CH283497A - Einrichtung zur Steuerung von Widerstandsschweissmaschinen. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Steuerung von Widerstandsschweissmaschinen.    Bis jetzt ist es meistens üblich, bei Wi  derstandsschweissmaschinen einen Regler vor  zusehen, der den Schweissvorgang durch  Regelung der Schweisszeit auf einen konstan  ten Wert überwacht. Die Leistung, die aber  während dem Schweissen auf einen Schweiss  punkt gelangt, ist nur bei blankem Material  annähernd konstant. Bei verzunderten, oxy  dierten oder rostigen Blechen folgt die Lei  stung einer willkürlichen Kurve. Ferner be  wirken auch die Einschaltstromstösse Lei  stungsschwankungen. Wird nun der Schweiss  vorgang immer nach derselben Zeit unterbro  chen, so erhalten die Schweisspunkte un  gleichmässige Energiemengen und damit grö  ssere oder kleinere Ausdehnung.

   Diese Un  regelmässigkeiten von Punkt zu Punkt sind  um so grösser, je kürzer die Schweisszeit ge  wählt wird; und da man aus schweisstechni  schen und wirtschaftlichen Gründen bestrebt  ist, die Schweisszeiten möglichst kurz zu ma  chen, so macht sich dieser Mangel besonders  unangenehm bemerkbar.  



  Die vorliegende Erfindung bezieht sich  nunmehr auf eine Einrichtung zur Steuerung  von Widerstandsschweissmaschinen, welche  nach neuen Gesichtspunkten arbeitet: Es wird  so lange Energie auf die Schweissstelle ge  steuert, bis diese die gewünschte, für die  Schweissung nötige Menge erhalten hat.  Nicht die gesamte, in den     Schweisspunkt    ge  steckte Energie dient nämlich dem Schweiss  hrozess. Ein Teil der Energie fliesst ständig    in das umliegende Material und die Elektro  den weg.  



  Die     Erwärmung    des Schweisspunktes  erfolgt nach der allgemeinen Differential  gleichung -  
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    wobei<I>n (t)</I> die zeitlich beliebig veränderliche  Leistung, welche in den Schweiss  punkt fliesst,  <I>d T</I> die Temperaturerhöhung des  Schweisspunktes  z die Zeitkonstante,  K den Proportionalitätsfaktor be  deuten.  



  Nach genau demselben Gesetz verläuft  aber auch die Spannung eines     Kondensators     C, welcher über einen Widerstand R an eine  beliebige Spannung     (r   <I>(t)</I> angelegt ist.  
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    worin Z' (t) die zeitlich beliebige veränder  liche Spannung,       L?,    die Spannung des     Kondensators,          a    die Zeitkonstante R. C bedeuten.  Es ist also möglich, eine genaues Abbild  des Temperaturanstieges im Schweisspunkt in  Form der Spannung eines Kondensators her  zustellen, indem eine Spannung, proportional  der dem Schweisspunkt zufliessenden Leistung  über einen Widerstand R an einen Konden-      Bator C gelegt wird. Wird     R    .

   C gleich der  Zeitkonstanten der     Erwärmungskurve    des  Schweisspunktes gewählt, so ist die Spannung  des Kondensators jederzeit genau proportio  nal zur Erwärmung des Schweisspunktes und  damit auch zur darin aufgespeicherten Ener  giemenge.  



  Die Erfindung ist somit gekennzeichnet  durch ein Röhrengerät, welches die in den  Schweisspunkt fliessende Momentanleistung  trägheitslos misst und als Spannung abbildet,  sowie durch eine integrierende Vorrichtung,  welche von der abgebildeten     Spannung    einen  bestimmten Betrag entsprechend der im       Schweisspunkt    aufgespeicherten     Energie    sum  miert, wobei die summierte Spannung in einer  Schaltvorrichtung fortwährend mit einem  einstellbaren Sollwert verglichen wird und  beim Erreichen der Gleichheitsbedingung den  Schweissstrom unterbricht.  



  Das Prinzip der Steuereinrichtung sei an  Rand von Fig. 1 in schematischer Weise nä  her     erläutert.     



  Es bedeutet 1 einen Leistungsmesser, der  eine, der zur Schweissstelle fliessenden elektri  schen Leistung proportionale Spannung lie  fert. Mit dieser Spannung wird ein Konden  sator 2 über den Widerstand 3 aufgeladen.  Bei richtiger Wahl der Elemente 2 und 3 ist  die Spannung des Kondensators jederzeit. pro  portional zur Erwärmung des Schweiss  punktes.  



  Diese Kondensatorspannung wird nun zu  sammen mit, einer ihr     entgegenwirkenden,     durch die Quelle 5 gegebenen Gleichspan  nung, an das Gitter einer Entladungsröhre 4  gelegt. Sobald die Kondensatorspannung die  eingestellte Gleichspannung übertrifft, zün  det die Röhre 4 und schaltet damit über das  Relais 6 den Schweissstrom ab. Die Gleich  spannung wird mit dem Potentiometer 7 ent  sprechend der für ein Werkstück notwendigen  Energie eines Schweisspunktes eingestellt.  Durch Verstellen des Potentiometers 3 kann  die Zeitkonstante des Widerstand-Kondensa  torgliedes dem zu schweissenden Werkstück  angepasst werden. Selbstverständlich kann,  ohne am Wesen der Erfindung etwas zu än-    dern, statt. der Röhre 4 eine andere Schalt  vorrichtung, z. B. ein Relais, verwendet  werden.  



