DE69609148T2 - Verfahren zum Schweissen von Gelenkachsen auf Gelenkverbindungen eines Gliederarmband - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschweißen von Gelenkachsen an Elemente, die dazu bestimmt sind, angelenkte Glieder eines Armbandes, insbesondere eines Uhrenarmbandes, zu bilden.
• Es sind bereits metallische Armbänder bekannt, die angelenkte Glieder besitzen, die jeweils aus einem oder mehreren Elementen gebildet sind, wobei die Glieder untereinander mittels Gelenkachsen verbunden sind, die in hierzu in den Seitenflächen der Glieder vorgesehenen Durchlässen angeordnet sind. Jede Achse ist an einem der Glieder befestigt und am benachbarten Glied angelenkt. Die Befestigung der Achse am Glied kann in verschiedenen Weisen verwirklicht sein, nämlich durch Einpressen, Einschrauben oder sogar durch Schweißen.
• Das Einpressen und das Einschrauben der Achsen an den Gliedern weist die Gefahr auf, daß sich die Einpreßbefestigung bzw. die Einschraubbefestigung der Achsen im Lauf der Zeit löst und zu einer unangebrachten Ablösung der Glieder führt, was zum Verlust des Armbandes und gegebenenfalls der daran befestigten Uhr führen kann. Daher wird im allgemeinen das Schweißen bevorzugt, das eine sichere und endgültige Befestigung der Achsen an den Wellen zur Folge hat.
• Hierzu werden, sobald die Achse im Durchlaß des Gliedes angeordnet ist, das sichtbare Ende der Achse und die Seitenfläche des zu verschweißenden Gliedes lokal erhitzt, anschließend wird ein Metall oder eine Metallegierung, die das Schweißmittel bildet, eingebracht. Nach diesem Schweißvorgang wird die Seitenfläche des Gliedes durch nachfolgende Schleif- und Poliervorgänge, die dem Glied sein endgültiges Aussehen verleihen, endbearbeitet.
• Dieses Verfahren zum Anschweißen von Achsen an den Gliedern weist jedoch den Nachteil auf, daß im Schweißbereich Farbfehler auftreten und ein dem Umfang der Achse entsprechender Hof, der durch das Eintragmetall bedingt ist, zurückbleibt. Außerdem ist festgestellt worden, daß die Zuverlässigkeit dieser Schweißungen zu wünschen übrig läßt. Die Schweißungen unterliegen jedoch oftmals der Korrosion, so daß die Schweißung zwischen den Achsen und den Gliedern nicht vollkommen gewährleistet werden kann und die große Gefahr eines Bruchs der Schweißung und/oder der Achse besteht.
• Die Erfindung hat zum Ziel, alle diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zu schaffen, das an der Schweißstelle nach dem Polieren und Satinieren keinerlei sichtbare Spuren an den Gliedern zurückläßt, eine sichere und gegenüber Korrosionsproblemen sehr wenig empfindliche Verbindung liefert und einfach und kostengünstig auszuführen ist.
• Hierzu hat die Erfindung ein Verfahren zum Anschweißen von Gelenkachsen an Glieder zum Gegenstand, die jeweils aus einem oder mehreren Elementen gebildet sind, wobei die Glieder untereinander mittels der Gelenkachsen verbunden sind, die in den hierzu in den Gliedern vorgesehenen Durchlässen angeordnet sind, wobei jede Achse an einem der Glieder befestigt ist und am benachbarten Glied angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Achse mit dem Glied durch einen Lichtbogenschweißvorgang mit Hilfe einer Elektrode in einer inerten Atmosphäre ohne Schweißeintrag erfolgt und daß die Gelenkachsen vor dem Schweißvorgang Enden besitzen, die von den Seitenflächen der Glieder vorstehen.
• Kraft dieses Schweißverfahrens wird eine zuverlässige Schweißung erhalten, weil diese letztere, die in einer Schutzatmosphäre ausgeführt wird, gegenüber Korrosionsproblemen nahezu unempfindlich ist. Außerdem beseitigt dieses Verfahren die Probleme der Steuerung des Metalleintrags in dem Schweißverfahren des Standes der Technik.
• Gemäß einem bevorzugten Merkmal des Verfahrens der Erfindung weisen die vorstehenden Teile der Gelenkachsen an ihrem Ende eine Form auf, die eine Mittelposition des Lichtbogens in bezug auf die Achse definieren kann.
• Somit ist der Lichtbogen, der zwischen der Elektrode und der Gelenkachse entsteht, auf diese letztere zentriert, wobei die durch den Lichtbogen eingebrachte Energie somit die homogene Verschmelzung der Achse und der umgebenden Zone des betrachteten Gliedes zur Folge hat.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im folgenden besser mit Hilfe der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Schweißverfahrens gemäß der Erfindung beschrieben, das lediglich zur Erläuterung und mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung gegeben wird, worin:
