DE2002087A1 - Electrode coil for fluorescent lamps or the like. as well as method and device for producing such a helix - Google Patents
Electrode coil for fluorescent lamps or the like. as well as method and device for producing such a helixInfo
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Description
.Düsseldorf, 16. Jan. 1970Düsseldorf, January 16, 1970
Westinghouse Electric Corporation,
Pittsburgh, Pa., V. St. A. Westinghouse Electric Corporation,
Pittsburgh, Pa., V. St. A.
Elektrodenwendel für Leuchtstofflampen o. dgl. sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer solchen WendelElectrode filament for fluorescent lamps or the like and a method and device for production such a helix
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung gewundener oder gewickelter Gegenstände wie Glühdrähte für elektrische Lampen, insbesondere auf hitzebeständige Elektroden-Drahtwendeln für Leuchtstofflampenelektroden, die en masse gehandhabt und versandt werden können, ohne miteinander zu verhaken. Die Erfindung bezieht sich ferner auf Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung solcher verhakungsfreien Drahtwendeln sowie auf eine verbesserte Halterungsanordnung für Glühlampen ο. dgl., bei denen eine Glühfadenwendel nach der Erfindung Verwendung findet.The present invention relates to the manufacture of serpentine or coiled items such as filaments for electrical Lamps, in particular on heat-resistant electrode wire coils for fluorescent lamp electrodes, which can be handled and shipped en masse without getting caught in one another. The invention also relates to methods and apparatus for making such tangle-free wire coils and to an improved one Mounting arrangement for light bulbs ο. Like. In which a filament coil according to the invention is used.
Glühfadenwendeln für Leuchtstoff- und Glühlampen werden zur Zeit gewöhnlich in der Weise hergestellt, daß ein Wolframdraht auf einen Dorn aus unterschiedlichem Metall wie etwa Eisen gewickelt wird, der dabei erhaltene Aufbau in Abschnitte gewünschter Länge zertrennt und die Dorne dann herausgelöst werden, so daß die gewünschten einzelnen Wolframdrahtwendeln zurückbleiben. Sogenannte '•lauf- oder tonnenabschnittfreie11 Elektrodenwendeln, wie sie laufend als Kathoden für Leuchtstofflampen eingesetzt werden, haben einen gewendelten Wolframkerndraht, um den der feine Wolframdraht lose gewunden ist, so daß er eine korbartige Anordnung bildet, durch die die Fähigkeit der Wendel erhöht wird, zur Elektronenemission geeignetes Material aufzunehmen. Infolge desFilament coils for fluorescent and incandescent lamps are currently usually manufactured in such a way that a tungsten wire is wound on a mandrel made of a different metal, such as iron, the resulting structure is cut into sections of the desired length, and the mandrels are then loosened so that the desired ones individual tungsten wire coils remain. So-called '• barrel or barrel section-free 11 electrode coils, as they are currently used as cathodes for fluorescent lamps, have a coiled tungsten core wire around which the fine tungsten wire is loosely wound so that it forms a basket-like arrangement through which the capability of the coil is increased to take up material suitable for electron emission. As a result of the
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kleinen Durchmessers des Wolframkerndrahtes wird ein Grat gebildet, wenn der Draht bei der Wendelherstellung zerschnitten wird. Die mit den Gratbildungen versehenen Enden der nur lose geführten Kerndrähte ragen über die Enden der Wendel hinaus, so daß sie an den Windungen anderer Wendeln angreifen und sich darin verhaken, sobald die Wendeln in einen Behälter gefüllt werden und einander berühren. Im Extremfall kann diese Verhakung so weit gehen, daß es möglich ist, den gesamten Behälterinhalt mit Hunderten von Wendeln dadurch anzuheben, daß einfach das eine Ende einer einzelnen Wendel erfaßt und dann daran gezogen wird.small diameter of the tungsten core wire, a ridge is formed, when the wire is cut during the manufacture of the helix. The ends of the loosely guided ends with the formation of burrs Core wires protrude beyond the ends of the helix so that they attack the turns of other helices and get caught in them, as soon as the coils are filled into a container and touch each other. In extreme cases, this entanglement can go so far that it is possible, the entire contents of the container with hundreds of spirals by simply grasping one end of a single helix and then pulling on it.
Wegen dieser in der Natir der Sache liegenden Neigung solcher lauffreien oder tonnenbereichfreien Leuchtstofflampenwendeln, sich miteinander zu verhaken, war es bisher äußerst schwierig, eine zufriedenstellend arbeitende Einrichtung für die Zufuhr der Wendeln zu bauen, die die Wendeln automatisch trennt und einer Maschine für die Montage der Lampenteile zuführt. Die Wendeln werden dementsprechend manuell voneinander getrennt und ebenso von Hand der Montagemaschine zugeführt. Diese Tätigkeit ist zeitraubend und ermüdend und ist erheblich an den Herstellungskosten der Lampen beteiligt. Außerdem müssen eine Vielzahl der fertigen Wendeln während des Fertigungsvorgangs und in Verbindung mit der Inspektion als Ausschuß aussortiert werden, weil es praktisch unmöglich ist, sie aus ihrer gegenseitigen Verhakung zu befreien. Der prozentuale Ausschußanteil liegt somit sehr hoch und tri-gt dadurch ebenfalls zur Erhöhung der Lampenherstellungskosten bei.Because of this tendency of such, which lies in the nature of the matter run-free or barrel-free fluorescent lamp filaments, yourself hooking together, it has been extremely difficult to find a satisfactory working device for the supply of the coils to build that automatically separates the filaments and feeds them to a machine for assembling the lamp parts. The coils will accordingly manually separated from one another and also fed to the assembly machine by hand. This activity is time consuming and tiring and is a major contributor to the cost of the lamps. In addition, a large number of the finished coils must be sorted out as scrap during the manufacturing process and in connection with the inspection because it is practically impossible is to free them from their mutual entanglement. The percentage of rejects is therefore very high and triggers thereby also contributing to the increase in lamp manufacturing costs.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer sehr wirtschaftlichen und praktischen Lösung des angeführten Verhakungsproblems und damit insbesondere eine Herabsetzung der Herstellungskosten von Leuchtstofflampen.The object of the present invention is to create a very economical one and practical solution of the cited entanglement problem and thus in particular a reduction in manufacturing costs of fluorescent lamps.
Dementsprechend ist eine Wendel mit einer Mehrzahl von im Abstand voneinander angeordneten Windungen erfindungsgemäß gekennzeichnet durch mindestens eine Verdickung aus mit der Wendel integralem und dabei deren eines Ende bildendem, geschmolzenem Material.Accordingly, a helix with a plurality of turns arranged at a distance from one another is characterized according to the invention by at least one thickening made of molten material integral with the helix and thereby forming one end thereof.
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Im Fall der Herstellung einer lauf- bzw. tonnenbereichfreien Leuchtstoff lampenelektrodenwendel werden die Enden des Eisendorns in situ geschmolzen, so daß die sich ergebenden erweichten Masseansammlungen geschmolzenen Eisens die darüber angeordneten Wolframdrahtwindungen lösen, so daß integrale Verdickungen aus Wolfram-Eisendrahtlegierung entstehen, die mit den entsprechenden Endwindungeh des Wolframdrahtes vereinigt und verschmolzen sind. Die Verdickungen werden so gebildet, daß die Wendelwindungen in ihrem ursprünglichen nicht rekristallisierten Zustand bleiben. Da die Verdickungen Wolfram enthalten, werden sie durch die zur Auflösung und Entfernung des Eisendorns verwendete Säure nicht gelöst, so daß die fertigen Wendeln an ihren Enden mit verformbaren (duktilen) Verdickungen versehen sind, die die jeweiligen Enden der Wendel * abschließen und die damit vereinigten, abgetrennten Enden des Wolframkerndrahtes sowie des darüber gewundenen feinen Wolframdrahtes einfassen. Die fertigen Wendeln können so en masse verarbeitet, geprüft und versandt werden, ohne miteinander zu verhaken oder zu brechen. Die Menge des bei der Herstellung und der Handhabung anfallenden Ausschusses wird drastisch herabgesetzt, und die Wendeln lassen sich bequem für die automatische Einleitung in die Montage-, maschine trennen.In the case of the production of a luminescent material free of barrel or barrel areas lamp electrode filament, the ends of the iron mandrel are melted in situ, so that the resulting softened mass accumulations molten iron loosen the tungsten wire windings arranged above it, so that integral thickenings of tungsten-iron wire alloy arise which are united and fused with the corresponding end turns of the tungsten wire. the Thickenings are formed in such a way that the helical turns remain in their original, non-recrystallized state. Since the Thickenings containing tungsten are used to dissolve them and removal of the iron mandrel, the acid used is not dissolved, so that the finished coils at their ends with deformable (ductile) Thickenings are provided which complete the respective ends of the helix * and the separated ends of the Tungsten core wire and the fine tungsten wire wound over it mounting. The finished coils can be processed, checked and dispatched en masse without getting caught or jammed with one another break. The amount of waste generated during manufacture and handling Scrap is drastically reduced, and the coils can be conveniently set up for automatic introduction into the assembly, disconnect machine.
Die Verdickungen aus der verschmolzenen Wolfram-Eisenlegierung können an den Enden vorgeschnittener Wendeln gebildet werden, die ihren Eisendorn noch enthalten. Vorzugsweise erfolgt das Abtrennen ά und Verdicken der Wendeln gleichzeitig, indem ein fortlaufender Dorn-/Wendeldrahtvorrat vor einem Laser vorbeigerückt, der Laser in zeitlicher Abstimmung mit der Drahtvorrat-Vorrückgeschwindigkeit eingeschaltet wird, so daß der fokussierte Laserstrahl den Dornteil des Drahtvorrats an einer um einen vorgegebenen Abstand von dem freien Ende des Drahtes liegenden Stelle trifft, und indem dann auf das freie Ende des Drahtvorrats ein axialer Zug ausgeübt wird, nachdem der Laserstrahl den Eisendorn geschmolzen und eine erweichte Masseansammlung aus geschmolzener Wolfram-Eisenlegierung gebildet hat. Durch geeignete Einstellung der Draht-Vorrückgeschwindigkeit , der Dauer und Intensität des Laserstrahls sowie des Zeitpunktes urid der Geschwindigkeit, zu dem bzw. mit derThe thickenings from the fused tungsten-iron alloy can be formed on the ends of precut coils that still contain their iron mandrel. Preferably, the separation is carried out ά and thickening of the filaments by passing moved at the same time, a continuous mandrel / coiled wire stock in front of a laser, the laser in timed relation with the wire supply-advance speed is turned on, so that the focused laser beam given the mandrel portion of the wire feedstock to a to a Distance from the free end of the wire and by then exerting an axial pull on the free end of the wire stock after the laser beam has melted the iron mandrel and formed a softened mass of molten tungsten-iron alloy. By suitably setting the wire advance speed, the duration and intensity of the laser beam as well as the point in time and the speed at which or at which
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der Endabschnitt von dem Drahtvorrat abgezogen wird, können nicht rekristallisierte Abschnitte vorbereiteter (embryonaler), noch den Dorn enthaltender Wendeln genau eingestellter Länge mit verformbaren Verdickungen an beiden Enden sehr rasch erzeugt werden. Diese Abschnitte werden dann in ein Säurebad getaucht, das die Eisendorne auflöst und die Abschnitte in fertige Wolframelektrodenwendeln mit verdickten Enden umwandelt.the end section is removed from the wire stock, non-recrystallized sections of prepared (embryonic), nor the Mandrel containing coils of precisely set length with deformable thickenings at both ends can be generated very quickly. These Sections are then immersed in an acid bath that dissolves the iron mandrels and the sections into finished tungsten electrode coils transforms with thickened ends.
Zur automatischen Durchführung der vorstehenden Verfahrensschritte dient eine Vorrichtung mit nockenbetätigten Spannbacken zum Vorbeiführen des Drahtvorrats an dem Laser sowie mit nockenbetätigten Schaltern für die Steuerung des Lasers und die Erregung einer elektromagnetischen Wicklung, die den Endabschnitt von dem Drahtvorrat abzieht.For the automatic implementation of the above procedural steps A device with cam-actuated clamping jaws is used to guide the wire supply past the laser, as well as with cam-actuated jaws Switches for the control of the laser and the excitation of an electromagnetic winding which is the end section of the wire supply withdraws.
Zur Bildung der Wolfram-Eisenlegierungsverdickungen an den Enden der fertigen hitzebeständigen Drahtwendeln oder als integrale Bestandteile eines Wendel-Führungseinsatzes kann von verschiedenen Verfahren Gebrauch gemacht werden.To form the tungsten-iron alloy thickenings at the ends of the finished heat-resistant wire coils or as integral components Various methods can be used for a helical guide insert.
In Verbindung mit der Erfindung ergibt sich als weiterer Vorteil eine verbesserte Fadenhalterungsanordnung, in der die leuchtende Länge der Glühfadenwendel mit Hilfe integraler Verdickungen an den Enden der Wendel bestimmt wird, die bei der Montage des Glühfadens als Bezugspunkte für die Befestigung der Stromzuführungsdrähte an der Wendel dienen.In connection with the invention there is a further advantage of an improved thread holder arrangement in which the luminous The length of the filament filament is determined by means of integral thickenings at the ends of the filament, which are provided during the assembly of the filament serve as reference points for attaching the power supply wires to the filament.
Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit weiteren Merkmalen anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. Darin zeigen;The invention is explained below together with further features of exemplary embodiments explained in connection with the accompanying drawing. Show in it;
Fig. 1 perspektivisch in vergrößertem Maßstab eine Halterung einer Leuchtstofflampe mit einer erfindungsgemäß an ihren Enden mit Verdickungen versehenen lauffreien Elektrodenwendel;1 shows, in perspective, on an enlarged scale, a holder of a fluorescent lamp with a holder according to the invention run-free electrode coil provided with thickenings at their ends;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Elektrodenwendel vor ihrer Verbindung mit den Stromzuführungsdrähten und vor 2 shows a side view of the electrode coil before it is connected to the power supply wires and before
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ihrer Beschichtung mit Emissionsmaterial;their coating with emission material;
Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch die unbeschichtete Wendel längs der Linie III-III der Fig. 2; -Fig. 3 shows, on an enlarged scale, a cross section through the uncoated coil along the line III-III of the Fig. 2; -
Fig. 4 in vergrößertem Maßstab eine Seiten-Teilansicht4 shows a partial side view on an enlarged scale
eines Abschnittes eines in Verbindung mit der Herstellung der Wendel der Fig. 1-3 verwendeten Drahtaufbaus; ' ·a portion of one used in connection with the manufacture of the helix of Figures 1-3 Wire construction; '·
Fig. 5 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht des Drahtaufbaus der Fig. 4 nach dessen Aufwicklung auf den Eisendorn zur Bildung des fortlaufenden Drahtvorrats; .5 shows a partial view of the wire structure on an enlarged scale 4 after it has been wound onto the iron mandrel to form the continuous wire supply; .
Fig. 6 in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht eines von dem Drahtvorrat abgetrennten Abschnittes nach der Bildung der Verdickungen an den beiden Enden und vor der Auflösung des Eisendorns und des Eisenfülldrahts; 6 shows a side view of a on an enlarged scale cut from the wire stock after the formation of the thickenings at the two ends and prior to the dissolution of the iron mandrel and iron filler wire;
Fig. 7a - 7d seitliche Teilansichten eines Abschnittes von dem7a-7d are partial side views of a portion of the
Drahtvorrat, die die verschiedenen Schritte bei der gleichzeitigen Verdickung und Abtrennung eines embryonalen Wendelabschnittes entsprechend der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;Wire stock showing the various steps involved in the simultaneous thickening and separation of an embryonic coil section according to the present Illustrate invention;
Fig. 8 eine seitliche Teilansicht eines Endes der fertigen nicht rekristallisierten Wolframdrahtelektrodenwendel nach Entfernung des Eisendorns und das Fülldrahts;8 is a partial side elevational view of one end of the finished non-recrystallized tungsten wire electrode coil after removing the iron mandrel and the filler wire;
χ.χ.
Fig. 9a - 9d schematisch den Aufbau einer mechanischen Vorrichtung sowie der zugehörigen elektrischen Schaltung zur automatischen Zertrennung eines fortlaufend zugeführten Drahtvorrats in mit Verdickungen versehene Abschnitte gleichförmiger Länge mit Hilfe eines Lasers, entsprechend den während eines Zyklus durchlaufenden Phasen;9a-9d schematically show the structure of a mechanical device as well as the associated electrical circuit for the automatic disconnection of a continuously supplied Wire supply into thickened sections of uniform length with the help of a Laser, according to the phases passed through during a cycle;
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Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer entsprechendFig. 10 is a perspective view of a corresponding one
dem schematischen Auf>au der Fig. 9a - 9d arbeitenden Maschine zur Herstellung von i/endeln nach der Erfindung;the schematic layout of FIGS. 9a-9d Machine for the production of I / Endeln nach the invention;
Fig. 11 ein Phasendiagramm, das die Betätigung der verschiedenen Komponenten der Maschine beim Durchlauf eines vollen Zyklus in zeitlicher Aufeinanderfolge veranschaulicht;11 is a phase diagram showing the actuation of the various components of the machine as it passes through a full cycle illustrated in time series;
Fig. 12 eine Seitenansicht einer etwas abgewandeltenFig. 12 is a side view of a somewhat modified one
Ausführungsmöglichkeit der Erfindung, wobei der Drahtvorrat gesondert mittels eines Lasers verdickt und mit Hilfe eines Messers in embryonale Wendelabschnitte zertrennt wird;Possible embodiment of the invention, the wire supply being thickened separately by means of a laser and is cut into embryonic coil sections with the aid of a knife;
Fig. 13 perspektivisch eine Ansicht einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Erfindung, bei der an beiden Enden der vorgeschnittenen Abschnitte des Drahtvorrats gleichzeitig Verdickungen gebildet werden;13 shows a perspective view of a further possible embodiment of the invention, in which thickenings are formed at the same time at both ends of the pre-cut sections of the wire stock will;
Fig. 14a -14d Seitenansichten einer vorgeformten Drahtwendel,14a-14d side views of a preformed wire helix,
die die verschiedenen Arbeitsgänge entsprechend einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Erfindung· zur Verdickungsbildung wiedergibt und >oiwhich the various operations according to a further embodiment of the invention for thickening and> oi
^ der kurze Metalldrahtabschnitte in die Enden der^ the short sections of metal wire into the ends of the
Wendel eingesetzt und sodann mit Hilfe von Lasern geschmolzen werden, um die gewünschten integralen verschmolzenen Verdickungen zu erhalten;Helix is inserted and then melted with the help of lasers to the desired integral to get fused thickenings;
Fig. 15 eine seitliche Teilansicht des Endes einer vorgeformten Wendel, mit der eine weitere Möglichkeit der Verdickungsbildung veranschaulicht wird, wonach das Ende eines Motalldrahtes geschmolzen und mit der Endwindung der Wendel verschmolzen wird, wenn der Draht in die Wendel eindringt;15 is a partial side view of the end of a preformed helix, with which another possibility the thickening is illustrated, after which the end of a motorized wire melted and fusing with the end turn of the coil when the wire penetrates the coil;
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Fig. 16 ■""" perspektivisch eine Ansicht einer gemäß einer16 ■ "" "is a perspective view of a according to a
weiter abgewandeltenAusführungsmöglichkeit der Erfindung hergestellten Glühfadenwendel, bei der Verdickungen als integrale Bestandteile von in die Wendel eingesetzten Drahtabschnitten gebildet werden; undfilament coil produced in a further modified embodiment of the invention of the thickenings formed as integral components of wire sections inserted into the helix will; and
Fig. 17a - 17b in vergrößertem Maßstab Seitenansichten eines17a-17b are side views of an enlarged scale
mit Verdickungen versehenen, doppelt gewendelten Glühfadens und der zugehörigen Stromzuführungsteile einer Glühlampenhalterung, wobei die Verdickungen dazu dienen, wm die leuchtende Länge des montierten Glühfadens zu bestimmen.Double coiled filament provided with thickenings and the associated power supply parts of an incandescent lamp holder, the thickenings serving to determine the luminous length of the mounted filament.
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Mit Fig. 1 ist eine Halterung 10 für eine Leuchtstofflampe wiedergegeben. Die Halterung 10 weist einen Glasschaft 11 auf, der an seinem einen Ende in einen kegelförmigen Teller 12 sowie ein Pumprohr 13 übergeht, das sich in den Glasschaft 11 erstreckt und zusammen mit einer seitlich in dem Glasschaft 11 angeordneten Öffnung 14 einen Durchgang zur Evakuierung und zur Quecksilberdosierung der Lampe nach der Eindichtung des Glasschaftes 11 in den Lampenkolben bildet. Zwei Stromzuführungsdrähte 16 und 17 sind dicht durch einen Quetschfuß 15 am anderen Ende des Glasschaftes llgeführt. An ihren freien Enden gehen die beiden Stromzuführungsdrähte jeweils in einen Klemmbügel 18 über, mit deren Hilfe die Enden einer Glühkathode eingespannt sind, die von einer lauffreien Elektrodenwendel 20 aus nicht rekristallisiertem Wolframdraht gebildet ist, der eine Schicht aus einem geeigneten elektronenemittierenden Material E wie einem Gemisch aus Erdalkalioxiden trägt.1 shows a holder 10 for a fluorescent lamp. The holder 10 has a glass shaft 11, which at one end into a conical plate 12 and a pump tube 13 passes, which extends into the glass shaft 11 and together with an opening arranged laterally in the glass shaft 11 14 a passage for evacuating and for metering the mercury of the lamp after the sealing of the glass shaft 11 in the Forms lamp bulb. Two power supply wires 16 and 17 are sealed by a pinch foot 15 at the other end of the glass shaft llguided. The two power supply wires go at their free ends each in a clamping bracket 18, with the help of which the ends of a hot cathode are clamped, which is of a non-running Electrode coil 20 is formed from non-recrystallized tungsten wire, which has a layer of a suitable electron-emitting Material E as a mixture of alkaline earth oxides carries.
Die beiden Enden der Wendel 20 sind mit einer perlenartigen Verdickung 21 aus geschmolzenem, verformbarem Metall versehen, die sich über die Endfläche der Wendel erstreckt. Das Beschichtungsmaterial E reicht nur Über den mittleren Abschnitt der Wendel 20, so daß die in unmittelbarer Nachbarschaft der Klemmbügel 18 befindlichen Windungen der Wendel 20 ohne Beschichtung sind. Solche Wendeln werden als "lauffreie" ("barrelless") Wendeln bezeichnet, weil sie aus einer Mehrzahl imAbstand voneinander angeordneter Windungen gleichen Durchmessers bestehen und so eine Spirale von linearem Verlauf und über die ganze Länge gleichbleibenden Querschnitt sabmessungen bilden. Solche lauffreien Wendeln haben daher keine größeren sekundären Windungen und keinen mittleren Wendel-Lauf abschnitt , wie das für Doppel- oder Dreifachwendel-Glühfäden zutrifft.The two ends of the helix 20 have a pearl-like thickening 21 of molten, deformable metal, which extends over the end face of the helix. The coating material E extends only over the middle section of the helix 20, so that those located in the immediate vicinity of the clamping bracket 18 Turns of the coil 20 are without a coating. Such spirals are referred to as "barrelless" spirals, because they consist of a plurality of spaced turns of the same diameter and thus a spiral of linear course and across the entire length constant cross-sectional dimensions. Such non-running spirals therefore have no major secondary turns and no central helix barrel section, as is the case for double or triple helix filaments applies.
Wie mit Fig. 1 und 2 gezeigt, sind die Verdickungen 21 mit den Endwindungen 22 der Wendel 20 integral, wobei sie die Endwindungen 22 abschließen und etwa die gleiche Größe wie der Außendurchmesser der Wendel haben. Die Verdickungen 21 gehen dementsprechend in die Enden der Wendel 20 über und schließen diese ab. Wie in vergrößer- As shown in FIGS. 1 and 2, the thickenings 21 are integral with the end turns 22 of the coil 20, terminating the end turns 22 and being approximately the same size as the outer diameter of the coil. The thickenings 21 accordingly merge into the ends of the helix 20 and close them off. As in enlarged
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tem Maßstab mit Fig. 3 dargestellt, weist die Wendel 20 einen gewendelten Kerndraht 23 aus geeignetem hitzebeständigem Material wie nicht rekristallisiertem Wolfram auf, der von einer Wicklung aus feinem, lose darum herum geschlungenem hitzebeständigem Draht 24 wie nicht rekristallisiertem Wolfram umgeben ist. Die Windungen des feinen Drahtes 24 umschließen den Kerndraht 23 und bilden dabei einen korbartigen Aufbau, der die Fähigkeit der Wendel 20, emissionsfähiges Material aufzunehmen, erhöht. Wenn der mittlere Bereich der Wendel 20 mit dem Emissionsmaterial E nach Befestigung der Wendel an den Zuführungsdrähten 16 und 17 beschichtet wird, füllt das Emissionsmaterial E den von den mit Spiel gewickelten Windungen des feinen Drahtes 24 gebildeten korbartigen Aufbau μ aus, wobei die Windungen 22 der Wendel 20 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise überbrückt werden.3, the helix 20 has a coiled core wire 23 made of a suitable heat-resistant material such as non-recrystallized tungsten, which is surrounded by a winding of fine, loosely wound heat-resistant wire 24 such as non-recrystallized tungsten. The turns of the fine wire 24 enclose the core wire 23 and thereby form a basket-like structure which increases the ability of the coil 20 to accommodate emissive material. When the central region of the coil 20 is coated with the emission material E after the coil has been attached to the lead wires 16 and 17, the emission material E fills the basket-like structure μ formed by the loops of the fine wire 24 wound with play, the windings 22 of the Helix 20 can be bridged in the manner shown in FIG.
Zur Herstellung der Elektrodenwendel 20 wird der Wolframkerndraht 23 mit einem etwas größeren Fülldraht 25 aus einem anderen Metall wie Eisen gepaart, wobei das Eisen anschließend auf chemischem Wege aus der Wendel herausgetrennt werden kann, ohne den Wolframkerndraht zu beeinträchtigen. Der paarweise geführte Kerndraht 23 und Eisenfülldraht 25 bilden einen zweiadrigen Kernaufbau. Um diesen zweiadrigen Kernaufbau wird der feine Wolframdraht 24 dicht herumgewickelt, so daß die Drahtanordnung 26 der Fig. 4 entsteht. Die Drahtanordnung 26 wird ihrerseits um einen drahtförmigen Eisendorn 27 gewickelt, so daß ein nachstehend als Drahtvorrat 28 % bezeichneter Aufbau entsprechend Fig. 5 erhalten wird.To produce the electrode coil 20, the tungsten core wire 23 is paired with a somewhat larger filler wire 25 made of a different metal such as iron, the iron then being chemically separated from the coil without affecting the tungsten core wire. The core wire 23 and iron filler wire 25, which are guided in pairs, form a two-core core structure. The fine tungsten wire 24 is tightly wound around this two-core core structure, so that the wire arrangement 26 of FIG. 4 is produced. The wire arrangement 26 is in turn wound around a wire-shaped iron mandrel 27, so that a structure, referred to below as wire stock 28 %, is obtained in accordance with FIG.
