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Schaltanordnung zur selbsttätigen Programmsteuerung von Widerstands-Schweißmaschinen
mit einstellbaren elektronischen Zeitgliedern in Verbindung mit Relais Die Erfindung
bezieht sich auf Einrichtungen zur selbsttätigen Programmsteuerung von Widerstands-Schweißmaschinen,
sogenannte Punkt- oder Nahtzeitgeber. Bei derartigen Programmsteuerungen werden
verschiedene für den Schweißvorgang nötige oder vorteilhafte Funktionen, wie Anpressen
der Schweißelektroden, Schalten des Schweißstromes, Vorwärmen oder Abkühlen der
Schweißstelle u. dgl., ferner die Intensität der einzelnen Funktionen je nach den
besonderen Erfordernissen zeitlich gesteuert.
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Bei den bekannten Programmsteuereinrichtungen wurden bisher vielfach
Zeitrelais zum Auslösen der einzelnen Programmfunktionen verwendet, vor allem elektrisch-mechanisch
angetriebene Schalteinrichtungen, bei denen je nach Stellung eines Schaltgliedes,
beispielsweise einer Schaltscheibe oder -welle, verschiedene Kontakte betätigt wurden,
von denen aus über Relais die einzelnen Programmfunktionen ausgelöst wurden. Diese
bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß ihre Schalthäufigkeit begrenzt ist,
daß sie leicht störanfällig sind und daß außerdem die Gleichmäßigkeit der einzelnen
Schweißpunkte unbefriedigend ist. In der Schweißtechnik werden indessen immer höhere
Schweißgeschwindigkeiten verlangt. Von einer bestimmten Schweißpunktzahl je Minute
ab versagen jedoch diese bekannten selbsttätigen Programmsteuere-inrichtungen, weil
sie zu träge sind. Die dadurch hervorgerufene Ungleichmäßigkeit der einzelnen Schweißpunkte
macht sich besonders bei tragenden Schweißverbindungen unangenehm bemerkbar. Die
bekannten Programmsteuereinrichtungen erfordern außerdem einen verhältnismäßig großen
Aufwand, wenn sämtliche Programmfunktionen in weitem Bereich, z. B. von etwa 1/25
bis 1 Sekunde jeweils unabhängig voneinander und stetig veränderbar sein sollen.
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Um die Trägheit der mechanischen Zeitglieder zu vermeiden, hat man
für einfache Impulsgabe bereits elektronische Zeitglieder herangezogen, die z. B.
aus einem RC-Glied mit nachgeschalteter Entladungsröhre bestehen. Die Auslösefunktion
kann hierbei entweder rein elektrisch vollzogen werden, indem etwa der Anodenstrom
der Entladungsröhre an einem Widerstand einen Spannungsabfall erzeugt, welche die
Hauptstromgefäße steuert. Statt dessen kann auch in dem Stromkreis des Zeitgliedentladungsgefäßes
ein Relais liegen, dessen Kontakte die Impulsgabe bewirken.
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Bei solchen Einrichtungen treten jedoch wiederum erhebliche Schwierigkeiten
auf, wenn es sich darum handelt, mehrere Programmstufen aneinander anzuschließen.
Die einzelnen Zeitglieder arbeiten wohl für sich zufriedenstellend, jedoch ist die
Forderung nach sehr rascher und präziser Aufeinanderfolge der Funktionen bisher
mit vertretbarem Aufwand nicht erfüllbar erschienen.
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Gepolte Relais sind bei Schweißmaschinensteuerungen an sich bekannt,
sie wurden zu Sperrfunktionen sowie zur Bestimmung der Polarität von Stromimpulsen
herangezogen, weil ihre Empfindlichkeit und Schalthäufigkeit bekanntermaßen groß
ist.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur selbsttätigen Programmsteuerung
von Widerstands-Schweißmaschinen mit einstellbaren elektronischen Zeitgliedern in
Verbindung mit Relais zum Auslösen der einzelnen Programmfunktionen. Die Erfindung
besteht darin, daß jedes der Zeitglieder mit zwei gepolten Relais in Auslöseverbindung
steht. Als gepolte Relais sind hierbei insbesondere die aus der Fernmeldetechnik
bekannten T-Relais mit Vorteil verwendbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die beiden
Arbeitswicklungen jedes gepolten Relais in aufeinanderfolgenden Zeitgliedern angeordnet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Er-, findung werden die Kondensatoren jeweils
in der einen Stellung der gepolten Relais funktionsmäßig ge- und entladen und in
der anderen Stellung von Restladungen befreit.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
dargestellt. Im Zuge des Schweißprogramms seien beispielsweise für
einen
Schweißpunkt folgende Funktionen durchzuführen:
| I. Einschalten der Elektrodenkraft, |
| II. Einschalten des Schweißstromes, |
| III. Abschalten des Schweißstromes, |
| IV. Abschalten der Elektrodenkraft. |
Die einzelnen Funktionen sollen in der angegebenen Reihenfolge unter genauer Einhaltung
bestimmter Zeiten für das Vorpressen, den Schweißvorgang und das Nachpressen, das
auch als Schmieden bezeichnet wird, sowie für eine Pause bis zu einem gegebenenfalls
erneuten Ablauf selbsttätig nacheinander durchgeführt werden.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Schweißeinrichtung mit einem Schweißtransformator
1, der über ein Ignitronschütz 2 an ein Wechselstromnetz R, S angeschlossen ist.
