes 6 ein gestellt werden kann.
Die Gesamtlänge zwischen der unteren, zu ver- schweissenden Fläche des Werkstücks 5 und der oberen Kuppe 6e des Federelements 6 bestimmt bei vorgege benem Abstande zwischen der zu verschweissenden Oberfläche des Werkstücks 4 und dem Umfang der Nok- kenfläche 8b der Nockenscheibe 8 den Betrag, um den die vorgespannte Feder 6h nach Beendigung der Ab wärtsbewegung der bewegten Teile unter Eintauchen des Kopfes 6i des Bolzens 6a in die topfförmige Scheibe 6c zusammengepresst wird; der durch diese Zusammen pressung erzeugte Anpressdruck wird seinerseits durch die nach Wahl einstellbare Vorspannung der Feder 6h bestimmt.
Nachdem die Werkstücke 4 und 5 in der beschriebe nen Weise eingesetzt sind und nach Einstellung der Vor spannung der Feder 6h werden durch Drehen des Ex zenters 13 das Werkstück 4 und der Hebelarm 9a unter der Wirkung der Feder 19 gegen die Schweisslehre 3 an- gepresst und gleichzeitig die leitende Verbindung zu die sem Werkstück hergestellt. Vor Beginn des Schweissprozesses liegt das beweg liche Werkstück 5 mit seiner zu verschweissenden Unter fläche lose auf der zu verschweissenden Oberfläche des Werkstücks 4 auf. Wenn die Nockenscheibe 8 gespannt und der Kontakt 26 auf eine bestimmte Lage eingestellt worden ist, kann der Schweissvorgang durch Lösen des Blockierungselements 30 und damit durch Beschleuni gung der Nockenscheibe 8 in Pfeilrichtung nach Fig. 1 gestartet werden.
Bevor die Flanke 8c der Nockenfläche 8b auf den Hebel 7 trifft, kommt der Kontakt 26 mit der Kontakt wand 24 in Berührung, wodurch der Schweissstromkreis geschlossen wird. An der Stromübergangsstelle zwischen den lose aufeinanderliegenden Werkstücken 4 und 5 fin det eine Erhitzung und Verdampfung des Materials an den Berührungsstellen statt, was eine explosionsartige Ab hebung des Werkstückes 5 unter der Wirkung des Dampf druckes und unter gleichzeitigem Ziehen eines Lichtbo gens zur Folge hat. Diese Abhebung des Werkstücks 5 mitsamt dem Arm 11, dem Federelement 6 und dem Hebel 7 bis zur Anlage des Hebels 7 am Anschlag 29 wird noch durch die auftretenden elektrodynamischen Kräfte unterstützt.
Ausserdem kann nach Bedarf die Lichtbogenbildung auch noch dadurch gefördert werden, dass man oberhalb des Armes 9 ein Teil 29a aus magne tischem Material anbringt, das mit dem Magnetfeld des stromdurchflossenen Armes 11 derart in Wechselwir kung tritt, dass dieser Arm in Aufwärtsrichtung angezo gen wird. Das Teil 29a kann beispielsweise ein den Arm 11 U-förmig umgreifendes Joch sein, dessen abwärts ge richtete Polflächen zu beiden Seiten des Armes mit einer auf der Unterseite des Armes befestigten und über des sen Breite hinausragenden Metallplatte 30a zusammen wirken.
Sekundenbruchteile nach Zündung und Ziehen des Lichtbogens wird dann das bewegliche Werkstück 5 durch die auf das Ende des Hebels 7 auflaufende Nocke 8c der rasch rotierenden Nockenscheibe auf das festlie gende Werkstück 4 aufgesetzt, wobei der Lichtbogen er lischt. Die Zeit zwischen dem Schliessen des Schalters 25, 26 und dem Auftreffen des Werkstücks 5 auf dem Werkstück 6 hängt lediglich von der Drehgeschwindig keit der Nockenscheibe 8 und damit der Charakteristik der Feder 22 sowie natürlich von der Einstellung des Kontaktarms 25 ab. Diese entscheidende Zeit, welche die effektive Lichtbogendauer bestimmt, lässt sich mit der Vorrichtung nach der Erfindung genau reproduzieren und kann beispielsweise so klein gewählt werden, dass sie in der Grössenordnung 10-3 - 10-4 Sekunden liegt.