Gemäß dem Stand der Technik werden von dem Drahtvörrat 28 mit gewünschten Längen abgetrennte Abschnitte in ein Säurebad (beispielsweise Chlorwasserstoffsäure) getaucht, das den Eisenfülldraht 25 sowie den Eisendorn 27 löst, so daß die gewünschte fertige Wendel aus dem gewendelten Wolframkerndraht 23 und dem lose darum herumlaufenden feinen Wolframdraht 24 zurückbleibt. Infolge des kleinen Durchmessers des Wolframkerndrahtes 23 ist eine glatte Trennung auf mechanischem Wege praktisch nicht möglich. Vielmehr ist es unvermeidlich, daß an den Schnittenden Gratbildungen verbleiben. Da der Kerndraht 23 von dem feinen Draht 24 nur lose umschlungen wird,According to the prior art of the wire stock 28 with desired Dipped lengths of cut sections in an acid bath (e.g. hydrochloric acid) containing the iron cored wire 25 and loosens the iron mandrel 27, so that the desired finished coil of the coiled tungsten core wire 23 and the fine tungsten wire 24 loosely running around it remains. As a result of the small Diameter of the tungsten core wire 23 is a smooth separation mechanically not practically possible. Rather, it is inevitable that burrs will remain at the cut ends. Since the Core wire 23 is loosely wrapped around the fine wire 24,
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stehen die mit den Gratbildungen versehenen Enden des Kerndrahtes naturgemäß über die Enden der fertigen Wendel hinaus, so daß es zu der vorstehend erwähnten gegenseitigen Verhakung kommt, wenn die Wendeln in eine Einfüllöffnung eingeleitet und en masse verarbeitet werden.the ends of the core wire provided with the burr formations stand naturally beyond the ends of the finished helix, so that it the above-mentioned mutual entanglement occurs when the spirals are introduced into a filling opening and processed en masse will.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird diesem Problem der gegenseitigen Verhakung abgeholfen, indem die Enden des Eisendornes 27 vor dessen chemischer Entfernung geschmolzen werden, so daß eine integrale Verdickung 21 aus einer geschmolzenen verformbaren Wolfram-Eisenlegierung an beiden Enden des Abschnitts von dem Drahtvorrat 28 gebildet wird. Da die zur Lösung des Eisendorns 27 und des Fülldrahtes 25 verwendete Säure Wolfram nicht angreift, bleiben auch diese Wolfram-Eisenlegierung-Verdickungen 21 an den Endwindungen der fertigen Wendel 20 nach Entfernung der reinen Eisenkomponenten entsprechend Fig. 1 und 2 bestehen.According to the present invention, this interlocking problem is remedied by removing the ends of the iron mandrel 27 are melted before its chemical removal, so that an integral thickening 21 from a melted deformable Tungsten-iron alloy is formed at both ends of the section of wire stock 28. Since the solution to the iron mandrel 27 and the acid used in the filler wire 25 does not attack tungsten, these tungsten-iron alloy thickenings 21 also remain on the End turns of the finished coil 20 after removal of the pure iron components according to FIGS. 1 and 2 exist.
Schmelzen des Eisendorns 27 löst die erweichte Masse geschmolzenen Eisens die darüber liegenden Wolframanteile der Drahtanordnung 26, so daß die Enden des Kerndrahtes 23 und des darüber gewundenen feinen Drahtes 24 sich damit vereinigen und mittels der entsprechenden Verdickungen 21 festgelegt werden. Die Endwindungen der fertigen Wendel 20 sind so durch perlförmige Verdickungen 21 abgeschlossen, die im wesentlichen glatt ausgebildet und größer als der Abstand zwischen den Windungen 22 sind, so daß das Problem, daß es infolge der mit Gratausbildungen versehenen Enden des Kerndrahtes 23 bei den lauffreien Wendeln nach dem Stand der Technik zu gegenseitigen Verhaku: en kommen kann, vollständig beseitigt wird. Die an ihren Enden durch die Verdickungen 21 abgeschlossenen Wendeln 20 nach der vorliegenden Erfindung lassen sich daher en masse weiter verarbeiten und versenden, ohne daß die Wendeln ineinander eingreifen und sich dann verhaken können. Infolgedessen lassen sie sich leicht voneinander trennen und mittels einer geeigneten automatischen Zufuhreinrichtung in eine Montageeinrichtung einleiten.Melting the iron mandrel 27 releases the softened molten mass Iron the overlying tungsten parts of the wire arrangement 26 so that the ends of the core wire 23 and the fine wire 24 wound thereon unite therewith and by means of the corresponding thickenings 21 are set. The end turns of the finished helix 20 are formed by pearl-shaped thickenings 21 completed, which are essentially smooth and larger than the distance between the turns 22, so that the Problem that it is due to the burr formation provided ends of the core wire 23 in the non-running coils according to the prior Technology can come to mutual entanglements, completely eliminated will. The coils 20 closed at their ends by the thickenings 21 according to the present invention therefore further process and dispatch en masse without the coils engaging in one another and then being able to get caught. Consequently they can be easily separated from one another and transferred to an assembly device by means of a suitable automatic feed device initiate.
Zum Schmelzen der Enden des Eisendorns 27 lassen sich verschiedeneVarious methods can be used to melt the ends of the iron mandrel 27
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konzentriert wirkende und steuerbare Hitzequellen wie ein fokussierter Elektronenstrahl, ein Plasmabrenner oder eine scharf gebündelte Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme einsetzen, jedoch ist einem Laserstrahl mit Rücksicht darauf derVorzug zu geben, daß er sich leicht mit großer Genauigkeit auf die Enden des Eisendorns fokussieren läßt.concentrated and controllable heat sources like a focused one Using an electron beam, a plasma torch or a sharply focused oxygen-hydrogen flame, however, is one Laser beam with a view to giving preference to it easily focus on the ends of the iron mandrel with great accuracy leaves.
Mit Fig. 6 ist ein Abschnitt 29 aus nicht rekristallisiertem Drahtvorrat 28 gezeigt, an dessen Enden erfindungsgemäß integrale Verdickungen aus verformbarer (duktiler) Wolfram-Eisenlegierung mit Hilfe eines Laserstrahls gebildet worden sind. Wie ersichtlich, sind die Verdickungen 21 mit den Enden der um den Eisendorn 27 herumgewundenen Drahtanordnung^ 26 vereinigt und integral. Diese M Abschnitte haben eine genau bestimmte Länge L und stellen praktisch fertige (embryonale) Wendeln dar, da sie nur noch in ein Säurebad eingetaucht, gewaschen und anschließend getrocknet werden müssen, um als fertige Wendeln vorzuliegen.6 shows a section 29 of non-recrystallized wire stock 28, at the ends of which, according to the invention, integral thickenings of deformable (ductile) tungsten-iron alloy have been formed with the aid of a laser beam. As can be seen, the thickenings 21 are united with the ends of the wire arrangement 26 wound around the iron mandrel 27 and are integral. These M sections have a precisely defined length L and practically represent finished (embryonic) coils, since they only have to be immersed in an acid bath, washed and then dried in order to be available as finished coils.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Ausstattung des Drahtvorrats 28 mit Verdickungen und die Aufteilung in Abschnitte 29 gleichzeitig in einem einzelnen Vorgang erfolgen können. Die verschiedenen Stufen eines solchen Arbeitsgangs, bei dem gleichzeitig einerseits Verdickungen gebildet werden, andererseits eine Abtrennung erfolgt, sind mit Fig. 7a - d veranschaulicht, die nachstehend beschrieben werden.An essential feature of the invention is to be seen in the fact that the equipment of the wire supply 28 with thickenings and the division into sections 29 at the same time in a single operation can be done. The various stages of such an operation, in which, on the one hand, thickenings are formed at the same time, on the other hand, a separation takes place, are with Fig. 7a - d which are described below.
Entsprechend Fig. 7a wird der Drahtvorrat 28 einem Laserstrahl ausgesetzt, der an einer Stelle auf die Achse des Eisendorns 27 fokussiert wird, die um den gewünschten Abstand L von dem Ende der Verdickung 21 entfernt liegt, die in Verbindung mit dem vorhergehenden Verdickungs-/Trennvorgang an dem freien Ende des Draht-, Vorrats 28 gebildet wurde. Die intensive Hitze, die von dem auftreffenden Laserstrahl 30 erzeugt wird, läßt den Eisendorn 27 rasch schmelzen und läßt eine erweichte Masseansammlung kochenden Eisens entstehen, durch die der darüber befindliehe Teil des Eisenfülldrahtes und die entsprechenden Teile des Wolframkerndrahtes 23 sowie des feinen Drahtes 24 von der Drahtanordnung 26 schmelzen.According to FIG. 7a, the wire supply 28 becomes a laser beam exposed, which at one point on the axis of the iron mandrel 27 is focused, which is located by the desired distance L from the end of the thickening 21, which in connection with the preceding Thickening / separating process at the free end of the wire, stock 28 was formed. The intense heat from the hitting Laser beam 30 is generated, the iron mandrel 27 melts quickly and allows a softened mass accumulation to boil Iron arise, through which the overlying part of the iron cored wire and melt the corresponding parts of the tungsten core wire 23 and the fine wire 24 from the wire assembly 26.
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Dadurch wird mittels des auftreffenden Laserstrahls 30 in der mit Fig. 7b veranschaulichten Weise eine geschmolzene Masseansammlung 21' aus Wolfram-Eieenlegierung gebildet. Wenn dieser Zustand eingetreten ist, wird auf das freie Ende des Drahtvorrats 28 in Richtung des in Fig. 7c angegebenen Pfeiles ein axialer Zug ausgeübt, infolgedessen die geschmolzene Masseansammlung 21' beginnt, sich in zwei kugel- oder perlförmige Körper zu teilen. Der axiale Zug wird aufrechterhalten, bis die geschmolzene Masseansammlung aus Wolfram-Eisenlegierung vollständig voneinander getrennt worden ist. Der Laser wird hierauf abgeschaltet, und infolge der Oberflächenspannung der an den abgetrennten Enden des Drahtvorrats 28 verbleibenden geschmolzenen Legierung ziehen sich die entsprechen- _ den kugelförmigen Masseansammlungen geschmolzener Legierung von ™ sich aus zu den perlförmigen Verdickungen 21 zusammen, die mit den abgetrennten Enden der Drahtanordnung 26 integral und vereinigt sind, wie das Fig. 7d zeigt. Die aus dem Legierungsmaterial bestehenden geschmolzenen kugelförmigen Ansammlungen erstarren rasch, so daß die Verdickungen 21 aus dem miteinander verschmolzenen Wolfram und Eisen an dem freien Ende des Drahtvorrats 28 sowie an dem benachbarten Ende des neu gebildeten, gerade abgetrennten Abschnittes 29 erhalten werden. Der durch die perlförmige Verdickung 29 (wie rechts in Fig. 7d dargestellt) abgeschlossene Abschnitt 29 ist somit identisch mit dem Abschnitt 29 der Fig. 6 und weist dabei eine vorgegebene Länge L auf.As a result, by means of the impinging laser beam 30, in the manner illustrated with FIG. 7b, a molten mass accumulation 21 'made of tungsten-iron alloy is formed. When this condition has occurred, an axial pull is exerted on the free end of the wire supply 28 in the direction of the arrow indicated in FIG. 7c, as a result of which the molten mass accumulation 21 'begins to divide into two spherical or pearl-shaped bodies. The axial pull is maintained until the molten mass of tungsten-iron alloy has been completely separated. The laser is then switched off, and as a result of the surface tension of the molten alloy remaining on the severed ends of the wire stock 28, the corresponding spherical mass accumulations of molten alloy from ™ contract to form the pearl-shaped thickenings 21 which correspond to the severed ends of the wire assembly 26 are integral and united, as shown in Fig. 7d. The molten spherical aggregates consisting of the alloy material rapidly solidify so that the thickenings 21 of the fused tungsten and iron at the free end of the wire stock 28 as well as at the adjacent end of the newly formed, just severed section 29 are obtained. The section 29 closed off by the pearl-shaped thickening 29 (as shown on the right in FIG. 7d) is thus identical to the section 29 of FIG. 6 and has a predetermined length L.
fe Wie mit Fig. 8 gezeigt, sind die Verdickungen 21 mit den Enden des Wolframkerndrahtes 23 sowie des darum herumgewundenen feinen Wolframdrahtes 24 in der fertigen Wendel 20 vereinigt und verschmolzen. Die Verdickungen 21 legen die Wolframdrähte somit sicher fest und sorgen gleichzeitig für einen glatten abgerundeten Abschluß an jedem Ende der fertigen Wendel, so daß automatisch eine Verhakung von Wendeln miteinander verhindert wird.fe As shown in Fig. 8, the thickenings 21 are with the ends of the tungsten core wire 23 and the fine tungsten wire 24 wound around it are combined and fused in the finished helix 20. The thickenings 21 thus securely fix the tungsten wires and at the same time ensure a smooth, rounded shape Termination at each end of the finished coil, so that coils are automatically prevented from becoming entangled with one another.
Nachdem der abgetrennte und mit den Verdickungen 21 versehene Abschnitt 29 abgeleitet und in einen Trichter eingeleitet wordän ist, wird der Drahtvorrat 28 im Verhältnis zu dem Laser um eine Strecke L vorgeschoben und der gerade beschriebene Vorgang wieder- After the section 29, which has been cut off and provided with the thickenings 21, has been diverted and introduced into a funnel, the wire stock 28 is advanced by a distance L in relation to the laser and the process just described is repeated.
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holt. Wenn die Laserstrahlintensität und die Zeit, die der Laser eingeschaltet wird, in der richtigen Weise auf die Geschwindigkeit, mit derxder Drahtvorrat 28 weitergerückt wird, sowie auf den Einsatz und die Stärke des auf das Ende des DrahtVorrats einwirkenden axialen Zuges abgestimmt sind, können die Arbeitszyklen mit großer Geschwindigkeit wiederholt werden, um Abschnitte 29 des Drahtvorrats 28 in Massenproduktion herzustellen, die eine sehr gleichförmige Länge aufweisen und an ihren Enden durch perlförmige Verdickungen abgeschlossen sind. Die bevorzugte Ausführung einer Vorrichtung, die. diesen Anforderungen entspricht, wird weiter unten beschrieben. .get. If the laser beam intensity and the time the laser is turned on are properly matched to the speed at which x the wire stock 28 is advanced and the use and strength of the axial pull acting on the end of the wire stock, can the work cycles are repeated at high speed to mass-produce sections 29 of wire stock 28 which are very uniform in length and terminated at their ends by pearl-shaped bulges. The preferred embodiment of a device that. meets these requirements is described below. .