Im Sekundärkreis des Schweißtransformators 1 befindet sich zwischen den Elektroden
3 das Schweißgut 4.
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Das Ignitronschütz 2 und damit der Schweißstrom wird durch einen steuerbaren
Arbeitskontakt s ein-und ausgeschaltet.
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Fig. 2 zeigt ein an eine mit -f- und - bezeichnete Spannungsquelle
angeschlossenes Magnetventil, das durch einen Ruhekontakt k steuerbar ist, und mit
dessen Hilfe eine Anpreßkraft auf das Schweißgut 4 (Fig. 1) durch die Elektroden
3 ausgelöst werden kann.
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Fig. 3 stellt die erfindungsgemäße Steuereinrichtung dar, durch die
die Kontakte s (Fig. 1) und k (Fig. 2) nach Maßgabe des durchzuführenden Programms
selbsttätig gesteuert werden. Der Kontakt s gehört zu einem Relais S und der Kontakt
k zu einem Relais K.
Die Steuereinrichtung enthält insgesamt vier in der gleichen
Weise aufgebaute und arbeitende elektronische Zeitglieder, die im wesentlichen aus
je einem Kondensator 11, 21, 31, 41, je einer Glimmlampe 12, 22, 32, 42 sowie je
einem einstellbaren Widerstand 13, 23, 33, 43 bestehen. Die Zeitglieder sind jeweils
mit einem Lade- und einem Entladekreis ausgerüstet. Die Ladekreise bestehen je aus
der Reihenschaltung eines der Kondensatoren 11, 21, 31, 41, eines der veränderbaren
Widerstände 13, 23, 33, 43 sowie eines der Schutzwiderstände 14, 24, 34, 44 und
sind jeweils über Kontaktzungen 15, 25, 35, 45 und mit t bezeichnete Kontakte von
gepolten Relais I, 1I, 11I, IV an eine Gleichspannung anschaltbar, die aus einem
Netztransformator 6 über eine Ventilanordnung 7 geliefert wird. Die Entladekreise
der Zeitglieder, die parallel zu den Kondensatoren 11, 21, 31, 41 liegen, enthalten
jeweils eine der Glimmlampen 12, 22, 32, 42 sowie jeweils zwei mit einer römischen
Zahl und dem Index Z bzw. T bezeichnete Arbeitswicklungen von je zwei der gepolten
Relais I, II, III, IV. Jedes Zeitglied steht somit gleichzeitig in Auslöseverbindung
mit zwei gepolten Relais. Die Zuordnung ist derart, daß durch die jeweils mit dem
Index T bezeichnete Relaiswicklung das folgende Zeitglied ein- und durch die mit
dem Index Z bezeichneten Wicklungen das zugehörige Zeitglied abgeschaltet wird.
Die Relais I bis IV haben einen Zungenkontakt 15, 25, 35 bzw. 45, der jeweils auf
einen Kontakt t oder z umgeschaltet wird, je nachdem, ob die zugehörige
Wicklung mit dem Index T oder Z erregt wird. Zum Einleiten des Programmablaufs ist
ein Hilfskreis mit einem als Tastschalter ausgebildeten Kontakt 8 und ein Wechselstromrelais
A vorgesehen. Dieses -A hat einen Ruhekontakt a und einen- Arbeitskontakt
ä , durch den der Entladekreis des ersten Zeitgliedes geschlossen werden
kann. Es ist ferner ein Umschalter 9 zur wahlweisen Einstellung von Einzel- oder
Serienpunktbetrieb vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung nach Fig.3 in Verbindung mit
den Einrichtungen nach Fig. 1 und 2 ist wie folgt: Nach Einschalten des Transformators
6 erhält zunächst das Relais K Spannung, da der Zungenkontakt 15 des gepolten Relais
I auf dem Kontakt t liegt. Der Kontakt k (Fig. 2) im Steuerkreis des Magnetventils
5 öffnet, und hierdurch öffnen die Schweißelektroden 3 (Fig. 1), so daß das Schweißgut
zwischen sie eingeschoben werden kann. Durch das Einschalten des Transformators
6 erhält zugleich auch der Kondensator 11 des ersten Zeitgliedes Spannung und lädt
sich auf. Der Stromverlauf dabei ist: Pluspol der Ventilanordnung 7, Kontakt t und
Zungenkontakt 15 des gepolten Relais I, Schutzwiderstand 14, Kondensator 11, Ruhekontakt
a des Wechselstromrelais A, Umschalter 9, Minuspol der @' entilanordnung 7. Die
Aufladung erfolgt verhältnismäßig rasch, da sie nur durch den Schutzwiderstand 14
begrenzt ist.
