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Zeitschalteinrichtung für Widerstaudsse, llweissanlagen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel.
In der Zeichnung ist Fig. 1 eine perspektivische Ansieht der zusammengesetzten und in einem Gehäuse befindlichen Einrichtung, Fig. 2 eine entsprechende Ansieht, von der entgegengesetzten Seite gesehen, Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansieht in etwas vergrössertem Massstabe, bei welcher eine Seitenwandung abgenommen ist, um das Innere des Apparates sichtbar zu machen, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Einrichtung zur Zeiteinstellung und der Steuerung, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht
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axialer Querschnitt der Einrichtung zur Zeiteinstellung und zur Steuerung, Fig. 7 ein Grundriss der Fig. 6, Fig. 8 eine Einzelheit der Stromwenderscheibe für den Steuerkreis, Fig. 9 eine Hinteransieht der Kontaktplatte mit den für die Zeitbegrenzung dienenden Kontaktsegmenten, Fig. 10 ein Leitungschema des ganzen Systems, Fig.
11 das Leitungsschema einer abgeänderten Anordnung, durch welche bei der Unterbrechung des Stromkreises der Lichtbogen an der Unterbrechungsstelle verringert werden werden soll.
Die Einrichtung nach den Fig. 1 bis 3 bildet eine tragbare Einheit. Sie umfasst ein Gestell oder Rahmen 1, in dessen unteren Teil der Schweisstransformator 2 eingebaut ist, und in dessen oberem Teil der zur Zeitbegrenzung und Steuerung dienende Apparat 3 auf einem Zwischenboden 4 befestigt
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art, der einen geeigneten, durch einen Hebel 7 betätigten Sehalter zur Steuerung des den Schweisstransformator speisenden Hauptstromes trägt. Oben auf dem Schaltkasten 6 ist ein kleiner Sehnappschalter 106 (aus Fig. 10 ersichtlich) üblicher Bauart befestigt, durch welchen eine Stromquelle von verhältnismässig geringer Spannung für die Steuerkreis ein-und ausgeschaltet wird. Unterhalb des Sehaltkastens 6 ragen aus dem Gehäuse zwei Anschlussstreifen 8 und 9 für den Schweissstrom hervor.
Diese bilden die Enden der Sekundärwicklung des Transformators und leiten in einer noch zu besehrei- benden Weise den durch den Apparat gesteuerten Sehweissstrom zum Schweisswerkzeug.
Die andere Seite des Rahmens ist durch eine obere Platte 10, eine untere Platte 11 und eine mittlere, zur Steuerung des Transformators dienende Platte 12 abgeschlossen. Auf letzterer sitzen die Einstellvorriehtungen 13 und 14 zur Steuerung der Anzapfstellen 95 (Fig. 10) der Primärwicklung des Transformators. Auf der oberen Platte 10 ist eine Platte 16 befestigt, auf welcher die Steuerung 17 zur Einstellung der Schweisszeiten angebracht ist. Der Abschluss des Rahmens wird durch die seitlichen
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Lagerstück 21 befestigt, an dem ein Konsol 22 befestigt ist, welches den senkrechten, mit ihm starr verbundenen Montierungsring 23 trägt. Der Kontaktbloek aus Isoliermaterial, wie z. B.
Fiber, und die für die Einstellung der Schweisszeiten dienende Platte 16 aus Bakelit oder ähnlichem Material sind am Montierungsring 23 durch Stehbolzen 26 befestigt, wie aus der perspektivischen Fig. 4 und aus der Fig. 6 ersichtlich ist.
Die auf dem Block 24 (siehe Fig. 4-6 und 9) befestigten Kontaktsegmente 27 für die Schweisszeiten sind in einem Kreisbogen angeordnet und ragen teilweise in die kreisförmige Öffnung des Mon- tiel1mgsringes 23, haben aber von der Innenfläche des Ringes einen Abstand. Eine Zeitbürste : ! 8 wird
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ist und mit ihr rotiert. Die Bürste schleift rings über die Segmente 27, wird aber normalerweise mit einem geringen Abstand ausser Eingriff mit den Segmenten 27 gehalten, wie aus Fig. 11 und 6 ersiehtlich.