Es sei darauf hingewiesen, daß der Laserstrahl 30 den Drahtvorrat j 28 genau genommen nicht im eigentlichen Sinne durchschneidet, son- ' dern lediglich den Eisendorn 27 schmalzen läßt und dabei eine Masseansammlung kochenden Eisens entstehen läßt, das dann die darüber befindlichen Bereiche der Drahtanordnung 26 löst, so daß sich eine kugelförmige Masse aus geschmolzener Wolframdrahtyerbindung bildet. Die eigentliche Trennung des Drahtvorrats 28 wird somit durch den axialen Zug hervorgerufen, der nach Bildung der geschmolzenen Masseansammlung auf das freie Ende des Drahtvorrats ausgeübt wird. Dies stellt einen wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung dar, da die Temperatur des Eisendorns 27 in Nähe der geschmolzenen Masseansammlung der Wolfram-Eisenlegierung zu niedrig ist, um eine Rekristallisation des Wolframs in der Zeit hervorzurufen, die nötig ist, um den Schmelz- und Trennvorgang auszufüh- (| ren. Wäre dies nicht der Fall, so würden die ungeschmolzenen Teile der Wclframdrähte 23, 24 rekristallisiert und spröde werden, mit dem Ergebnis, daß die mit den' Verdickungen versehenen Endwindungen brechen und sich von der fertiggestellten Wendel 20 trennen würden, sofern diese nicht ganz besonders vorsichtig behandelt wird.It should be noted that the laser beam 30 the wire stock j 28 strictly speaking does not cut through in the actual sense, but- ' which can only narrow the iron mandrel 27 and thereby one Can arise mass accumulation of boiling iron, which then dissolves the overlying areas of the wire assembly 26, so that a spherical mass of molten tungsten wire bond forms. The actual separation of the wire supply 28 is thus caused by the axial pull that occurs after the formation of the molten Mass accumulation is exerted on the free end of the wire supply. This is an important aspect of the invention because the temperature of the iron mandrel 27 is close to that of the molten one Tungsten-iron alloy mass accumulation too low is to cause a recrystallization of the tungsten in the time that is necessary to carry out the melting and separating process- (| If this were not the case, the unmelted parts would of the Wclframdramdrames 23, 24 recrystallized and become brittle with the result that the end turns provided with the thickenings would break and separate from the completed helix 20, unless it is handled with particular care.
Vorläufige Prüfungswerte zeigen, daß die Temperatur des Eisendorns 27 in Nähe der geschmolzenen Masseansammlung 21 '■ aus Wolfram-Eisenlegierung annähernd 1400° C beträgt, während die Rekristallisationstemperatur von Wolfram etwa bei 1900° C liegt. Eisen hat einen Schmelzpunkt von annähernd 1535° C. Somit sind sowohl diePreliminary test values show that the temperature of the iron mandrel 27 in the vicinity of the molten mass accumulation 21 ′ made of tungsten-iron alloy is approximately 1400.degree. C., while the recrystallization temperature of tungsten is approximately 1900.degree. Iron has a melting point of approximately 1535 ° C. Thus, both the
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Verdickungen 21 als auch die Wolframdrähte mit den Windungen 22 der fertiggestellten Wendel 20 veiformbar und in unrekristallisiertem Zustand.Thickenings 21 as well as the tungsten wires with the turns 22 of the completed helix 20 can be deformed and in unrecrystallized State.
Ein anderer wesentlicher Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist in diesem Zusammenhang in der Tatsache zu sehen, daß die geschmolzene Masseansammlung 21' aus Wolfram-Eisenlegierung bei ihrer Bildung entsprechend Fig. 7b an Größe zunimmt, so daß sie sich nicht länger in fokussierter Zuordnung gegenüber dem Laserstrahl 30 befindet. Dadurch wird eine Erhitzung der kolbenförmigen geschmolzenen Masseansammlung automatisch beendet und eine Übererwärmung der Legierung sowie eine mögliche Verdampfung und Kristal- m lisierung durch den Laserstrahl verhindert. Da außerdem die Drahtanordnung 26 einen korbartigen Aufbau hat, sucht sie die geschmolzene Legierung zu halten, so daß beim Eintreten der Trennung etwa gleichmäßige Mengen der Legierung von den abgetrennten Enden des Drahtvorrats gehalten werden.Another essential aspect of the present invention can be seen in this connection in the fact that the molten mass accumulation 21 'of tungsten-iron alloy increases in size as it is formed according to FIG. 7b, so that it is no longer in focused association with the laser beam 30 is located. Thus, a heating of the bulb-shaped molten mass accumulation is automatically stopped and an over-heating of the alloy as well as a possible vaporization and crystallization m capitalization prevented by the laser beam. Also, because the wire assembly 26 is basket-like in construction, it seeks to hold the molten alloy so that, as the separation occurs, approximately even amounts of the alloy are held by the severed ends of the wire supply.
Infolge der von dem auftreffenden Laserstrahl 30 erzeugten intensiven Hitze kommt es nahezu augenblicklich zum Schmelzen und zur Teilung der geschmolzenen Legierungs-Masseansammlung 21*. Die auftretenden Oberflächenspannungskräfte und die Geschwindigkeit, mit der das Schmelzen und die Trennung auftreten, hindern daher das geschmolzene Metall daran, von dem Drahtvorrat 28 abzufallen. Es wurde auch gefunden, daß die zum Schmelzen des Eisendorns 27 und ™ zur Bildung der geschmolzenen Wolfram-Eisenansammlung 21' erforderliche Zeit erheblich herabgesetzt werden kann, wenn auf die Stelle der Einwirkung mittels de^ Laserstrahls auf den Draht 28 ein feiner Sauerstoffstrahl gerichtet wird. Die sich dabei ergebende oxydierende Atmosphäre an der Schmelzstelle ruft eine kontrollierte Verbrennungliervor, die die während der Laser-Schmelzphase des Zyklus erzeugte Wärmemenge erhöht. Das bevorzugte Verfahren zur gleichzeitigen Verdickungsbildung und Trennung schließt dementsprechend die Verwendung eines gesteuerten Sauerstoffstrahls an der Schmelzstelle ein.As a result of the intense generated by the incident laser beam 30 Heat almost instantly melts and divides the molten alloy mass accumulation 21 *. The occurring Surface tension forces and the speed at which As the melting and separation occur, therefore, prevent the molten metal from falling off the wire stock 28. It it was also found that that required to melt the iron mandrel 27 and ™ to form the molten tungsten-iron aggregate 21 ' Time can be reduced considerably if the point of action by means of the laser beam on the wire 28 a fine jet of oxygen is directed. The resulting oxidizing atmosphere at the melting point calls for a controlled one Burns that occurred during the laser melting phase the amount of heat generated during the cycle increases. The preferred method of simultaneous thickening and separation includes accordingly the use of a controlled oxygen jet at the melting point.
Eine Analyse der verschmolzenen Wolfram-Eisenverdickungen an denAn analysis of the fused tungsten-iron thickenings on the
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Enden der lauffreien Wolfram-Elektrödenwendeln^O, wie sie vorstehend beschrieben wurden, zeigte für die Verdickungen eine Zusammensetzung von 75 Gew% Fe,,- 20. Gew% W und etwa 5 % Fe„W. Anhand eines von Hansen veröffentlichten 38 % Fe-W-Phasendiagrarams läßt sich theoretisch herleiten, daß sich nur etwa 4,5 Gew% des Wolframs in fester Lösung mit dem Eisen befanden und insofern eine echte Wolfram-Eisenlegierung bildeten. Die übrige Wolfram- und Eisenmenge bildete keine Legierung, sondern stellte ein Metallgemisch in Gestalt eines zweiphasigen Fe-W-Formlings oder -körpers dar. Der in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendete Ausdruck "Wolfram-Eisenlegierung" umfaßt dementsprechend ein verschmolzenes Gemisch aus Fe und W, das eine echte Feststofflösung oder Legierung von Fe-W enthalten kann oder nicht.The ends of the non-running tungsten electrode coils, as described above, showed a composition of 75% by weight of Fe 1 - 20% by weight of W and about 5 % of Fe '' W for the thickened areas. On the basis of a 38% Fe-W phase diagram published by Hansen, it can be theoretically derived that only about 4.5% by weight of the tungsten was in solid solution with the iron and thus formed a real tungsten-iron alloy. The remaining amount of tungsten and iron did not form an alloy, but represented a metal mixture in the form of a two-phase Fe-W molding or body. The term "tungsten-iron alloy" used in the description and claims accordingly comprises a fused mixture of Fe and W, which may or may not contain a true solid solution or alloy of Fe-W.
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Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel weist die dargestellte und oben beschriebene lauffreie Elektrodenwendel 20 eine Gesamtlänge von etwa 17 mm auf. Der Durchmesser des Eisendorns 27 beträgt annähernd 0,4 mm, der des Eisenfülldrahtes 25 annähernd 0,127 mm, der des Wolframkerndrahtes 23 annähernd 0,0584 mm (0,0023 Inch), der des herumgewickelten Wolframdrahtes 24 annähernd 0,0254 mm (0,001 Inch), während der Durchmesser der fertiggestellten Wendel einen Wert von etwa 0,76 mm hat. Es wurde ein 100 W-COg-Laser eingesetzt, dessen Strahl auf einen Punkt des Eisendorns von etwa 0,127 mm fokussiert wurde. Die Wellenlänge der von dem Laser erzeugten Strahlung betrug 10,6 Mikron. Die Energiedichte des den Eisendorn·beaufschlagenden fokussierten Laserstrahls be- M According to a special embodiment, the illustrated and above-described non-running electrode coil 20 has a total length of approximately 17 mm. The diameter of the iron mandrel 27 is approximately 0.4 mm, that of the iron filler wire 25 approximately 0.127 mm, that of the tungsten core wire 23 approximately 0.0584 mm (0.0023 inch), that of the wound tungsten wire 24 approximately 0.0254 mm (0.001 inch) , while the diameter of the completed helix has a value of about 0.76 mm. A 100 W COg laser was used, the beam of which was focused on a point on the iron mandrel of about 0.127 mm. The wavelength of the radiation generated by the laser was 10.6 microns. The energy density of the focused laser beam impinging on the iron mandrel is M
trug annähernd 0,6 MW-cm . Der Laser wurde annähernd 0,07 see eingeschaltet, während das freie Ende des Drahtvorrats 28 einer Zugkraft von etwa 142 g (5 oz) ausgesetzt wurde, um die geschmolzene Masseansammlung aus Wolfram-Eisenlegierung zu trennen. Die gesamte Verdickungsbildung und Abtrennung wurden in der Zeit abgeschlossen, in der der Laser eingeschaltet war, d. h. innerhalb von 0,07 see.carried approximately 0.6 MW-cm. The laser was turned on for approximately 0.07 seconds while the free end of the wire stock 28 was subjected to a tensile force of about 142 g (5 oz) to remove the molten Separate mass accumulation from tungsten-iron alloy. The whole Thickening and separation were completed in the time in which the laser was switched on, d. H. within 0.07 see.
Die Entfernung des Eisendorns 27 und des Fülldrahtes 25 von dem mit Verdickungen ausgestatteten Abschnitt 29 des Drahtvorrats erfolgte durch Eintauchen der Abschnitte in konzentrierte Chlor-The removal of the iron mandrel 27 and the filler wire 25 from the section 29 of the wire stock equipped with thickenings was carried out by immersing the sections in concentrated chlorine
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wasserstoffsäure für etwa 30 min. Die von den Eisenanteilen befreiten Wendeln wurden anschließend in deionisiertem Wasser und Alkohol gewaschen und sodann getrocknet.Hydrogen acid for about 30 min. The iron components are removed Coils were then washed in deionized water and alcohol and then dried.
Mit Fig. 9a ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung und eines Schaltkreises zur Trennung von Drahtvorrat oder Vorratsdraht 28 in Abschnitte 29 von genau bestimmter Länge und zur gleichzeitigen Bildung von Wolfram-Eisenlegierungsverdikkungen an den beiden Enden jedes einzelnen Abschnittes entsprechend der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Die Vorrichtung weist einen Tisch 32 mit einem Paar Spannbacken 34 auf, die an einem Schlitten 35 befestigt sind, der längs einer an dem Tisch befestigten, mit einer Führungsnut versehenen Führung 36 hin- und herbeweglich ist. Nur eine der beiden Spannbacken 34 wird mittels einer Nockenscheibe 37 über eine damit zusammenwirkende Rolle und eine dazwischengeschaltete mechanische Gelenkverbindung betätigt. Die Nockenscheibe 37 wird von einer durch einen Motor (nicht dargestellt) in Drehung versetzten Antriebswelle 39 weiter bewegt.9a is a schematic representation of a preferred embodiment of a device and a circuit for separating wire stock or stock wire 28 in sections 29 of precisely defined length and for the simultaneous formation of tungsten-iron alloy thickenings reproduced at the two ends of each individual section in accordance with the present invention. The device comprises a table 32 with a pair of jaws 34 attached to a slide 35 extending along one of the table attached, provided with a guide groove guide 36 is movable back and forth. Only one of the two clamping jaws 34 is by means of a cam disk 37 is actuated via a roller interacting therewith and an interposed mechanical articulated connection. The cam disk 37 is advanced by a drive shaft 39 set in rotation by a motor (not shown) emotional.