Durch eine andere Neigung der Nockenfläche 8c lässt sich ebenfalls die Charakteristik der Abwärtsbewegung des Teiles 5 und damit die Lichtbogendauer ändern.
Nach dem Anftreffen des Teiles 5 auf das Teil 4 fin det noch ein zusätzlicher Abwärtshub des Hebels 7, der Hülse 6d sowie der Scheibe 6c des Federelements 6 statt, wodurch der gewünschte Anpressdruck zwischen den Teilen 4 und 5 erzeugt wird.
Zur Verhinderung einer Prellung beim Aufeinander treffen der beiden Werkstücke können Dämpfungsele- mente, beispielsweise Gummieinlagen, im Federelement 6 und/oder in der Schweisslehre 3 vorgesehen sein.
Der von der bewegten Nockenscheibe 8 zu betäti- gende Schalter kann selbstverständlich auch anders auf gebaut sein, als auf Fig. 1 dargestellt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das bei der Schweissung feststehende Werkstück 31 eine kleine Platte und das darauf zu schweissende Werkstück 32 ein kleiner Stift oder Bolzen. Das Werkstück 31 ist auf einem Ar beitstisch 33 angeordnet, der um die horizontal liegende Achse 34 schwenkbar ist, damit nach erfolgter Schweis- sung der Tisch in die gestrichelt dargestellte horizontale Lage geklappt, die aus den beiden verschweissten Werk stücken bestehende Einheit entfernt und eine neue Platte 31 für den folgenden Schweissvorgang auf den Tisch 33 gelegt werden kann.
Die senkrechte Orientierung des Tisches 33 während des Schweissvorganges hat den Vor teil, dass der sich in der Darstellung nach Fig. 2 rechts von der Schweissvorrichtung befindende Bedienende durch den Tisch 33 gleichzeitig geschützt wird, so dass ein besonderer Schweiss-Schirm entbehrlich ist. Ausser- dem können die während der Schweissung fortgeschleu derten glühenden Materialteile unbehindert nach unten fallen, ohne auf dem Werkstück 31 liegen zu bleiben.
Die Achse 34 des Tisches 33 ist in einem Lagerauge 35 mon tiert, das seinerseits auf einer horizontalen Schiene 36 im Sinne des Doppelpfeiles f1 mitsamt dem Tisch 33 ver schiebbar ist, damit nach erfolgter Schweissung und vor der Umklappung des Tisches 33 dieser zunächst unter Herausziehung des angeschweissten Bolzens 32 aus dem Werkstückträger 38 parallel abgerückt werden kann.
Der den Bolzen 32 aufnehmende Werkstückträger 38 ist das untere Ende des senkrechten Armes eines Hebels 37, der um die horizontale Achse 39 schwenkbar ist und gleichzeitig die Stromzuführung für den Bolzen 32 bil det. Auf der dem Werkstückträger 38 abgewandten Seite des unteren Armendes des Hebels 37 greift eine Schrau benfeder F 1 an, die sich auf einem feststehenden Feder teller 42 abstützt und normalerweise in der Arbeitsstel lung der Vorrichtungsteile den Werkstückträger 38 mit samt dem Bolzen 32 unter vorgebbarem Schweissdruck gegen das Werkstück 31 presst.
Unterhalb des freien waagrechten Armes des Hebels 37 ist ein weiterer, um die horizontale Achse 40 reibungs frei schwenkbarer Hebel 49 mit einer Masse M 2 angeord net. Diese als Drehhammer wirkende Masse M 2 unter liegt der Wirkung einer senkrecht orientierten, vorge spannten Schraubenfeder F 2, die sich auf dem fest stehenden Federteller 43 abstützt, und wird in der Bereitschaftsstellung in dieser vorgespannten Lage durch eine Sperre 44 gehalten, die zur Auslösung der Masse M 2 unter Freigabe des Hammers 39 in Richtung des Pfeils f2 um die Achse 45 verschwenkt wird.