Der Bürstenhalter 31, in welchem die Bürste unmittelbar gelagert ist, hat die Gestalt einer Gabel, die sich auf jeder Seite des Bürstenarmes 29 nach abwärts erstreckt bis zu einem Punkt unterhalb der Welle (siehe Fig. 6), wo er an dem Arm 29 mittels eines Zapfens 32 (siehe Fig. 6 und 7) angelenkt
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(von welchen nur eine dargestellt ist), die in dem Bürstenarm eingebettet sind und gegen den vorderen Abschnitt 34 eines vom Bürstenhalter getragenen Bügels 35 anliegen. Die hinteren Enden des Bügels liegen an der Rückseite des Bürstenarmes 29 an und wirken als ein Anschlag, durch welchen die Bürste 28 normalerweise im Abstand von den Kontaktsegmenten 27 gehalten wird, wie in Fig. 6 dargestellt.
Die elektrische Verbindung mit der Bürste 28 wird durch eine flache Kontaktplatte 37 hergestellt, welche, wie in Fig. 7 gezeichnet ist, im Bürstenhalter auf einer Seite der Bürste angeordnet ist
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Mitte des Bürstenarmes verbindet. Die elektrische Verbindung mit diesem Nabenabschnitt wird durch einen Gleitzapfen 40 von geringer Reibung gebildet, der aus harter, glatter, körniger Kohle oder Graphit besteht, federnd gehalten wird und sich in axialer Richtung mit dem Bürstenarm verschieben kann
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schiebbar gelagert ist. Die Kappe 41 wird gegen den Gleitzapfen 40 durch die Feder 44 angepresst, welche normalerweise den Bürstenarm 29 und die Welle 30 nach dem Motor 47 hin verschiebt.
Die
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Kappe 41 und die Stange 42 bestehen aus leitendem Material und dienen daher dazu, die elektrische Verbindung vom Zapfen 40 nach der Aussenseite des Isolierlagers 4. 3 herzustellen, wo die elektrische Verbindung mit der Stange 42 mit Hilfe von Muttern 45 hergestellt wird, die auf dem äusseren Ende der Stange 42 aufgeschraubt sind.
Die Welle 30 wird durch den Motor 47 mittels des auf der Welle. 30 sitzenden Zahnrades 46 und des auf der Motorwelle 49 sitzenden Zahntriebes 48 angetrieben. Auf der Antriebswelle 30 ist ein Exzenter 50 befestigt, in dessen exzentrische Nut 51 ein Stift 5 ; Z eingreift. Der Stift 52 ist an einem Uförmigen Bügel 53 in dessen Krümmung befestigt. Der Bügel-M ist bei 54 zwischen den aufrechten Armen des U-förmigen Trägers 21 angelenkt. Das freie Ende oder der Scheitel des Bügels-M kommt mit dem Ende eines beweglichen Sperrstückes 55 in Eingriff unter Vermittlung einer gehärteten Platte 56, die am Ende des Bügels befestigt ist.
Das bewegliche Sperrstück 55 wird von einem Hebel 57 an seinem Ende getragen. Der Hebel 57 ist bei 68 drehbar gelagert und wird durch einen vom Magnet 60 beeinflussten Anker 59 betätigt. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, sind diese Teile so angeordnet, dass die Drehung der Welle 30 den Bügel 53 hin und her bewegt auf den Kontaktbloek 24 zu und von ihm hinweg infolge der Wirkung des Exzenters 50 und des Stiftes 52. Die Welle 30 wird hiebei gegen Längsverschiebung
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und zieht dadurch das Spertstfiek 55 in die Bahn der Platte 56. Hiedurch wird die Rückbewegung des Bügels in der Richtung auf den Motor zu verhindert.