• - Fig. 1 eine Ansicht ist, die ein Armband mit angelenkten Gliedern zeigt, das in einer Lichtbogenschweißmaschine in einer inerten Atmosphäre ange ordnet ist und dessen Gelenkachsen bereit sind, gemäß dem Verfahren der Erfindung verschweißt zu werden;
• - die Fig. 2, 3 und 4 Teilschnitte eines Armband-Gliedes und seiner Gelenkachse in verschiedenen Schritten des Schweißverfahrens der Erfindung zeigen; und
• die Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsvarianten einer Gelenkachse zeigen, die an die Ausführung des Verfahrens der Erfindung angepaßt sind.
• In Fig. 1 ist ein Armband, das mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, auf einen Tragtisch 2 eines Gestells 4 einer Lichtbogenschweißmaschine in inerter Atmosphäre, die eine Elektrode 6 aufweist, gelegt. Eine solche Maschine wird beispielsweise von der Firma Castolin unter dem Handelsnamen Castolig 2000 verkauft.
• In dem gezeigten Beispiel umfaßt das Armband 1 Glieder 8, die jeweils aus drei Gliederelementen, nämlich aus zwei seitlichen Gliederelementen 10 und einem mittleren Gliederelement 12, das zwischen den seitlichen Gliederelementen 10 angeordnet ist, gebildet sind. Die Gliederelemente 10 und 12 umfassen in ihrem Endabschnitt jeweils einen Durchlaß 14, der in ihre Seitenfläche 16 mündet und eine Gelenkachse 18 aufnimmt.
• Aus Gründen der Bequemlichkeit ist in der Zeichnung nur eine Gelenkachse dargestellt, während die anderen Gelenkachsen des Armbandes durch Strichlinien symbolisiert sind.
• Die Gelenkachsen 18 sind an den seitlichen Elementen 10 der Glieder 8 befestigt. Daher schwenken die mittleren Elemente 12 der Glieder 8 um die Gelenkachsen 18.
• Erfindungsgemäß wird die Verbindung der Gelenkachse 18 mit den seitlichen Elementen 10 der Glieder durch einen Lichtbogenschweißvorgang mit Hilfe einer Elektrode in einer inerten Atmosphäre ohne Schweißeintrag ausgeführt. Die Wärmeenergie für den Schweißvorgang wird durch den elektrischen Lichtbogen eingebracht, der zwischen dem freien Ende der Elektrode und dem Ende des Kopfes 20 der Achse 18 erzeugt wird und zur Verschmelzung des Metalls der beiden zu verschweißenden Elemente führt.
• Typischerweise wird der Schweißvorgang in einer Argonatmosphäre mit einer Wolframelektrode, die vorzugsweise eine geringe Menge Thorium, typischerweise 4%, aufweist, ausgeführt.
• Wie aus den Fig. 1 und 2 deutlich hervorgeht, werden die Gelenkachsen 18 vor dem Schweißvorgang an den Gliedern angeordnet und stehen von der Seitenfläche 16 der seitlichen Elemente 10 der Glieder 8 mit ihrem Schweißkopf 20 vor.
• Somit liefert der Schweißkopf 20 eine bestimmte Werkstoffmenge, die sich lokal mit dem Werkstoff des Elements 10 vermischt, wenn eine lokale Schmelzung dieses Elements und der Achse auftritt, um eine sichere Verbindung zwischen ihnen sicherzustellen. Nach diesem Schweißvorgang wird der überschüssige Werkstoff der Gelenkachse 18, der in Fig. 3 in Form eines Wulstes 22 sichtbar ist, während eines Endbearbeitungsvorgangs, der einen Vorgang, in dem das verschweißte Gliederelement seine Abmessungen erhält, sowie einen Poliervorgang umfaßt, entfernt.
• Im Zusammenhang damit kann festgestellt werden, daß ein Verhältnis der vorstehenden Länge der Gelenkachse 18 zu ihrem Durchmesser von 1, 2 zu zufriedenstellenden Schweißungen führt.
• Die vorstehenden Teile oder der Schweißkopf 20 der Achsen 18 weisen beispielsweise eine konische Form (Fig. 2) auf, die eine mittlere und begünstigte Position des elektrischen Lichtbogens in bezug auf die Achse 18 definieren kann. Somit wird die Bildung des Lichtbogens zwischen der Elektrode der Schweißmaschine und einem präzisen Punkt der Achse begünstigt, wobei vermieden wird, daß die Schweißung in bezug auf die Achse ausläuft und zu einer unvollkommenen Verbindung der Achse mit dem Gliederelement führt.
• Im Fall von Schweißköpfen 20 mit konischer Form wird angemerkt, daß der Scheitelwinkel des Konus in Abhängigkeit vom Durchmesser der zu verschweißenden Achse veränderlich ist und mit zunehmendem Durchmesser der Achse ansteigt.