In den Zwischenraum zwischen der Masse M 2 und der unteren Aufschlagfläche am Armende des Hebels 37 ragt frei eine elastische Federlamelle 41 hinein, die den einen Kontakt des Schalters S zur Zündung des Schweiss- stromkreises bildet. Der andere Kontakt dieses Schalters wird durch die Masse M 2 selber gebildet.
Um eine völlige Entspannung der Feder F 1 bei ab gerücktem bzw. umgeklapptem Arbeitstisch 33 zu ver hindern, ist noch ein Anschlag 46 vorgesehen, der die Auslenkung des Hebels 37 unter der Wirkung der Fe der F I begrenzt. Eine am Tisch 33 befestigte Kontakt lamelle 47, die sich auf dem Werkstück 31 abstützt, dient als Stromzuführung für das Werkstück 31. Der Schweiss- stromkreis wird also einerseits an die Klemme a der Kon taktlamelle 47 und andererseits an die Klemme b des aus leitendem Material bestehenden Hebels 37 angeschlos sen.
Wenn die Stromzuführung zum Bolzen 32 in dieser Weise erfolgt, dann ist selbstverständlich die Aufschlag fläche am Ende des horizontalen Armes des Hebels 37, die ja nach Auslösung der Masse M 2 mit der Kontakt lamelle 41 in Berührung gelangt, vom Hebel isoliert. Der Schweissstromkreis nach Fig. 3, in dem sich die Lichtbogenstrecke bzw. die beiden zu verschweissenden Werkstücke 31 und 32 befinden, ist zweckmässigerweise der Sekundärkreis eines Transformators T, in den die beiden Anschlussklemmen a und b nach Fig. 2 einge tragen sind. In den Primärkreis des Transformators T ist in Reihe mit einem Kondensator C eine Zündröhre Z geschaltet in deren Zündkreis der Schalter S nach Fig. 2 liegt.
Die beiden Anschlussklemmen c und d nach Fig. 31, die zu den aus der Masse M 2 bzw. der Lamelle 41 ge bildeten Schalterkontakten führen, sind ebenfalls auf Fig. 3 eingezeichnet. Der Kondensator C ist über einen Widerstand R von einer Gleichstromquelle aufladbar. Die Funktion der beschriebenen Vorrichtung soll an hand der Diagramme nach Fig. 4 erläutert werden. In der auf Fig. 2 gezeigten Stellung aller Vorrichtungsteile ist die Vorrichtung zum Schweissen bereit: Durch die Feder F 1 wird der Bolzen 32 mit vorgebbarem Schweiss- druck gegen das Werkstück 1 auf dem senkrecht orientier ten Tisch 33 gepresst; die bewegliche Masse M 2 ist ge gen die Wirkung der Feder F 2 gespannt und wird durch die Sperre 44 gehalten. Der Kondensator C in der Schal tung nach Fig. 3 ist aufgeladen.
Zur Auslösung des Schweissvorganges braucht nun vom Bedienenden ledig lich die Sperre 34 gelöst zu werden, (Zeitpunkt to nach Fig. 4), so dass die Masse M 2 gegen das freie Armende des Hebels 37 bewegt wird und auf diesen nach einer vor- gebbaren Zeit auftritt, die einerseits durch die Grösse der Masse M2 und andererseits durch die Stärke der Fe der F2 bestimmt ist. Die untere Kurve auf Fig. 4 zeigt schematisch den Weg s:, der Masse M 2 als Funktion der Zeit: Zum Zeitpunkt t1 berührt die Masse M 2 die La melle 41, so dass der Schalter S geschlossen und damit die Zündröhre Z nach Fig. 3 gezündet wird.