Da die Welle. 30 im Lager 21 längsverschiebbar ist, wird sie bei ihrer Drehung entgegen der Wirkung der Feder 44 gegen den Kontaktblock zwangläufig verschoben infolge des Eingriffs zwischen dem (nunmehr festgehaltenen) Stift 5, und dem Exzenter 50. Diese Vorwärts bewegung der Welle. 30 bringt die Bürste Z8 zur Berührung mit den Kontaktsegmenten 27. Die Bürste wird hiebei durch die Federn : 33 in federndem Schleifkontakt gehalten.
Sie wird so veranlasst, über die Kontakte in Eingriff mit denselben hinwegzuschleifen, aber nur für einen Teil einer Umdrehung der Welle, da das Sperrstiick 55 während dieser Zeit in noch zu beschreibender Weise ausgerückt wird.
Jedes der Segmente 27 ist mit je einem Verbindungsflansch 61 auf der Vorderseite des Kontakt- blockes 24 leitend verbunden. Die Flanschen 61 können durch eine v erteilerbürste 62 (siehe Fig. 4, 6 und 11) überbrÜckt werden. Je nachdem die BÜrste mit einem oder mehreren dieser Flansche verbunden wird, wird die elektrische Verbindung mit einem oder mehreren aufeinander folgenden Segmenten 27
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mittels eines auf der Aussenseite der Platte gelagerten Knopfes 17 gedreht werden.
Die Stellung der Verteilerbürste wird aussen auf der Platte mit Hilfe des Zeigers 65 angezeigt, der über Anzeigeknöpfe 66 streift, die im Bogen auf der Platte angeordnet sind (siehe Fig. l und 6). Die Welle 63 ist in einer Büchse 67
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Diese wird gegen eine Tragplatte 69 angepresst, welche zwischen dem Klemmring und der Platte 16 liegt. Die elektrische Verbindung mit der Verteilerbürste 62 erfolgt über die Klemmschraube 70 mittels einer (nicht gezeichneten) biegsamen Leitung.
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stimmten Stellung überbrückt wird. Die Kontakte 7. liegen in einem später zu beschreibenden Steuerkreis.
Diese Kontakte sind auf einem Block 74 aus Isoliermaterial befestigt, der seinerseits auf der Grundplatte 4 mit Hilfe des Winkelstückes 75 befestigt ist.
Eine Anschlagplatte 76 (Fig. 7) ist zwischen dem Lager 21 und der nach dem Motor zu gelegenen Seite des Exzenters 50 angeordnet. Gegen diese Platte kann sieh die benachbarte Fläche des Exzenters anlegen und hiedurch die Verschiebung der Welle 30 begrenzen, welche sie in der Richtung auf den Motor durch die Spannung der Feder 44 erhält.
Um die Berührungsfläche der Bürste 28 in der Ebene der Segmente 27 entgegen der Wirkung der Feder 33 zu erhalten, wenn die Bürste durch das Exzenter in die Kontaktstellung verschoben wird, ist ein Rampensegment 77 aus Isoliermaterial auf dem Kontaktblock in dem durch die Kontaktsegmente gebildeten Bogen angeordnet, wie in Fig. 6 und 9 dargestellt. Das nach den Kontakten 27 zu liegende Ende des Rampensegments ist, wie in Fig. 9 angedeutet, etwas abgeschrägt.
Zur elektrischen Steuerung des oben beschriebenen Apparates ist ferner ein Verblockungrelais 78 angeordnet, welches auf der Seite des Apparates befestigt ist (Fig. 7 und 10). Zu diesem Relais gehört eine Grundplatte 79, auf welcher der zur Betätigung dienende Magnet 80 und ein auf diesem bei 89 drehbar gelagerter Anker 81 angeordnet sind. Bei Erregung des Magneten wird durch den Anker 81 die Platte 82 aus isolierendem Material angehoben, welche eine Stromschliessstange 83 trägt, die normalerweise in Eingriff mit zwei feststehenden Kontakten 84 steht. Über der Stange 3 befinden sich zwei, normalerweise offene Kontakte 85, die beim Anheben der Stange geschlossen werden.