Die Hin- und Herbewegung des Schlittens 35 wird durch einen V-förmigen Kipphebel 40 bewirkt, der um einen feststehenden Zapfen schwenkbar ist. Der eine Schenkel des Kipphebels 40 ist mit dem Schlitten 35, der andere Schenkel dagegen über eine mechanische Gelenkverbindung sowie eine Rolle 43 mit einer zweiten Nockenscheibe 42 gekoppelt. Die Nockenscheibe 42 ist so konturiert, daß dem Kipphebel 40 eine kurbelwellenartige Bewegung erteilt wird, die den Schlitten 35 bei einer vollen Umdrehung der Nockenscheibe um eine der Länge der Abschnitte 29, in die der Vorratsdraht 28 unterteilt werden soll, entsprechende Strecke vorrückt und diesen anschließend wieder in seine Ausgangslage zurückkehren läßt. Fig. 9a zeigt die Stellungen der verschiedenen Nockenscheiben sowie der zugeordneten Elemente zu Beginn eines Arbeitszyklus unmittelbar, nachdem ein Abschnitt 29 von einem Ende des Vorratsdrahtes 28 abgetrennt und ausgeworfen worden ist. Fig. 9b - 9d zeigen die Nokkenscheiben und die Einstellungen der zugeordneten Teile bei Weiterdrehung der Antriebswelle 39 um einen Winkel von 270° in Schrit-The reciprocating movement of the carriage 35 is made by a V-shaped Causes rocker arm 40, which is pivotable about a fixed pin. One leg of the rocker arm 40 is with the Slide 35, the other leg, however, via a mechanical articulated connection and a roller 43 with a second cam disk 42 coupled. The cam disk 42 is contoured so that the rocker arm 40 is given a crankshaft-like movement, the the carriage 35 with one full revolution of the cam disk by one of the length of the sections 29 into which the supply wire 28 is divided is to be, advances the corresponding distance and then lets it return to its original position. Fig. 9a shows the positions of the various cam disks and the associated elements at the beginning of a work cycle, after a section 29 has been severed from one end of the supply wire 28 and ejected. 9b-9d show the cam discs and the settings of the associated parts as the drive shaft 39 continues to rotate through an angle of 270 ° in steps
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_17 _ 2002D87_ 17 _ 2002D87
ten von 90°,th of 90 °,
Wie mit Fig. 9a gezeigt, ist auf der Welle 39 eine dritte Nockenscheibe 44 befestigt, die mit einer Rolle 45 zusammenwirkt, die über eine geeignete Gelenkverbindung einen Schaltärm 46 betätigt. Der Schaltarm 46 liegt je nach Einstellung der Nockenscheibe 44 an einem von zwei Kontakten 47, 48 an. Zu Beginn des mit Fig. 9a veranschaulichten Zyklus liegt der Schaltarm 46 an dem Kontakt 47 an, der über einen Leiter 49, einen Gleichrichter 50 sowie einen Widerstand 51 an das eineEnde einer Wechselspannungsquelle angeschlossen ist. Das andere Ende des Schaltarmes 46 liegt über einen Kondensator 66 und einen zweiten Leiter 65 an dem anderen Ende der Wechselspannungsquelle» In seiner Ausgangsstellung verbindet ü der Schalter 46 den Kondensator somit über den Gleichrichter 50 und den Widerstand 51 unmittelbar mit der Spannungsquelle, so daß der Kondensator 66 auf eine durch die Werte des Gleichrichters und des Widerstandes vorbestimmte Spannung aufgeladen wird.As shown in FIG. 9a, there is a third cam disk on the shaft 39 44 attached, which cooperates with a roller 45 which A switching arm 46 is actuated via a suitable articulated connection. The switching arm 46 lies depending on the setting of the cam disk 44 at one of two contacts 47, 48. At the beginning of Fig. 9a In the cycle illustrated, the switching arm 46 is at the contact 47 on, which has a conductor 49, a rectifier 50 and a Resistor 51 connected to one end of an AC voltage source is. The other end of the switch arm 46 is connected to the other end via a capacitor 66 and a second conductor 65 the alternating voltage source »In its starting position, ü the switch 46 thus connects the capacitor via the rectifier 50 and the resistor 51 directly to the voltage source, so that the capacitor 66 to one by the values of the rectifier and the resistor's predetermined voltage is charged.
Auf der Welle 49 sitzt ferner eine vierte Nockenscheibe 52, die mit einer Rolle 53 zusammenwirkt. Die Rolle 53 ist über eine'geeignete Gelenkverbindung mechanisch an einen weiteren Schaltarm 54 angeschlossen, der mit Kontakten 55, 56 zusammenwirkt. Der Kontakt 55 ist über einen Leiter 57 an eine der Leistungseingangsklemmen eines CO2-Lasers 60 angeschlossen, während der andere Kontakt 56 über einen Leiter 58 mit dem Leiter 49 und insofern mit Λ dem anderen Ende der Spannungsquelle verbunden ist. Die andere Eingangsklemme des Lasers 60 steht mit der anderen Seite der Spannungsquelle über einen weiteren Leiter 59 in Verbindung. Zu Beginn des mit Fig.,9a veranschaulichten Zyklus ist die Nockenscheibe 52 so ausgerichtet, daß der Schalter 54 sich in der gezeigten Weise in seinem "offenen" Zustand befindet.A fourth cam disk 52, which cooperates with a roller 53, is also seated on the shaft 49. The roller 53 is mechanically connected via a suitable articulated connection to a further switching arm 54 which interacts with contacts 55, 56. The contact 55 is connected via a conductor 57 on one of the power input terminals of a CO 2 laser 60 while the other contact 56 of the voltage source is connected via a conductor 58 to the conductor 49 and to that extent with Λ the other end. The other input terminal of the laser 60 is connected to the other side of the voltage source via a further conductor 59. At the beginning of the cycle illustrated in FIG. 9a, the cam 52 is oriented so that the switch 54 is in its "open" state as shown.
Eine auf der Antriebswelle 39 sitzende, mit einer Rolle 62 zusammenwirkende fünfte Nockenscheibe 61 ist mittels einer geeigneten Gelenkverbindung mechanisch mit der beweglichen Backe eines zweiten Paares Klemmbacken 63 gekoppelt, die in einer Flucht mit den Spannbacken 34 in Höhe des Lasers an dem Tisch 32 befestigt sind,One seated on the drive shaft 39 and interacting with a roller 62 fifth cam plate 61 is by means of a suitable Articulated joint mechanically coupled to the movable jaw of a second pair of jaws 63 which are in alignment with the Clamping jaws 34 are attached to the table 32 at the level of the laser,
9831/16519831/1651
An dem Tisch 32 ist auf der den Spannbacken 63 abgewandten Seite des Lasers 60 ein ringförmiger Elektromagnet 64 befestigt, der über Leiter 65f und 67 mit dem Kondensator 66 bzw. dem Kontakt 48 elektrisch in Verbindung steht.On the table 32, on the side of the laser 60 facing away from the clamping jaws 63, an annular electromagnet 64 is fastened, which is electrically connected to the capacitor 66 and the contact 48 via conductors 65 f and 67.
Wenn daher der Schaltarm 46 anschließend an dem Kontakt 48 angreift, wird der Elektromagnet 64 in Reihe mit dem Kondensator 66 geschaltet, der sich über den Elektromagnet entlädt. Dieser Impuls erregt den Elektromagneten 64 und erzeugt vorübergehend ein magnetisches Feld, das das benachbarte freie Ende des eingespannten Drahtvorrats 28 anzieht und auf dieses eine axiale Kraft ausübt. In dem Fall des oben beschriebenen speziellen Beispiels einer lauffreien Elektrodenwendel 20 bestand die elektromagnetische Wicklung aus annähernd 100 Windungen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,6 mm, während der Kondensator 66 einen Wert von 2000 /uF hatte, der Wert des Widerstandes 51 1 Ohm betrug, der Gleichrichter 50 von einer handelsüblichen Diode für 20 A und 300 V gebildet war und die Spannungsquelle 110 V Wechselspannung lieferte.Therefore, if the switching arm 46 subsequently engages the contact 48, the electromagnet 64 is connected in series with the capacitor 66, which is discharged via the electromagnet. This impulse energizes the electromagnet 64 and temporarily creates a magnetic field that affects the adjacent free end of the clamped Wire supply 28 attracts and exerts an axial force on this. In the case of the specific example described above, one The electromagnetic winding consisted of approximately 100 turns of copper wire with a diameter of a non-running electrode coil 20 of 1.6 mm, while the capacitor 66 had a value of 2000 / uF, the value of the resistor 51 was 1 ohm, the Rectifier 50 was formed by a commercially available diode for 20 A and 300 V and the voltage source was 110 V AC delivered.
Zusammenfassend ist die Nockenscheibe 42 zu Beginn des mit Fig. 9a wiedergegebenen Zyklus so gestellt, daß der Kipphebel 40 bereit ist, seine Vorwärtsbewegung zu beginnen und den Schlitten 35 zusammen mit den Spannbacken 34 um eine vorgegebene Strecke zu dem Laser 60 hin zu bewegen. Die Nockenscheibe 37 steht so, daß die Spannbacken 34 den Vorratsdraht 28 erfassen, und die Nockenscheibe 44 ist so eingestellt, daß der Schaltarm 46 an dem Kontakt 47 angreift. Der Kondensator befindet sich im geladenen Zustand. Die Nockenscheibe 52 steht so, daß der Schaltarm 54 in seiner "offenen" Stellung liegt, während der Laser 60 ausgeschaltet ist. Die Nockenscheibe 61 steht so, daß die Spannbacken 63 geöffnet sind, und der Elektromagnet 64 ist entregt, da der Schaltarm 46 infolge der Beeinflussung durch die Nockenscheibe 44 an dem Kontakt 47 und nicht an dem Kontakt 48 angreift.In summary, the cam disk 42 is at the beginning of FIG. 9a reproduced cycle set so that the rocker arm 40 is ready to begin its forward movement and the carriage 35 together with the clamping jaws 34 to move a predetermined distance towards the laser 60. The cam disk 37 is so that the Clamping jaws 34 grasp the supply wire 28, and the cam disk 44 is adjusted so that the switching arm 46 is at the contact 47 attacks. The capacitor is in the charged state. The cam 52 is so that the switching arm 54 in its "open" Position is while the laser 60 is off. The cam 61 is so that the jaws 63 are open, and the electromagnet 64 is de-energized, since the switching arm 46 as a result of the influence of the cam disk 44 on the contact 47 and does not attack the contact 48.
Um die Heizwirkung des Laserstrahls auf den Drahtvorrat 28 zu erhöhen, wird durch eine an dem Tisch 32 angebrachte Düse 68 einTo increase the heating effect of the laser beam on the wire stock 28, is injected through a nozzle 68 attached to the table 32
000831/1 SS 1 BAD0B1Q1NAU000831/1 SS 1 BAD0B1Q1 NAU
feiner Sauerstoffstrahl auf den Brennpunkt des Laserstrahls gerichtet. Die Düse 68 steht über eine geeignete Leitung 69 mit einer Sauerstoffquelle in Verbindung.fine oxygen beam directed at the focal point of the laser beam. The nozzle 68 is via a suitable line 69 with a Oxygen source in connection.
Nach Drehung der Antriebswelle 39 und der darauf sitzenden verschiedenen Nockenscheiben um einen Winkel von 90° befinden sich die Spannbacken etc. in den mit Fig. 9b veranschaulichten Stellungen. Wie dargestellt, hat die Nockenscheibe 42 den Kipphebel 40 verschwenkt, der seinerseits den Schlitten 35 um einen vorgegebenen Weg auf den Laser 60 zu bewegt hat. Die Spannbacken 34 bleiben während dieses Intervalls geschlossen und verschieben den eingespannten Drahtvorrat 28 somit um den gleichen Weg in Richtung auf den Laser 60, so daß das mit der Verdickung abgeschlossene freie J Ende des Drahtvorrats um einen vorgegebenen Abstand über den Brenn- "~ punkt des Lasers hinaus bewegt wird. Die Nockenscheibe 61 hat die Klemmbacken 63 offen gehalten, um so den Vorschub des Drahtvorrats 28 zu ermöglichen. Die Nockenscheiben 44 und 52 (in Fig. 9b nicht dargestellt) halten die Schaltarme 46 und 54 in den mit Fig. 9a gezeigten Stellungen, so daß der Kondensator 66 weiterhin geladen wird und der Laser 60 sowie die Erregerwicklung des Elektromagneten 64 ohne Spannungsversorgung bleiben.After rotating the drive shaft 39 and the various cam disks seated on it by an angle of 90 ° there are the clamping jaws etc. in the positions illustrated with FIG. 9b. As shown, the cam disk 42 has pivoted the rocker arm 40, which in turn rotates the slide 35 by a predetermined amount Has moved towards the laser 60. The clamping jaws 34 remain closed during this interval and thus move the clamped wire supply 28 by the same distance in the direction of the laser 60 so that the free J End of wire supply a predetermined distance above the fuel "~ point of the laser is moved out. The cam 61 has the Clamping jaws 63 held open so as to enable the wire supply 28 to be advanced. The cam disks 44 and 52 (not in Fig. 9b shown) hold the switching arms 46 and 54 in the positions shown with Fig. 9a, so that the capacitor 66 continues to be charged and the laser 60 and the excitation winding of the electromagnet 64 remain without power supply.
Nach Drehung der Antriebswelle 39 und der entsprechenden Nockenscheiben Um einen Winkel von weiteren 90° (insgesamt 180°) entsprechend Fig. 9c ist der Kipphebel 40 unbewegt geblieben, so daß der Schlitten 35 sich weiterhin an dem Ende seiner Vorwärtsbewe- (J gung befindet. Durch die Nockenscheibe 37 sind jedoch die Spannbacken 34 geöffnet worden, so daß der Drahtvorrat 28 freigegeben wird und der Schlitten 35 sowie die Spannbacken 34 den Rücklauf ausführen können. Die Nockenscheibe 44 hält den Schaltarm 46 in Verbindung mit dem Kontakt 47, so daß der Kondensator 66 sich weiter auflädt und der Elektromagnet 64 weiterhin unerregt bleibt. Jedoch hat die Nockenscheibe 52 den Sehalter 54 betätigt und ge-, schlossen, so daß der Laser 60 erregt wird und sein fokussierter Strahl 30 den Eisendornbereich des Drahtvorrats 28 an einer Stelle beaufschlagt, die um einen vorgegebenen Abstand von dem zuvor mit einer Verdickung versehenen Ende aus gesehen innen liegt.After rotation of the drive shaft 39 and the corresponding cam disks By an angle of a further 90 ° (a total of 180 °) according to FIG. 9c, the rocker arm 40 has remained immobile, so that the carriage 35 continues to move at the end of its forward travel (J. is located. However, the clamping jaws are through the cam disk 37 34 has been opened so that the wire supply 28 is released is and the carriage 35 and the jaws 34 the return can perform. The cam 44 holds the switch arm 46 in connection with the contact 47 so that the capacitor 66 continues charges and the electromagnet 64 remains de-energized. However, the cam disk 52 has actuated the holder 54 and closed so that the laser 60 is energized and its focused beam 30 the iron mandrel area of the wire stock 28 in one place acted upon by a predetermined distance from the previously with a thickened end is seen from the inside.