Daher setzt in diesem Moment t1, wie auf der oberen Kurve i der Fig. 4 dargestellt, infolge der Entladung des Kondensa- tors C der Stromfluss i im Sekundärkreis des Transfor mators T durch die in diesem Moment noch aufeinander liegenden Werkstücke 31 und 32 ein. Zum Zeitpunkt t2 trifft die Masse M2, unter Einklemmung der Lamelle 41, auf den Hebel 37 auf, der durch diesen Stoss kurzzeitig um einen kleinen Winkel im Sinne des Uhrzeigers nach Fig. 2 um die Achse 39 verschwenkt wird, so dass also der Bolzen 32 kurzzeitig gegen die Wirkung der Feder F1 vom Werkstück 31 abgehogen wird.
An diesem Zeit punkt t.,, beginnt ein Lichtbogen zwischen den Werk stücken 31 und 32, so dass sich praktisch momentan die Lichtbogenspannung u nach Fig. 4 aufbaut. Der Verlauf des Entladungsstromstosses i aus dem Kondensator C wird durch den Lichtbogen nur unwesentlich verändert, da die übrigen Widerstände des Schweissstromkreises wesentlich grösser als der Lichtbogenwiderstand sind. Unmittelbar nach dem Abheben des Bolzens 2 wird die ser unter der Wirkung der Feder F 1 wieder auf das Werkstück 1 zurückgedrückt, was nach Fig. 4 zum Zeit punkt t3 erfolgt.
Der Weg s2 des Bolzens 2 ist auf Fig. 4 ebenfalls als Funktion der Zeit dargestellt. Beim Wieder auftreffen des Bolzens 2 auf dem Werkstück 1 bricht die Lichtbogenspannung u schlagartig zusammen, während der Entladungsstromstoss i noch bis zum Zeitpunkt t4 abklingt. Im Augenblick des Auftreffens der Masse M 2 auf dem Hebel 37 ist die Feder F 2 entweder soweit ent spannt, dass sie die Wirkung der den Schweissdruck er zeugenden Feder F 1 praktisch nicht verringert, oder aber die mögliche Expansion der Feder F 2 wird bereits vor dem Auftreffen der Masse M 2 auf dem Hebel 7 durch einen Anschlag begrenzt, so dass die Masse M 2 lediglich von der zurückbleibenden Feder abgeschlossen wird.
Es ist ohne weiteres einleuchtend, dass die für die Qualität der erzeugten Schweissverbindung wesentlichen Zeitspannen zwischen t1 und t2 sowie die eigentliche Lichtbogendauer, nämlich die Zeitspanne zwischen t2 und t3, durch Wahl der Federstärken der Federn F 1 und F 2, der beweglichen Masse M 2 und der Masse M 1 des Hebels 31 sowie des Abstandes der Lamelle 41 von der Masse M 2 in deren Bereitschaftsstellung sehr genau vor gegeben und vor allem auch ausserordentlich klein ge halten werden können.
Irrt Beispiel nach Fig. 4 ist ange nommen, dass die Zeitspanne zwischen t1 und t2 (also zwischen dem Schliessen des Schalters S und dem Ab heben des Bolzens 32 vom Werkstück 1) 0,1 ms. beträgt, während die Dauer des Lichtbogens bis zum Wieder auftreffen des Bolzens 32 auf dem Werkstück 31 eine ms - beträgt. Es ist wesentlich, dass der Lichtbogen be reits zu einem Zeitpunkt wieder gelöscht wird, an wel chem der Schweissstrom i noch eine hinreichende Grösse hat, damit die zu verschweissenden Werkstückbereiche beim Auftreffen aufeinander noch hinreichend schmelz flüssig sind. Im Beispiel nach Fig. 4 ist angenommen, dass die Löschung des Lichtbogens nach etwa 2/3 der Zeitdauer der gesamten Kondensatorentladung stattfin det.
Insbesondere lässt sich auch die Zeitspanne zwi schen t1 und t2 mit der Vorrichtung nach der Erfindung derart klein wählen und exakt und reproduzierbar vor geben, wie es mit bisher bekannten Lichtbogenschweiss- vorrichtungen nicht möglich ist.