Eine Rückzugs- feder 86 ist zwischen einer Ankerschraube 87 und einem vom Ankerzapfen 89 abwärts gerichteten Arm 88 angeordnet. Durch diese wird der Anker gewöhnlich in der in Fig. 10 schematisch angegebenen Stellung gehalten. Zur Herstellung der verschiedenen Stromkreisverbindungen ist ein Klemmklotz 90
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auf der andern Seite des Apparates (Fig. 10) befestigt, der einen Satz von drei Klemmschrauben M, 92, 93 trägt.
In dem in Fig. 10 dargestellten Leitungssehema sind die im wesentlichen oben beschriebenen Teile des Apparates schematisch dargestellt und mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ausserdem zeigt das Leitungsschema die Primärwicklung M des Schweisstransformators : 2 mit ihren Zapfstelle 95, die in zwei Kreisbögen angeordnet sind, und auf welche die Kontaktarme 96 und 97 eingestellt werden können, um die Anzahl der wirksamen Primärwicklung und daher die Leistung des Transformators
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passenden Nummern versehenen Anzeigeknöpfe hinwegstreichen. Mit den Endklemmen 8 und 9 der Sekundärwicklung 100 ist das Sehweisswerkzeug, z.
B. die Zange 101, leitend verbunden mit Hilfe biegsamer Leitungen 102 und 10 : l Der Primärwicklung des Transformators wird Strom von einer geeigneten Wechselstromquelle über den Leiter J.-jB zugeführt. Das rechte Ende der Primärwicklung ist unmittelbar mit der B-Seite des Leiters, das linke Ende der Wicklung ist mit der l-Seite des Leiters durch die Bürste 28 und die Segmente 27 der Sehaltvorriehtung verbunden.
Der Motor 47 und die verschiedenen Steuerungsstromkreise erhalten ihren Strom von einer geeigneten Stromquelle über den
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formator zugeführt wird, beispielsweise werden in der Praxis 220 Volt für den Transformator und 110 Volt Wechselstrom für den Steuerungsstromkreis zugeführt. Wie aus dem Leitungsschema ersichtlich, sind die Leiter C-D mit den Klemmen 92 und 91 verbunden, von denen aus der Strom unmittelbar zu dem Motor auf den Leitungen 104 und 105 geführt wird. Die Stromzuführung wird durch einen Schalter 106, gesteuert, welcher zweckmässig oben auf dem Hauptschaltkasten 6 (Fig. 2) angebracht ist. Die Steuervorrichtung wird vervollständigt durch einen Druckknopf 107, welcher durch biegsame Leitungen 108, 109 mit den Klemmen 91 und 93 verbunden ist.
Die biegsamen Leitungen haben eine genügende Länge, um zu ermöglichen, dass der Druckknopf 10'7 durch den Arbeiter, welcher die Schweisszange 101 bedient, gehalten und betätigt wird, oder dass der Druckknopf auf der Schweisszange angebracht werden kann.
Der Arbeitsgang ist folgender :
Der Schalter 106 des Steuerungsstromkreises wird geschlossen. Dadurch wird der Antriebs- motor 47 in Gang gesetzt. Hierauf wird der Schalthebel 7 (Fig. 3) des Sehalters für den Hauptstrom betätigt, der Schalter geschlossen und die Stromquelle mit dem Stromquellenleiter A. -B (Fig. ] 0) verbunden. Da die Bürste 28 normalerweise im Abstand von den Segmenten 27 gehalten wird, fliesst in diesem Augenblick kein Strom zu dem Transformator. Der in Gang gesetzte Motor überträgt die Drehbewegung seiner Welle durch Trieb 48 und Zahnrad 46 auf die Antriebswelle. ?, welche ihrerseits die Bürste 28 über den Segmenten 27 herumdreht, wobei aber die Bürste durch die Wirkung der Feder.
J4 ausser Berührung mit den Segmenten 27 gehalten wird, wie in Fig. 10 dargestellt. Die Drehung des Exzenters 50 veranlasst den Bügel 58 bei jeder Drehung einmal auf den Kontaktblock M hin und von ihm wegzuschwingen. Das Exzenter 51 ist so angeordnet, dass der Bügel sieh vom Kontaktblock 24 fort-
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in der hinteren Stellung stehen bleibt, bis die Bürste, deren Umdrehung in der Uhrzeigerbewegung entgegengesetztem Drehsinne (siehe den Pfeil in Fig. 9) erfolgt, am letzten Kontaktsegment 27 vorbeibewegt worden ist.