00 98317 1551 ·00 98 317 1551
Nach einer weiteren Drehung der Antriebswelle 39 um 90° (d. h. nach Ausführung einer Dreivierteldrehung) befinden sich die Nockenscheiben und die zugeordneten Elemente in den mit Fig. 9d gezeigten Stellungen. Die Nockenscheibe 42 hat dann den Kipphebel 40 betätigt und damit den Schlitten 35 und die Spannbacken 34 in ihre Ausgangslage zurückgeführt, während die Nockenscheibe 37 die Spannbacken 34 in ihrer geöffneten Stellung gehalten hat. Die Nockenscheibe 44 hat den Schalter 46 betätigt, so daß der Kondensator sich über den Elektromagneten 64 entladen konnte und das entstehende magnetische Feld den Endabschnitt 29 des Drahtvorrats 28 an der Stelle abgetrennt hat, wo er durch die Einwirkung des Laserstrahls 30 geschmolzen wurde. Außerdem wurde der Abschnitt dabei durch den ringförmigen Elektromagneten 64 hindurch gefördert. Der Laser bleibt durch die Einwirkung der Nockenscheibe 52, die den Schalter 54 in seiner geschlossenen Stellung hält, eingeschaltet. Die Spannbacken 63 bleiben durch die Nockenscheibe 61 geschlossen und fixieren somit den Drahtvorrat 28 während des Trennvorgangs. Wie veranschaulicht, weist der von dem Drahtvorrat abgetrennte Abschnitt 29 an seinen beiden Enden Wolfram-Eisenlegierungsverdickungen 21 auf. Die durch den ringförmigen Elektromagneten 64 weitergeförderten Abschnitte fallen in einen Auffangbehälter oder Trichter (nicht dargestellt). An dem freien Ende des Drahtvorrats 28 wird ebenfalls eine verschmolzene Wolfram-Eisenlegierungsverdickung 21 gebildet. Der damit versehene Drahtvorrat steht dann bereit, um in Verbindung mit dem nächsten Trennvorgang um einen vorgegebenen Abstand weiter bewegt zu werden.After another 90 ° rotation of the drive shaft 39 (i.e. after Execution of a three-quarter turn) are the cam disks and the associated elements in those shown with Fig. 9d Positions. The cam disk 42 has then actuated the rocker arm 40 and thus the carriage 35 and the clamping jaws 34 in their starting position returned while the cam 37 is the jaws 34 has held in its open position. The cam 44 has actuated the switch 46, so that the capacitor Was able to discharge via the electromagnet 64 and the resulting magnetic field to the end section 29 of the wire supply 28 the point where it was melted by the action of the laser beam 30. In addition, the section was included conveyed through the annular electromagnet 64 therethrough. The laser remains through the action of the cam disk 52, which the Holding switch 54 in its closed position is turned on. The clamping jaws 63 remain closed by the cam disk 61 and thus fix the wire stock 28 during the cutting process. As illustrated, the wire has been severed from the wire supply Section 29 has tungsten-iron alloy thickenings 21 at both ends. The ring-shaped electromagnet 64 Any further conveyed sections fall into a collecting container or funnel (not shown). At the free end of the wire stock 28 there is also a fused tungsten-iron alloy thickening 21 formed. The provided wire supply is then ready to be used in connection with the next cutting process by one predetermined distance to be moved further.
Bei weiterer Drehung der Antriebswelle 39 und der entsprechenden Nockenscheiben 37, 42, 44, 52 und 61 um 90·, so daß eine vollstän-. dige Drehung ausgeführt wird, werden die Spannbacken 34 geschlossen, die Spannbacken 63 geöffnet und der Schalter 46 in Eingriff mit dem Kontakt 47 gebracht, so daß der Elektromagnet 64wieder ausgeschaltet und die Aufladung des Kondensators 66 von neuem eingeleitet wird. Der Schaltarm 54 kehrt in seine geöffnete Stellung zurück, so daß der Laser 60 ausgeschaltet wird. Am Ende einer vollen Umdrehung der Antriebswelle 39 befinden sich somit die verschiedenen Nockenscheiben, Spannbacken und Schalter wieder in den mit Fig.Upon further rotation of the drive shaft 39 and the corresponding cam disks 37, 42, 44, 52 and 61 by 90 ·, so that a complete. Once rotation is carried out, the clamping jaws 34 are closed, the clamping jaws 63 are opened and the switch 46 is brought into engagement with the contact 47, so that the electromagnet 64 is switched off again and the charging of the capacitor 66 is initiated again. The switch arm 54 returns to its open position so that the laser 60 is turned off. At the end of a complete revolution of the drive shaft 39 thus are the various cams, jaws and switch back to using Fig.
009831/1551009831/1551
-■■-■/;·■ O1 ~ 2G020-8 7- ■■ - ■ /; · ■ O1 ~ 2G020-8 7
9a gezeigten Stellungen, der Laser 60 und der Elektromagnet 64 sind ausgeschaltet, der Kondensator 66 beginnt, sich wieder aufzuladen, und der gerade beschriebene Zyklus wird wiederholt.9a, the laser 60 and the electromagnet 64 turned off, the capacitor 66 begins to recharge, and the cycle just described is repeated.
Der Sauerstoffstrahl strömt fortlaufend aus der Düse 68, so daß das Schmelzen, Abtrennen und Verdicken des Drahtvorrats 28 in oxydierender Atmosphäre erfolgen.The oxygen jet flows continuously from the nozzle 68, so that the melting, severing and thickening of the wire stock 28 take place in an oxidizing atmosphere.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Nocken— scheiben 37, 42, 44, 52 und 61 die Klemmbacken 34 und.63 sowie den Schlitten 35 in zeitlicher Abstimmung mit der Betätigung der Schaltarme 46 und 54 verstellen, so daß der Laser 60 und der Elektromagnet 64 repetitiv rasch in Übereinstimmung mit der Bewegung des Drahtvorrats 28 arbeiten und den Drahtvorrat in Abschnit- Λ te 29 zertrennen, die an beiden Enden mit Verdickungen 21 ver- .""""" sehen sind und eine vorgegebene, gleichförmige Länge haben. In der Praxis kann eine Vorrichtung mit den angegebenen Merkmalen bei Verwendung eines 100 W-COu-Lasers mit einer Geschwindigkeit von 400 Vorschüben/min arbeiten und so eine entsprechende Zahl Abschnitte 29 mit Verdickungen versehener "embryonaler" Wendeln (entsprechend dem erwähnten speziellen Ausführungsbeispiel) in einer Minute erzeugen, wenn ein feiner Säuerstoffstrahl auf die Schmelzzone gerichtet wird. Da der Sauerstoffstrahl in der ■ Schmelzzone eine gesteuerte Verbrennung hervorruft, wird die zum Schmelzen des Eisendorns 27 erforderliche Zeit erheblich verringert, ohne daß deshalb die Leistung des Lasers gesteigert werden müßte. Dadurch kann die Maschine mit einer schnelleren Vorschub- \ geschwindigkeit arbeiten als für den Fall, daß ein solcher Sauerstoffstrahl fehlt oder daß das Schmelzen in einer indifferenten Stickstoffatmosphäre in Luft vorgenommen wird.From the above description it can be seen that the cam disks 37, 42, 44, 52 and 61 adjust the clamping jaws 34 and 63 as well as the carriage 35 in chronological coordination with the actuation of the switching arms 46 and 54, so that the laser 60 and the electromagnet 64 work repetitively rapidly in accordance with the movement of the wire feedstock 28 and the wire supply in Abschnit- Λ te 29 sever the comparable at both ends with thickenings 21st are see """""and have a predetermined, uniform length. In practice, a device with the specified features using a 100 W COu laser can operate at a speed of 400 feeds / min and thus a corresponding number of sections 29 of "embryonic" coils provided with thickened areas (corresponding to the special exemplary embodiment mentioned) in a minute if a fine stream of oxygen is directed at the melting zone, as the oxygen beam in the melting zone ■ controls combustion causes, the time required to melt the iron mandrel 27 is significantly reduced without the need to increase the power of the laser. Allows the machine to a faster feed \ working speed than the case that such a jet of oxygen is missing or that the melting is carried out in an indifferent atmosphere of nitrogen in air.
Eine praktische Ausführungsform einer Herstellungsmaschine, die in der gerade beschriebenen Weise arbeitet, ist mit Fig. 10 gezeigt. Diese Maschine weist den Tisch 32 mit einer zentral angeordneten langgestreckten Plattform 70 auf, an der die Spannbacken 34 und 63 befestigt sind. Ein an einer Ecke des Tisches 32 befestigter Motor 71 treibt die mit den Nockenscheiben 37, 61, 44 und 52 versehene Welle 39 an. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Nocken-A practical embodiment of a manufacturing machine shown in operates in the manner just described is shown in FIG. This machine has the table 32 with a centrally located elongated platform 70 on which the clamping jaws 34 and 63 are attached. One attached to a corner of the table 32 Motor 71 drives shaft 39 provided with cam disks 37, 61, 44 and 52. In this embodiment, the cam
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scheibe 42, die zugehörige Rolle 43 sowie der damit zusammenwirkende Kipphebelarm 40 der mit den Fig. 9a - 9d gezeigten Vorrichtung durch einen an den Schlitten einerseits sowie eine umlaufende Scheibe 73 andererseits angekoppelten Lenker 72 ersetzt. Die Scheibe 73 wird über eine Welle 74 angetrieben, die ihr Drehmoment von der Antriebswelle 39 aus über ein Kegelradgetriebe erhält. Die beiden Wellen 39 und 74 sind mittels an dem Tisch befestigter Lagerböcke 76 gehalten, in denen sich die Wellen mittels geeigneter Lager frei drehen können.disk 42, the associated roller 43 and the one that interacts therewith Rocker arm 40 of the device shown in FIGS. 9a-9d by one on the slide on the one hand and one rotating on the other Disc 73 on the other hand, coupled link 72 replaced. The disk 73 is driven via a shaft 74, which its torque received from the drive shaft 39 via a bevel gear. The two shafts 39 and 74 are by means of the table fastened bearing blocks 76 held, in which the shafts can rotate freely by means of suitable bearings.
Der Lenker 72 ist mit der Scheibe 73 an einer Stelle gekoppelt, die von der Drehachse der Scheibe 73 so weit entfernt ist, daß der Schlitten 35 bei Drehung der Scheibe 73 um 360° längs einer Nut 77 in der Führung 36 zunächst um eine Strecke vorwärtsbewegt wird, die der Länge der abzutrennenden Segmente 29 gleich ist, und anschließend in seine Ausgangslage zurückkehrt. Diese Anordnung ist somit der Nockenscheiben-Kipphebelarm-Anordnung der Fig. 9a - 9d in funktioneller Hinsicht äquivalent.The handlebar 72 is coupled to the disk 73 at a point which is so far removed from the axis of rotation of the disk 73 that the carriage 35 is initially moved forward by a distance when the disk 73 is rotated through 360 ° along a groove 77 in the guide 36 which is equal to the length of the segments 29 to be separated, and then returns to its original position. This arrangement is thus functionally equivalent to the cam-rocker arm arrangement of FIGS. 9a-9d.
Die Nockenscheibe 37 der Fig. 10 betätigt die bewegliche Spannbacke 34 über die Rolle 38 und eine mit der beweglichen Spannbacke 34 bei 79 gekoppelten Verbindungsstange. Die Verbindungsstange 78 ist mittels eines Lagers 80 beweglich gefühi't.Die Spannbacken 34 können dementsprechend längs einer vorgegebenen Bahn auf den Laser 60 zu und von diesem weg hin- und herbewegt und zu Beginn und bei Ende eines Hubes des Schlittens 35 geöffnet bzw. geschlossen werden.The cam disk 37 of FIG. 10 actuates the movable clamping jaw 34 via the roller 38 and a connecting rod coupled to the movable clamping jaw 34 at 79. The connecting rod 78 is movable by means of a bearing 80 Clamping jaws 34 can accordingly be moved back and forth along a predetermined path towards and away from the laser 60 and are opened and closed at the beginning and at the end of a stroke of the slide 35.
Das zweite Paar Spannbacken 63 wird mittels der Nockenscheibe Gl betätigt, die über die Rolle 62 und einen V-förmigen Kipphebel angreift, der schwenkbar an dem Tisch 32 befestigt und über einen Lenker 82 mit der beweglichen Spannbacke G3 gekoppelt ist. Die bewegliche Spannbacke 63 ist mittels an der Plattform 70 befestigter Profilstücke 83 längsverschieblich geführt. Der den Elektromagneten 64 steuernde Schaltarm 46 wird durch die Nockenscheibe 44 und die damit zusammenwirkende Rolle 45 gesteuert. Der den Laser 60 steuernde Schaltarm 54 wird durch die Nockenscheibe und die damit zusammenwirkende Rolle 53 betätigt.The second pair of clamping jaws 63 is by means of the cam disk Eq actuated, which engages via the roller 62 and a V-shaped rocker arm which is pivotally attached to the table 32 and via a Link 82 is coupled to the movable jaw G3. the The movable clamping jaw 63 is guided in a longitudinally displaceable manner by means of profile pieces 83 fastened to the platform 70. The electromagnet 64 controlling switching arm 46 is controlled by the cam 44 and the roller 45 interacting therewith. The den Switching arm 54 controlling laser 60 is actuated by the cam disk and the roller 53 interacting therewith.