  Als Leistungsmesser können Röhrengeräte  gemäss Fig. \?, 3 und -I verwendet werden. Die  Leistungsmessung erfolgt mittels paarweise  parallel arbeitenden Trioden 9 mit quadra  tischer Kennlinie. Eine Röhre liefert an ih  rem Anodenwiderstand eine Spannung pro  portional (u+K.i)2, die andere Röhre eine  Spannung- proportional ( u.-K .i. )  . Wie aus  dem Schaltbild gemäss Fig. ? ersichtlich. ist,  wirkt auf die Anoden die\ Spannung u, wäh  rend auf die Steuergitter die Spannung  (Ugo+K.i) bzw. (Ugo-K.i) wirkt.

   (u und  i bedeuten Spannung und Strom der Schweiss  maschine, K Proportiotialitätsfaktor. )  Unter der Voraussetzung, dass die Wider  stände 15 verglichen mit dem     innern        Wider-          ,stand    der Röhren vernachlässigbar klein sind,  ist die Differenz der beiden     Anodenströme        i"1     und ia2 proportional der Differenz:  (u+K.i)2-(u-K.i)2 = 4K.u.i    und somit proportional zur Momentanleistung  u.i. Sind die beiden Anodenwiderstände 7.5  gleich gross, so ist. die an den Klemmen 8 ab  gegebene Spannung ebenfalls proportional  zur Momentanleistung.  



  Fig. 2 stellt eine Einwegschaltung,- dar.  Als Anodenspannung 11 dient hier direkt. die  Spannung der Schweissmaschine. Die Gitter  werden von der Spannung an der Bürde 12  eines Stromwandlers aus gesteuert, dessen  Primärwicklung vom. Schweissmaschinenstrom  durchflossen wird. Mit 14 ist eine konstante  Spannungsquelle bezeichnet, die die     Gitter-          vox;spannung    Ugo liefert.  



  Fig. 3 stellt eine genau gleich arbeitende  Doppelwegschaltung dar. Die Schaltungen  von Fig. 2 und 3 sind insofern günstig, als  keine besondere Anodengleichspannung für  den Betrieb der Trioden zur     Verfügtung    ste  hen muss.  



  In     Fig.    4 ist eine weitere     Doppelwegschal-          tung    gezeigt. Als Anodenspannung für die  Trioden 9 wird hier eine fremde (lleicluspan-      nung 1.6 benutzt. In diesem Fall werden die       Gitter    13 sowohl vom Maschinenstrom, über  die Bürde 12 des Stromwandlers, als auch von  der Maschinenspannung, welche an den Wi  derständen 17 auftreten, gesteuert.  



  Mit der beschriebenen Steuereinrichtung  können, wenn nicht ausserordentlich hohe An  sprüche an die Qualität der Schweisspunkte  gestellt werden, auch oxydierte Leichtmetalle  sowie     verminderte    Eisenbleche regelmässig ge  schweisst werden, während hierfür mit den  bisherigen Schweissreglern eine Entfernung  der Zunderschicht bei Eisenblechen bzw. der  Oxydschicht bei Leichtmetallen unumgäng  lich ist. Ferner ist beim Vergrössern der     Fen-          steröffnung    der Maschine und beim Eintau  chen von ferromagnetischen Materialien in  dieselbe keine Nachregulierung mehr nötig.  Die Einstellung der Maschine wird somit  ganz wesentlich vereinfacht.

   Unter der Fen  steröffnung einer Widerstandsschweissma  schine versteht man die Rechteckfläche ge  bildet aus Abstand und Ausladung der Elek  trodenarme.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Steuerung von Wider- Z, gekennzeichnet durch ein Röhrengerät, welches die in den Schweiss punkt fliessende Momentanleistung trägheits los misst und als Spannung abbildet, sowie durch eine integrierende Vorrichtung, welche von der abgebildeten Spannung einen be stimmten Betrag entsprechend der im Schweisspunkt aufgespeicherten Energie sum miert, wobei die summierte Spannung in einer Schaltvorrichtung fortwährend mit einem einstellbaren Sollwert verglichen wird und beim Erreichen der Gleichheitsbedingung den Schweissstrom unterbricht. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das die Leistung als Spannung abbildende Röhrengerät aus Trioden besteht., wobei die Differenz zweier Anodenströme proportional der zu messenden Leistung ist. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die den Schweiss punkt aufwärmende Leistung bzw. die dazu proportionale Spannung mittels einer aus einem einstellbaren Widerstand und einem dazu in Reihe geschalteten Kondensator be stehenden Vorrichtung summiert wird. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrich- tung aus einem Thyratron besteht, welches zündet, sobald seine negative Gittervorspan- nung durch die an der integrierenden Vor- riehtung entstehende, der Energie proportio nale Spannung; überwunden wird.