Da das Spenstück 55 normalerweise ausser Eingriff mit dem Bügel 58 gehalten wird, schwingt der Bügel stetig hin und her, ohne die Stellung der Bürste 28 zu beeinflussen, welche ausser Kontakt mit den Segmenten 27 bleibt, da die Welle 30 durch die Wirkung der Feder 41 nach rechts verschoben ist. Wünscht nun der Arbeiter eine Schweissung auszuführen, dann stellt er die Zange 101 auf das Werkstück ein, drückt auf den Druckknopf 107 und schliesst hiedurch den Stromkreis durch die biegsame Leitung 108.
Hiedurch wird der Magnet 60 betätigt, wobei der Strom folgenden Weg macht : Letier D, Klemme 91, biegsame Leitung 108, Druckknopf 107, biegsame Leitung 109, Klemme 93, Leitung 110 Kontakte 84, Leitung 111, Magnet 60, Leitung 112, Klemme 92 und Rückleitung C.
Durch die Betätigung des Magneten 60 wird das Sperrstüek 55 in die Schwingungsbahn des Bügels 53 geschwenkt, entweder unmittelbar, wenn der Bügel am Ende seiner Schwingung nach links ist, oder nach einer ausserordentlich kurzen Zeitdauer bei der ersten folgenden Linksschwingung des Bügels. Es sei hier bemerkt, dass diese Zeitdauer ausserordentlich kurz ist infolge der hohen Dreh-
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gelangt, dann hat der Bügel das Bestreben, nach rechts zu schwingen. Er wird aber durch das Sperr- stüek JJ festgehalten, und es wird daher die Welle 30 entgegen der Wirkung der Feder 41 nach links gezwängt und bringt dadurch die Bürste 2S in Berührung mit dem Rampensegment 77 unter Anspannung der Bürstenfeder 33.
Die Bürste setzt ihre Drehung fort und schleift in der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzter Drehriehtung über die Kontaktsegmente 27, wie durch den Pfeil in Fig. 9 angedeutet ist.
Sie bleibt mit den Segmenten 27 in Berührung, bis sie das letzte Segment verlassen hat, worauf das Kommutatorsegment 72 auf der Scheibe 71 bei seiner Drehung in eine Stellung gelangt, in welcher es die Kontakte 73 überbrückt und den Stromkreis des Magneten 80 des Relais 78 schliesst. Der Strom
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macht hiebei folgenden Weg : Druckknopf 107, Klemme 9.'3, weiterer Weg wie oben angegeben, dann Leitung 113, Kontakte 73, Leitung 114, Relais 80, Leitung 115, 112 und Klemme 92, zurÜck über Leiter C. Erhält der Magnet 80 Strom, so wird das Relais 78 betätigt, die Kontakte 84 geöffnet und die Kontakte 85 geschlossen. Die Öffnung der Kontakte 84 unterbricht den Stromkreis des Magneten 60.
Die Bürste 28 wird nun also aus der Eingriffsstellung mit den Kontaktsegmenten 27 gebracht, unmittelbar nachdem sie das letzte Kontaktsegment verlassen hat. Durch die Schliessung der Kontakte 85 wird ein Verbloekungsstromkreis für den Magneten 80 geschlossen, auf folgendem Stromweg : Druckknopf 107, Klemme 93, weiterer Weg wie oben beschrieben, dann Leitung 116, Kontakte 85, 81, 80, 115, 112, 92, zurück über Leiter C. Das Relais 78 bleibt so verblockt, während der Druckknopf 107 geschlossen ist, wodurch der Stromkreis des Magneten 60 offen gehalten und eine weitere Betätigung des Schaltmechanismus verhindert wird, bis der Druckknopf frei gegeben ist. Die Freigabe des Druckknopfes öffnet den Stromkreis über die Leitung 10,, 109.