• In Fig. 5 ist eine Gelenkachse 18 gezeigt, die eine andere Form des Schweißkopfes 20 besitzt. In dieser Ausführungsform umfaßt der Schweißkopf 20 eine Eintiefung 24 in seiner Stirnfläche, wobei die Eintiefung auf die Längsachse der Achse 18 zentriert ist.
• In Fig. 6 ist eine Gelenkachse 18 gezeigt, die eine nochmals andere Form des Schweißkopfes 20 besitzt. In dieser weiteren Ausführungsform umfaßt der Schweißkopf 20 einen Zapfen 26, der auf die Längsachse der Achse 18 zentriert ist.
• Selbstverständlich kann jede andere Form des Schweißkopfes in Betracht gezogen werden, die die Bildung eines Lichtbogens zwischen der Elektrode und der Achse an einer zentrierten, günstigen Position ermöglicht.
• Es wird außerdem angemerkt, daß der Abstand b (Fig. 1), der die Elektrode vom Ende der Achse 18 oder vom Schweißkopf 20 trennt, in dem Verfahren eine wichtige Rolle spielt und daß dieser Abstand im Bereich von 0,6 mm bis 1 mm liegen muß und vorzugsweise 0,8 mm beträgt. Dieser Abstand ermöglicht insbesondere die Steuerung der Menge des in der Schweißzone geschmolzenen Metalls, was im Hinblick auf die verhältnismäßig geringen Dicken, die beim Schweißen von Gelenkachsen an Armband-Glieder im Spiel sind, von großer Wichtigkeit ist. Genauer liegen die Durchmesser der Gelenkachsen im allgemeinen in der Größenordnung von 1,2 mm, während die Dicken der Armband-Glieder in der Größenordnung von 2 mm liegen.
• Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind, um einen Erguß des Metalls der seitlichen Elemente 10 der Glieder 8 und der Schwenkachsen 18 zum Zeitpunkt des Schweißens zu vermeiden, weil er eine unzufriedenstellende Schweißqualität zur Folge hätte, das oder die zu verschweißenden Glieder 8 mit ihrem Rücken am Tragtisch 2 im wesentlichen horizontal angeordnet, so daß die Gelenkachsen 18 sich senkrecht zum Tragtisch 2 erstrecken. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, daß der Tragtisch 2 aus einer Auflage gebildet ist, die an die besondere Form der zu verschweißenden Glieder angepaßt ist.
• Zur Erläuterung wird angegeben, daß für das Verschweißen von Gelenkachsen aus Stahl mit Gliederelementen ebenfalls aus Stahl, beispielsweise aus X2CrNiMo18-14 (DIN-Norm), mit einem Durchmesser von 1,2 mm und Überlängen der Seitenflächen 18 von 0,3 mm die Schweißparameter bei einer Elektrode mit einem typischen Durchmesser von 1,6 mm die folgenden sind. Der Durchsatz des um die Elektrode zirkulierendem Inertgases beträgt typischerweise 6 Liter/Stunde; die Stromstärke, die die Erzeugung des elektrischen Lichtbogens zwischen der Elektrode und dem Kopf der zu verschweißenden Achse ermöglicht, liegt im Bereich von 20 bis 25A und beträgt typischerweise 23A; die Dauer des elektrischen Impulses, mit der die Schweißung erfolgt, beträgt ungefähr 1 Sekunde. Es wird in diesem Zusammenhang angemerkt, daß der Fluß des Inertgases, hier Argon, typischerweise ungefähr 0,5 Sekunden vor dem Schweißimpuls beginnt und nach dem Impuls für eine gegebene Zeit, typischerweise ungefähr 6 Sekunden, fortdauert.
• Schließlich wird angemerkt, daß das Schweißverfahren gemäß der Erfindung den Vorteil aufweist, daß die Qualität der Schweißung visuell einfach kon trolliert werden kann. Die Schweißung wird nämlich als gut angesehen, wenn nach dem Polieren keinerlei Schweißspur der Achse am Glied sichtbar ist, wenn hingegen eine Spur wie etwa eine Porösität erkennbar ist, wird die Schweißung als fehlerhaft angesehen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Anschweißen von Gelenkachsen (18) an Glieder (8), die jeweils aus einem oder mehreren Elementen (10, 12) gebildet sind, wobei die Glieder untereinander mittels der Gelenkachsen (18) verbunden sind, die in hierzu in den Gliedern vorgesehenen Durchlässen (14) angeordnet sind, wobei jede Achse (18) an einem der Glieder (8) befestigt ist und am benachbarten Glied angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Achse (18) mit dem Glied (8) durch einen Lichtbogenschweißvorgang mit Hilfe einer Elektrode (6) in einer inerten Atmosphäre ohne Schweißeintrag erfolgt und daß die Gelenkachsen (18) vor dem Schweißvorgang Enden (20) besitzen, die von den Seitenflächen (16) der Glieder vorstehen.

2. Schweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Teile (20) der Gelenkachsen (18) an ihrem Ende eine Form aufweisen, die eine Mittelposition des Bogens in bezug auf die Achse (18) definieren kann.

3. Schweißverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form konisch ist.

4. Schweißverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form einen Mittelzapfen (26) aufweist.

5. Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zeitpunkt des Schweißens das oder die Glieder (8) mit ihrer Fase an einem im wesentlichen horizontalen Träger positioniert sind, so daß sich die Gelenkachsen (18) senkrecht zum Träger (4) erstrecken.

6. Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißvorgang mit einer Wolframelektrode (6) in einer Argonatmosphäre ausgeführt wird.

7. Schweißverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (6) eine geringe Menge Thorium, vorzugsweise 4%, enthält.

8. Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Elektrode (6) von der zu verschweißenden Achse trennende Abstand im Bereich von 0,6 bis 1 mm liegt und vorzugsweise 0,8 mm beträgt.

9. Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (8) und die Gelenkachsen (18) aus Stahl hergestellt sind und daß die Schweißzeit bei einer Lichtbogen-Stromstärke im Bereich von 20 bis 25A und vorzugsweise 23A eine Sekunde beträgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schweißvorgang die Fläche des Gliedes (16) einem Poliervorgang unterworfen wird.