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Soll nun ein Schweißpunkt ausgelöst werden, so wird der Kontakt 8
geschlossen. Das Wechselstromrelais A spricht an. Sein Kontakt geht aus der Ruhestellung
a in die Arbeitsstellung ci . Dadurch wird der Entladekreis des ersten Zeitgliedes
geschlossen. Die Glimmlampe 12 zündet und die Wicklung IZ des Relais I sowie die
Wicklung IIT des Relais II werden vom Entladestrom durchflossen. Relais I schaltet
auf den Kontakt z um, wodurch Relais K abgeschaltet wird und das Magnetventil 6
(Fig. 2) infolge Schließen des Kontaktes k auslöst und wodurch die Schweißelektroden
3 (Fig. 1) mit einem eingestellten Druck an das Schweißgut 4 gepreßt werden. In
der Stellung z wird zugleich der Kondensator 11 von Restladungen befreit. Durch
die Erregung der Wickhing IIT wird zugleich der zweite Zeitkreis in Ablauf gesetzt,
indem der Zungenkontakt 25 von z auf t gelegt wird, so daß sich der Kondensator
21 aufladen kann.
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Beim zweiten Zeitglied spielt sich nun der gleiche Vorgang ab wie
beim ersten. Sobald dessen Kondensator 21 sich auf die Zündspannung aufgeladen hat;
zündet die Glimmlampe 22. Dadurch wird über die Relaiswicklung IIZ der Zungenkontakt
25 des Relais II in die Restenladestellung auf den Kontakt z zurückgeschaltet und
zugleich das dritte Zeitglied in Ablauf gesetzt, indem der Zungenkontakt 35 des
Relais III durch die Wicklung IIIT von z auf t gebracht wird. Außer dem sich alsdann
aufladenden Kondensator 31 erhält auch das Relais S Spannung; es spricht an, wodurch
sein Kontakt s (Fig. 1) geschlossen wird. Dadurch wird das Ignitronschütz 2 eingeschaltet
und der Schweißstrom setzt ein. Der Schweißstrom fließt so lange, bis nach einer
entsprechenden Aufladung des Kondensators 31 die Glimmlampe 32 zündet. Die in deren
Stromkreis liegende Wicklung IIIZ holt jetzt den Zungenkontakt 35 des Relais III
in die Stellung z zurück. Das Relais S wird stromlos, sein Kontakt s (Fig. 1) fällt
ab, und der Schweißstrom wird unterbrochen.
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Durch das Zünden der Glimmlampe 34 wird zugleich das vierte Zeitglied
in Ablauf gesetzt, indem durch die Wicklung IVT der Zungenkontakt 45 des Relais
IV auf t gebracht wird. Hat die Glimmlampe 42 gezündet, so geht das Relais IV wieder
auf z zurück, und außerdem wird durch die Wicklung IT der Zungenkontakt 15 des Relais
I wieder auf den Kontakt t geschaltet. Infolgedessen erhält Relais
K wieder Spannung, der Ruhekontakt k (Fig. 2) fällt ab, das
Magnetventil
öffnet und damit verschwindet auch die Anpreßkraft der Elektroden 3 (Iiig. 1), so
daß diese ebenfalls öffnen und das Schweißgut 4 freigeben. Damit ist der Schweißvorgang
beendet und das Schweißprogramm wie gewünscht durchgeführt.
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In der gezeichneten Stellung EP des Umschalters 9 kann, solange der
Kontakt 8 geschlossen bleibt, keine weitere Aufladung des Kondensators 11 erfolgen,
da das Relais A indessen den Ladestromkreis des ersten Zeitgliedes unterbricht.
Befindet sich dagegen der Umschalter 19 in der Stellung SP, so ist der Ladekreis
des Kondensators über den Umschalter 9 und den veränderbaren Vorwiderstand 13 geschlossen;
d. h., der gesamte Programmverlauf wird anschließend noch einmal wiederholt. Dies
erfolgt in der Stellung SP des Umschalters 9 so lange, bis der Kontakt 8 wieder
geöffnet wird. Mit Hilfe des veränderbaren Widerstandes 13 läßt sich die Pause zwischen
zwei Programmabläufen in einem gewünschten Bereich beliebig einstellen. Desgleichen
können durch die Widerstände 23, 33, 43 die Eigenzeiten der einzelnen Programmfunktionen
in den gewünschten Bereichen beliebig verändert werden, so daß auch die Vorpreßzeit,
die Schweißzeit und die Nachpreßzeit entsprechend dem gewünschten Schweißprogramm
einstellbar sind.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung mit elektronischen Zeitgliedern in
Verbindung mit je zwei gepolten Relais ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Die Anzahl der einzelnen Programmfunktionen kann an sich beliebig sein.
Beispielsweise kann durch weitere Zeitglieder ein Vorwärmen der Schweißstelle veranlaßt
werden oder auch eine Stufung des Schweißstromes oder der Elektrodenkraft während
verschiedener Zeitabschnitte vorgenommen werden. An Stelle von elektronischen Zeitgliedern
mit Glimmlampen können auch andere elektronische Zeitglieder, beispielsweise solche
mit Stromtoren, verwendet werden.