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Der 100 W-COg-Laser 60 ist vertikal oberhalb des Tisches 32 durch eine Abstützung 84 gehalten. Der mit den Spannbacken 34 und 63 fluchtende ringförmige Elektromagnet 64 ruht auf einem Lagerblock 85 auf. Der Drahtvorrat ist auf eine Spule 86 aufgewickelt, die an der Unterseite des Tisches 32 mittels Armen 87 befestigt ist. Der Drahtvorrat läuft über eine Laufrolle 88, die mittels eines Armes 89 oberhalb der Spule 86 gehalten ist. Der Drahtvorrat 28 läuft dann weiter zwischen den Spannbacken 34 und 63 hindurch sowie durch eine düsenartige Drahtführung 90. Diese Drahtführung 90 ist ebenfalls an der Plattform 70 befestigt und so ausgerichtet, daß der Drahtvorrat den Laserstrahl 30 schneidet, in Nähe des Magneten 64 und außerdem im wesentlichen koaxial dazu verläuft. - Ί .■■■■'■■■ -JThe 100 W COg laser 60 is vertical above the table 32 through a support 84 held. The one with the clamping jaws 34 and 63 aligned annular electromagnet 64 rests on a bearing block 85. The wire stock is wound on a spool 86, the is attached to the underside of the table 32 by means of arms 87. The wire supply runs over a roller 88, which by means of a Arm 89 is held above the coil 86. The wire supply 28 then continues between the jaws 34 and 63 through as well through a nozzle-like wire guide 90. This wire guide 90 is also attached to platform 70 and oriented so that the wire stock intersects the laser beam 30, in the vicinity of the magnet 64 and also extends substantially coaxially thereto. - Ί. ■■■■ '■■■ -J
Mit Fig. 11 ist das Ehasendiagramm der Maschine wiedergegeben. · Wie daraus ersichtlich, sind die verschiedenen Nockenscheiben und Antriebsvorrichtungen (Lenker 72 und Scheibe 73) so aufeinander abgestimmt, daß bei Drehung der Wellen 39, 74 um 180° (Vorwärtshub des Schlittens 35) die Spannbacken 63.geöffnet bleiben und der Laser 60 sowie der Elektromagnet 64 ausgeschaltet sind. Während der nächsten 180° eines vollen Umlaufs (d. h, während des Rückhubs des Schlittens 35) werden die Spannbacken 34 geöffnet, die Spannbacken 63 geschlossen, der Laser 60 eingeschaltet und der Elektromagnet 64 kurzzeitig unmittelbar am Ende des Zyklus eingeschaltet. Durch das Zusammenwirken der Spannbacken 34 und 63 ■* wird der Drahtvorrat 28 somit periodisch weiter durch die Draht- ™ führung 90 bewegt, und an ihren Enden durchVerdickungen abgeschlossene Abschnitte 29 vorgegebener Länge werden von dem freien Ende des Drahtvorrats 28 abgetrennt und mittels des magnetischen Feldes durch den ringförmigen Elektromagneten 64 in einen Auffangbehälter 91 gefördert.11 shows the phase diagram of the machine. · As can be seen therefrom, the various cam disks and drive devices (link 72 and disk 73) are so on top of one another matched that upon rotation of the shafts 39, 74 by 180 ° (forward stroke of the carriage 35) the clamping jaws 63. remain open and the Laser 60 and the electromagnet 64 are switched off. While the next 180 ° of a full revolution (i.e., during the return stroke of the carriage 35) the jaws 34 are opened, the The clamping jaws 63 are closed, the laser 60 is switched on and the electromagnet 64 is switched on for a short time immediately at the end of the cycle. The interaction of the clamping jaws 34 and 63 ■ * the wire supply 28 is thus periodically further through the wire ™ Guide 90 moved, and closed at their ends by thickenings Sections 29 predetermined length are separated from the free end of the wire supply 28 and by means of the magnetic Field conveyed by the ring-shaped electromagnet 64 into a collecting container 91.
Mit Fig. 12 ist eine etwas abgewandelte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung zum Zertrennendes zusammenhängenden Drahtvorrats 28 in eine Mehrzahl von Abschnitten vorgegebener Länge L mittels eines Laser-Verdickungsvorgangs und eines anschließenden, gesonderten Schneidvorgangs gezeigt. Der Drahtvorrat 28 wird in einerWith Fig. 12 is a slightly modified embodiment of the invention for cutting the coherent wire supply 28 into a plurality of sections of predetermined length L by means of a laser thickening process and a subsequent, separate one Cutting process shown. The wire supply 28 is in a
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vorbestimmten Weise an einem Laser 60 vorbeigerückt, der in zeitlicher Abstimmung mit der Vorrückgeschwindigkeit eingeschaltet wird, so daß der Drahtvorrat 28 an mehreren, in gleichen Abständen voneinander folgenden Stellen geschmolzen und eine Reihe verschmolzener Wolfram-Eisenlegierungs-Verdickungen 92 gebildet wird. Diese Verdickungen 92 werden anschließend mechanisch mittels eines Messers 93 durchtrennt, so daß einzelne Abschnitte vorgegebener Länge L entstehen. Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Abschnitten sind die entsprechend diesem Ausführungsbeispiel gebildeten Abschnitte an ihren Enden jeweils durch halbierte kugelförmige Verdickungen 94 mit im wesentlichen ebenen Endflächen abgeschlossen. In der fertigen Wendel erstrecken sich diese halbierten Verdickungen 94 quer zur Wendelachse, wobei sie mit den Endwindungen der Wendel integral sind und diese abschließen.a predetermined way past a laser 60, which in temporal Coordination with the advance speed is switched on, so that the wire supply 28 at several, at equal intervals successive points melted and a series of fused tungsten-iron alloy thickenings 92 is formed. These thickenings 92 are then severed mechanically by means of a knife 93, so that individual sections are more predetermined Length L. In contrast to the sections described above, those are formed according to this embodiment Sections terminated at their ends by halved spherical thickenings 94 with essentially flat end faces. In the finished coil, these halved thickenings 94 extend transversely to the coil axis, with the end turns of the helix are integral and complete it.
Mit Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsmoglichkeit der Erfindung zur Gewinnung verschmolzener metallischer Verdickungen an den Enden einer hitzebeständigen Drahtwendel wiedergegeben. Bei dieser Ausführungsmoglichkeit werden die einzelnen Arbeitsgänge in umgekehrter Reihenfolge wie bei dem Beispiel nach Fig. 12 ausgeführt. Wie dargestellt, wird der Drahtvorrat 28 zunächst mittels eines Paares Messer 95 in einzelne Abschnitte 29' zerschnitten. Die Messer 95 haben dabei voneinander einen Abstand, so daß die herausgetrennten Abschnitte an ihren beiden Enden zunächst um Abschnitte Y größer als die endgültige Länge L sind. Die Abschnitte Y sind so gewählt, daß sie beim Schmelzen Wolfram-Eisenverdickungen der gewünschten Größe bilden. Für den Fall der oben beschriebenen lauflosen 40 W-Elektrodenwendeln haben die überstehenden Abschnitte Y jeweils eine Länge von etwa 0,5 mm.13 is another embodiment of the invention reproduced for the production of fused metallic thickenings at the ends of a heat-resistant wire helix. At this The individual operations are carried out in the reverse order as in the example according to FIG. 12. As shown, the wire stock 28 is first cut into individual sections 29 'by means of a pair of knives 95. The knives 95 are at a distance from one another, so that the cut-out sections are initially cut by sections at their two ends Y are greater than the final length L. The sections Y are chosen so that they are tungsten-iron thickenings when melting the desired size. In the case of the non-running 40 W electrode coils described above, the protruding Sections Y each have a length of about 0.5 mm.
Die von dem Drahtvorrat 28 vorgeschnittenen Abschnitte 29' werden parallel zueinander ausgerichtet und dann etwa mittels eines geeigneten Förderbandes an einem Paar Laser GO vorbeigeführt, deren Abstand so gewählt ist und die so eingeschaltet werden, daß ihre Strahlen 30 die überstehenden Abschnitte Y der entsprechenden Abschnitte 29* treffen und schmelzen, wenn diese in ihre im Verhältnis zu den Lasern ausgerichtete Lage gelangen. Die entste-The sections 29 'precut from the wire stock 28 are aligned parallel to each other and then guided past a pair of GO lasers, for example by means of a suitable conveyor belt Distance is chosen and which are switched on so that their rays 30 the protruding portions Y of the corresponding Sections 29 * meet and melt when they come into their position in relation to the lasers. The resulting
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henden erweichten Masseansammlungen 21f geschmolzenen Legierungsmaterials gehen automatisch in kugelförmige Verdickungen 21 solcher Größe über, daß die endgültigen Abschnitte 29 die gewünschte Länge L haben. Es liegt auf der Hand, daß die vorstehend erläuterte Arbeitsfolge durch Verwendung geeigneter Betätigungseinrichtungen für die Messer 95 in zeitlicher Zuordnung zu der V.orrückbeAvegung des Förderbandes und der Einschaltung der Laser '6O automatisch ablaufen kann.Pending softened mass accumulations 21 f of molten alloy material automatically merge into spherical thickenings 21 of such a size that the final sections 29 have the desired length L. It is obvious that the sequence of operations explained above can be carried out automatically by using suitable actuating devices for the knives 95 in chronological relation to the advance movement of the conveyor belt and the activation of the lasers' 60.
Ein Verfahren zur Herstellung von mit Verdickungen versehenen Wolframelektrodenwendeln, die eine Wärmebehandlung erfordern, um die Wendel auf dem Dorn zu richten, ist mit Fig. 14a - 14d gezeigt. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel bestehen der Füll- M draht 25 und der Dorn 27 aus einem unterschiedlichen hitzebeständigen Metall wie Molybdän, das der Wärmebehandlungstemperatur widersteht. Der erhaltene wärmebehandelte Drahtvorrat wird mechanisch in Abschnitte vorgegebener Länge zertrennt, und der hitzebeständige Dorn sowie der Fülldraht \verden in üblicher Weise chemisch gelöst, um eine Wolframwendel 20' (Fig. 14a) zu erhalten, die identisch mit bekannten Y/endeln ist und einen Wolframkerndraht 23 sowie einen lose darum herumgewickelten feinen Wolframdraht 24 aufweist. Jedoch übersteigt die Länge der Wendel 20' die gewünschte Endlänge geringfügig.One method of making thickened tungsten electrode coils that require heat treatment to straighten the coil on the mandrel is shown in Figures 14a-14d. According to this embodiment consist of the filling M wire 25 and the mandrel 27 of a different refractory metal such as molybdenum, which can withstand the heat treatment temperature. The heat-treated wire stock obtained is mechanically cut into sections of a predetermined length, and the heat-resistant mandrel and the filler wire are chemically dissolved in the usual way in order to obtain a tungsten helix 20 '(FIG. 14a) which is identical to known Y / ends and a Has tungsten core wire 23 and a fine tungsten wire 24 loosely wound around it. However, the length of the coil 20 'slightly exceeds the desired final length.
Entsprechend Fig. 14b werden kleine stabförmig^ Abschnitte 96 aus λ Eisendraht in die beiden Enden der Wendel 20' eingesetzt, so daß ihre Endflächen im wesentlichen in einer Ebene mit den Endwindungen der Wendel liegen. Die Enden der Wendel 20' -werden dann im Verhältnis zu einem Paar Laser 60 ausgerichtet, deren Abstand voneinander so gewählt ist, daß die fokussierten Laserstrahlen 30 die eingesetzten stabförmigen Abschnitte 96 an vorgegebenen Punkten treffen, die innerhalb der Enden der Wendel liegen, wie das mit Fig. 14c dargestellt ist. Der Abstand zwischen den Lasern 60 ist so, daß die fertige Wendel 20 der Fig. 14d mit den anschließenden integralen Verdickungen 21 aus Wolfram-Eisenlegierung die gewünschte vorgegebene Länge L besitzt. Dieses Verfahren ermöglicht somit die Herstellung von Wendeln mit hitzebeständigen Me- According to FIG. 14b, small rod-shaped sections 96 made of λ iron wire are inserted into the two ends of the helix 20 'so that their end faces lie essentially in one plane with the end turns of the helix. The ends of the helix 20 'are then aligned in relation to a pair of lasers 60 spaced from one another such that the focused laser beams 30 strike the inserted rod-shaped sections 96 at predetermined points located within the ends of the helix, such as is shown with Fig. 14c. The distance between the lasers 60 is such that the finished helix 20 of FIG. 14d with the subsequent integral thickenings 21 made of tungsten-iron alloy has the desired, predetermined length L. This process thus enables the production of coils with heat-resistant me-
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talldornen, deren Schmelzpunkt zu hoch liegt, um sie ohne Rekristallisierung der Wolframdrahtwendel in Verdickungen schmelzen zu können.tall thorns whose melting point is too high to be used without recrystallization to be able to melt the tungsten wire coil in thickenings.