Hiedureh wird der Verbloekungsstromkreis des Relais 78 geöffnet und die Stromkreise wieder in ihre normale Lage zurückgebracht. Es kann also nur eine Betätigung des Schaltmechanismus bei jedem Schliessen des Druckknopfes erfolgen, obwohl die Schliessbewegung des Schalters mit hoher Geschwindigkeit stetig fortgesetzt wird. Da der normale Luftspalt zwischen der Bürste. * ? und den Segmenten 27 nur gross genug zu sein braucht, um die Bildung eines Lichtbogens zu verhindern, kann er sehr klein gemacht werden, so dass nur eine ganz leichte Bewegung erforderlich ist, um die Bürste in oder ausser Berührung mit den Segmenten zu bringen, was wiederum nur eine sehr kleine hin und her gehende Bewegung des Bügels 58 erfordert.
Es sei bemerkt, dass diese leichte Bewegung nicht abhängig ist von der Unterbrechung des Stromes und dass der Strom unterbrochen wird durch die ausserordentlich hohe Drehgeschwindigkeit der Bürste. Wenn die Bürste den letzten Kontakt mit hoher Geschwindigkeit verlässt, dann bewirkt sie die Öffnung des Primärkreises des Transformators mit einem ausserordentlich kleinen Lichtbogen.
Dieser Stromkreis über die Primärwicklung des Transformators nimmt folgenden Weg : A-Leiter, Leitung 117, Klemme 4, 5, Bürste 28, Segment 27, Verteiler 62, Leitung , linker Abschnitt der Primärwindung M, Kontaktarm 96, Leitung 119, Kontaktarm 97, rechter Abschnitt der Primärwindung 94 und zurück über den Leiter B.
Zur Änderung der Zeitdauer des Stromsehlusses dreht der Arbeiter den Knopf 17, bringt die Verteilerbürste 62 in Berührung mit einer verschiedenen Zahl der Verbindungsflanschen 61, um eine grössere oder geringere Zahl von Kontaktsegmenten wirksam zu machen, wie aus Fig. 4 deutlich ersichtlich ist. Wenn z. B. (Fig. 9) das letzte Segment 27 wirksam gemacht ist durch die Verbindung der Verteilerbürste 62 mit dem entsprechenden Verbindungsflansch allein dieses Segmentes, dann wird der Strom für eine Zeiteinheit geschlossen, welche dem Bogen entspricht, der von dem Segment eingenommen wird.
Wird die Verteilerbürste so eingestellt, dass sie mit den letzten beiden Segmenten verbunden ist, dann wird die Zeitdauer des Stromschlusses auf zwei Einheiten oder auf die Bogenlänge erhöht, welche durch die letzten beiden Segmente eingenommen wird, und so fort, je nachdem die Verteilerbürste in Verbindung mit den aufeinander folgenden Segmenten gebracht wird.
Um den entstehenden Lichtbogen zwischen der Bürste 28 und den Kontaktsegmenten noch weiter
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Zahnrädern, Welle, Exzenter usw., abgeleitet. Hiedurch wird die Genauigkeit der eingestellten Schweisszeiten bei hohen Geschwindigkeiten gewährleistet. Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit werden ferner gesichert durch die Verwendung eines mit im wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit laufenden starken und leistungsfähigen Motors.
Es ist nur ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Erläuterung derselben dargestellt und beschrieben. Der Schutz der Erfindung soll nicht auf die Einzelheiten des dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispieles beschränkt sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zeitschalteinrichtung für eine solche Widerstandssehweissanlage, bei welcher die Schweiss- elektroden im Sekundärstromkreis eines Transformators liegen, dessen Primärstromkreis (Arbeitsstromkreis) für kurze, genau gemessene Zeiten geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass den zur Schliessung des Arbeitsstromkreises dienenden Kontakten , 2 ? relativ zueinander zwei verschiedenartige Bewegungen erteilt werden, eine stetige Bewegung (Drehbewegung) und eine zweite Bewegung (axiale Verschiebung), durch welche die Kontakte (28, 27) ohne Unterbrechung ihrer stetigen Drehbewegung in und ausser Berührung miteinander gebracht werden.