Die beschriebene Vorrichtung ist zweckmässigerweise derart mechanisiert ausgebildet, dass beim Abrücken bzw. Umklappen des Tisches 33 zum Wechseln der Werkstücke automatisch die Masse M 2 wieder gespannt und blockiert wird, so dass anschliessend, wenn der Tisch 33 mit neuem Werkstück 31 wieder in seine Arbeitslage gebracht worden ist, der Bedienende lediglich, ohne sich um irgend welche Justierungen oder zeitrichtigen Schal ter- oder Knopfbetätigungen zu kümmern, die Sperre 44 auszulösen braucht.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Aus führungsbeispiel beschränkt, sondern lässt hinsichtlich der Ausbildung und Anordnung der einzelnen Teile so wie des Schweissstromkreises mannigfache Varianten zu.
Insbesondere kann die um die Achse 40 drehbare Masse M 2 auch in Form eines Schwungrades ausgebil det sein und mittels eines Nockens den beweglichen He bel 31 kurzzeitig abheben. Dabei kann der Schalter S durch eine auf der gleichen Achse des Schwungrades be findliche Auslösevorrichtung ersetzt werden.
Ferner können die Achse 40 der Masse M 2, der Fe derteller 43 mit der Feder F 2, der Schalter S sowie die Auslöseklinke 44, 45 auf einem gemeinsamen Träger an geordnet sein, welcher frei um die Schwenkachse 39 des Hebels 37 drehbar ist und auf diese Weise für eine Selbst justierung der ganzen Vorrichtung sorgt, unabhängig von eventuellen Längenänderungen der aufzuschweissenden Bolzen.
Der Antrieb der Masse M 2 lässt sich ausserdem an stelle mit einer Feder auch mit einem beliebigen Energie speicher anderer Bauart, beispielsweise auf elektroma gnetischer Basis oder motorisch, realisieren.
Beim Teil 32 nach Fig. 2 kann es sich beispielsweise um einen metallischen Bügel eines Manschettenknopfes und beim Teil 31 um die Platte des Manschettenknopfes handeln, an welcher der Bügel durch Schweissung zu be festigen ist. In diesem Fall ist der Werkstückträger 37, 38, der gleichzeitig als Stromzuführung dient, vorzugs weise derart ausgebildet, dass er eine der äusseren Bü gelform angepasste Aussparung hat und den Bügel über den grössten Teil seiner Fläche berührend umgibt. Die spätere Sichtfläche des Manschettenknopfes, also die dem Bügel 32 abgewandte Breitseite des Teiles 31, kann dann schon vor der Schweissung vollständig fertig dekorativ bearbeitet sein.
Wenn erforderlich können zwischen dem Werkstück 31 und dem Werkstückhalter 33 noch prellungsdämp fende, elastisch nachgiebige Polster eingefügt werden.
Im Beispiel nach Fig. 1 kann das Werkstück 4 der Bügel und das Werkstück 5 die Platte eines Manschetten knopfes sein.
Bei den betrachteten Ausführungsbeispielen liegen zu Beginn der Schweissung, also im Augenblick des Schlies- sens des Schalters, beide Werkstücke lose aufeinander, so dass eine sogenannte Kurzschlusszündung des Lichtbo gens stattfinden kann. Das ist aber keineswegs notwen dig. Vielmehr können die beiden Werkstücke zu Beginn der Schweissung, also im Augenblick des Schliessens des Schalters, auch einen bestimmten Abstand voneinander haben. Die Zündung des Lichtbogens erfolgt dann bei spielsweise durch einen bekannten Hochfrequenzstoss oder eine Hochfrequenzüberlagerung. Auch durch Anle gen einer hinreichend grossen Überspannung, welche die normale Durchbruchsspannung zwischen den beiden Werkstücken übersteigt, kann in diesem Falle die Zün dung in definierter Weise eingeleitet werden.
Die Aus lösung eines Hochfrequenzstosses kann dabei in gleicher Weise durch die bereits in Bewegung befindliche Vor schubvorrichtung erfolgen, wie das beschriebene Schlies- sen des Schalters.