Anstatt die vorgeschnittenen stabformigen Abschnitte 96 aus Eisendraht in die Enden einer dornfreien Wolframdrahtwendel 20' entsprechend Fig. 14 einzusetzen, kann ein Draht 97 aus Eisen (oder einem anderen geeigneten Metall) axial in ein Ende der Wendel 20f eingeführt und dabei gleichzeitig mittels eines Laserstrahls 30 geschmolzen werden, um eine geschmolzene Kugel 21" aus Eisen zu bilden, die in der Endwindung der Wendel liegt und diese Endwindung dabei löst, so daß eine integrale Verdickung aus geschmolzener Wolfram-Eisenlegierung gebildet wird. Nach der Lösung der Endwindung der Wendel 20' wird der Laser 60 ausgeschaltet und die erhaltene Verdickung abgekühlt. Der Eisendraht 97 wird dann mittels des Lasers 60 oder eines Messers in Höhe des äußeren Endes der Verdickung abgetrennt. Der Eisendraht 07 kann auch von einer seitlich angeordneten Stelle aus statt vom Ende der V/ende 1 her zwischen den Windungen in die Wendel 20' eingeführt werden.Instead of the pre-cut rod-shaped portions 96 of iron wire into the ends of a spike-free tungsten wire coil 20 'according to use 14 Fig., A wire 97 made of iron (or other suitable metal) can be inserted axially into one end of the filament 20 f and at the same time by means of a laser beam 30 are melted to form a molten ball 21 "of iron which lies in the end turn of the coil and thereby loosens this end turn so that an integral thickening of molten tungsten-iron alloy is formed. After loosening the end turn of the coil 20 ' the laser 60 is switched off and the resulting thickening is cooled. The iron wire 97 is then cut off at the level of the outer end of the thickening by means of the laser 60 or a knife 1 are introduced between the turns in the helix 20 '.
Die vorliegende Erfindung kann auch verwendet werden, um eine Elektrode oder einen Glühfaden aus Wolframdraht herzustellen, die an beiden Enden eine verschmolzene Metallverdickung hat, die einen integralen Bestandteil eines Wondeleinsatzes bildet. Diese Ausführungsmöglichkeit ist mit Fig. 16 veranschaulicht. Dabei werden Abschnitte 98 aus Eisendraht oder Stifte in die beiden Enden einer Wolframdrahtwendel 99' eingesetzt und dann die Enden der Wolframwendel und der Eisendrahta. schnitte geschmolzen, so daß die erweichten Massenansammlungen 21' aus geschmolzener Wolfram-Eisenlegierung (von denen eine in Fig. 16a gezeigt ist) entstehen. Diese Ausführungsmöglichkeit entspricht weitgehend derjenigen der Fig. 14 mit der Ausnahme, daß die Abschnitte 98 aus Eisendraht länger sind und nur deren äußere Enden mittels des Laserstrahls 30 zum Schmelzen gebracht werden. Die fertige Wendel 99 (Fig. 16b) ist somit an ihren beiden Enden mit einer verschmolzenen Wolfram-Eisenverdickung 21 versehen, die das Ende der ungeschmolzenen Teile der entsprechenden Eisendrahtabschnitte 98 bildet, und dieseThe present invention can also be used to make an electrode or filament from tungsten wire, which has a fused metal thickening at both ends which forms an integral part of a wondel insert. This execution option is illustrated with FIG. 16. This will put sections 98 of iron wire or pins into the two ends a tungsten filament coil 99 'and then the ends of the tungsten filament and the iron wire. cuts melted so that the softened masses 21 'of molten tungsten-iron alloy (one of which is shown in Fig. 16a) arise. This implementation option largely corresponds to that of 14 with the exception that the sections 98 of iron wire are longer and only their outer ends by means of the laser beam 30 are melted. The finished filament 99 (FIG. 16b) is thus with a fused tungsten-iron thickening at both ends 21, which forms the end of the unmelted parts of the corresponding iron wire sections 98, and these
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von den Windungen der Wendel umschlossenen ungeschmolzenen Drahtteile dienen dann als Führungseinsätze»unmelted wire parts enclosed by the turns of the helix then serve as leadership assignments »
Die Befestigung der fertigen Wendel 99 an ihren entsprechenden Stromzuführungsdrähten erfolgt entweder durch Punktschweißung oder durch Einklemmen der Endteile- der Wicklung mit den eingesetzten Eisendrahtabschnitten 98. Der mittlere Bereich der Wendel 99 weist hier eine Mehrzahl gleichmäßig voneinander entfernter Primärwindungen gleichen Durchmessers auf, jedoch kann dieser mittlere Bereich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Mehrzahl Sekundärwindungen größeren Durchmessers eines Doppelwendel-Fadens aufweisen, wie sie in Glühlampen und Hochleistungselektroden für Leuchtstofflampen hohar Ausgangsleistung Verwendung fin- -■ - ' - - ' The finished filament 99 is attached to its corresponding power supply wires either by spot welding or by clamping the end parts of the winding with the iron wire sections 98 used Area within the scope of the present invention also have a plurality of secondary turns of larger diameter of a double helix thread, as used in incandescent lamps and high-performance electrodes for fluorescent lamps with high output power - ■ - '- -'
Die neuartigen, als Abschluß dienenden Verdickungen aus ge- bzw. verschmolzenem verformbarem Metall nach der vorliegenden- Erfindung lassen sich auch mit Vorteil auswerten, um die effektive "beleuchtete Länge" eines Glühlampenfadens zu bestimmen, wie das mit Fig. 17 veranschaulicht ist. Wie mit Fig. 17a gezeigt, kann der Faden 100 als Doppelwendel ausgebildet sein und somit einen mittleren lauf- oder tonnenförmigen Bereich mit mehreren, im Abstand voneinander angeordneten sekundären Windungen 101 haben, der an seinen Enden in in Längsrichtung verlaufende Wendelarme 102 übergeht. Die beiden Wendelarme sind jeweils wieder durch eine Verdickung 21 aus,verschmolzener Wolfram-Eisenlegierung abgeschlossen. Diese beiden Verdickungen 21 haben einen bestimmten Abstand voneinander und weisen jeweils, wie aus der Zeichnung ersichtlich, einen Außendurchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser der Wendelarme 102 ist.The new type of thickening, which serves as a finishing touch, is made of fused deformable metal according to the present invention can also be evaluated with advantage to determine the effective How to determine the "illuminated length" of a lightbulb filament is illustrated with FIG. 17. As shown in FIG. 17a, the thread 100 can be designed as a double helix and thus a middle barrel or barrel-shaped area with several spaced apart arranged from one another have secondary turns 101, at its ends in helical arms extending in the longitudinal direction 102 passes. The two helical arms are each back through one Thickening 21 made of fused tungsten-iron alloy completed. These two thickenings 21 are at a certain distance from one another and, as can be seen from the drawing, each have an outer diameter that is greater than the outer diameter the helical arms 102 is.
Wie mit Fig. 17b gezeigt, kann ein solcher Glühfaden an Stromzuführungsdrähten 103 der Halterung so angebracht sein, daß die Zuführungsdrähte 103 in unmittelbarer Nähe der nach innen zeigenden Begrenzungsflächen der Verdickungen 21 liegen und dabei vorzugsweise an diese angrenzen. Da die Verdickungen 21 voneinander einen genau bestimmten Abstand haben, dienen sie beim FestklemmenAs shown in FIG. 17b, such a filament can be connected to power supply wires 103 of the holder be attached so that the lead wires 103 in the immediate vicinity of the inward pointing Boundary surfaces of the thickenings 21 are and preferably adjoin these. Because the thickenings 21 apart have a precisely defined distance, they are used for clamping
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der Wendel mittels der Zuführungsdrähte 103 als Führungen oder "Bezugspunkte". Dadurch kann die Länge des zwischen, den Zuführungsdrähten 103 aufgehängten Fadens 100 auf sehr wirtschaftliche und zuverlässige Weise mit großer Genauigkeit bestimmt werden. Die effektive Leuchtlänge des aufgehängten Fadens 100 kann so innerhalb sehr enger Toleranzen eingehalten werden.the helix by means of the lead wires 103 as guides or "reference points". This can reduce the length of the lead wires 103 suspended thread 100 can be determined in a very economical and reliable manner with great accuracy. The effective luminous length of the suspended thread 100 can thus be within very tight tolerances are adhered to.
Wie mit den vorstehenden Ausführungen dargpLegt, ist die Aufgabe der Erfindung, hinsichtlich des Problems der gegenseitigen Verhakung von Wendeln, wie sie bei der Herstellung und Handhabung von lauf- oder tonnenraumfreien Elektrodenwendeln auftritt, Abhilfe zu schaffen, auf praktische und erfolgreiche Weise gelöst W worden. Die an ihren Enden Verdickungen aufweisenden Wendeln lassen sich bequem en masse produzieren und senken die Ausschußrate erheblich. Durch geeignete Abwandlung des Verfahrens lassen sich an ihren Enden mit Verdickungen versehene Wendeln mit eingesetzten Fiihrungsabschnitten erzeugen.As dargpLegt with the foregoing, the object of the invention to the problem of mutual entanglement of filaments, such as occurs in the manufacture and handling of running or barrel space free electrode filaments, remedy, solved in a practical and successful way been W. The coils, which have thickenings at their ends, can easily be produced en masse and reduce the reject rate considerably. By suitably modifying the method, coils provided with thickenings at their ends and with inserted guide sections can be produced.
Es versteht sich, daß über die verschiedenen gezeigten Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung hinaus weitere Abwandlungen möglich sind, ohne daß deshalb der Rahmen der Erfindung verlassen würde. Beispielsweise ist die Erfindung nicht auf auf drahtförmige Eisendorne gewickelte Wolframwendeln beschränkt. Vielmehr kann von ,jeder Kombination unter- ^ schiedlicher Metalle Gebrauch gemacht werden, die bei Schmelzung so zusammenwirken, daß verformbare (duktile) Verdickungen aus einem Gemisch aus den miteinander verschmolzenen Metallen entstehen, und die die Drahtwendel nicht brüchig machen. So lassen sich Dorne oder Einsätze aus einem Metall (wie Nickel, Kupfer, Aluminium, Kobalt oder Titan), dessen Schmelzpunkt in der Größenordnung von Eisen liegt, zusammen mit einer Wolfram- oder einer ähnlichen hitzebeständigen Drahtwendel verwenden.It goes without saying that about the various exemplary embodiments shown of the method and the device according to the invention are also further modifications possible without therefore would go beyond the scope of the invention. For example, the invention does not apply to tungsten coils wound on wire-shaped iron mandrels limited. Rather, any combination can differ from ^ Different metals are made use of when they are melted work together in such a way that deformable (ductile) thickenings are created from a mixture of the fused metals, and which do not make the wire helix brittle. In this way, mandrels or inserts made of a metal (such as nickel, copper, aluminum, Cobalt or titanium), the melting point of which is of the order of iron, together with a tungsten or similar one Use heat-resistant wire coils.
Das gleichzeitige Verdicken und Abtrennen des Drahtvorrats 28 kann durch Ausübung eines axialen Zuges auf das Ende des Drahtvorrats anstatt mit Hilfe des beschriebenen ringförmigen Elektromagneten 64 mittels einer mechanischen Vorrichtung erfolgen. EineThe simultaneous thickening and severing of the wire stock 28 can be achieved by exerting an axial pull on the end of the wire stock instead of with the aid of the annular electromagnet described 64 take place by means of a mechanical device. One
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solche mechanische Voi'richtung kann einen Draht greif er aufweisen, der durch ein geeignetes nockengesteuertes Gelenk in zeitlicher Zuordnung zu der Vorrückbewegung des Drahtvorrats sowie der Einschaltung des Lasers 60 betätigt wird, , um den Endabschnitt des Drahtvorrats in der gleichen Weise wie der Elektromagnet zu ziehen und zu trennen.such mechanical direction can have a wire grip, that by a suitable cam-controlled joint in time Assignment to the advance movement of the wire supply and the activation of the laser 60 is actuated to the end portion of the Wire supply in the same way as the electromagnet too pull and separate.
Die Erfindung kann eingesetzt werden, um das gegenseitige Verhaken gewendelter Gegenstände zu verhindern, die aus dickerem Draht als für die fadenförmige E.lektrodenwendel 20 gewunden sind, wobei die Verdickungen unmittelbar an den Enden des Drahtes ausgebildet werden können. Die Verdickungen können in diesem Fall nur gering- Jj fügig größer als der Drahtdurchmesser sein, wobei der wesentliche v Gesichtspunkt darin zu sehen ist, daß die Enden des Drahtes glatt ausgebildet sind, so daß sie nicht an den Windungen an Drahtwendeln hängen bleiben und dadurch auch keine Verhakung auftreten lassen, wenn die Wendeln in einen Behälter gefüllt oder sonstwie en masse verarbeitet werden. Wenn die Wendeln an ihren beiden Enden Armabschnitte haben, so können diese Armabschnitte einen ungewendelten Drahtbereieh haben, der durch eine Verdickung abgeschlossen ist, deren Größe gleich oder geringfügig größer als der Drahtdurchmesser ist. Der Ausdruck "Verdickung" umfaßt im vorliegenden Rahmen somit eine Menge ver- bzw. geschmolzenen Materials, das an den beiden Enden eines Elementes wie eines als Wendel ausgebildeten Metalldrahts"eine im wesentlichen glatte, nicht anhaftende M Oberfläche bildet. Die Verdickung braucht so nicht größer als der Draht oder das Material zu sein, aus dem die Wendel hergestellt wird.The invention can be used to prevent the interlocking of coiled objects which are made of thicker wire than for the filamentary E.lektrodenwendel 20, wherein the thickenings can be formed directly at the ends of the wire. The thickening may be fügig larger than the wire diameter in this case, only mild Jj, the essential v aspect is the fact that the ends of the wire are formed smooth so that they do not remain hanging on the turns of wire coils, thereby also do not allow entanglement to occur when the coils are filled into a container or otherwise processed en masse. If the coils have arm sections at both of their ends, these arm sections can have an uncoiled wire region which is terminated by a thickening, the size of which is equal to or slightly larger than the wire diameter. The term "thickening" in the present context thus comprises an amount of fused or melted material which forms an essentially smooth, non-adherent M surface at the two ends of an element such as a metal wire designed as a helix. The thickening does not need to be larger than to be the wire or material from which the helix is made.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: H01J 61/067 |
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| 8126 | Change of the secondary classification |
Free format text: H01K 1/14 H01J 9/04 H01J 9/06 |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: NORTH AMERICAN PHILIPS LIGHTING CORP., NEW YORK, N |
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| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: AUER, H., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 2000 HAMBURG |
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |