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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schweißstromquelle für ein Schweißgerät mit an
unterschiedliche Stromnetze anschließbaren, umschaltbaren Eingängen für Steuer-
und Laststromkreise gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Schweißstromquellen
dienen generell zur Erzeugung des für das Schweißen benötigten hohen Stromes.
Die einfachste Form einer Schweißstromquelle ist dabei ein
Schweißtransformator,
wobei moderne Inverterschweißgeräte elektronische
Bauteile aufweisen, welche den Wechselstrom aus dem Stromnetz zunächst in
Gleichstrom umwandeln, um ihn dann gepulst und mit hoher Frequenz über den Transformator
zu übertragen
und anschließend
wieder gleichzurichten und zu glätten.
Dies führt
einerseits zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung des Transformators
und andererseits zu einem verbesserten Wirkungsgrad. Zusätzlich kann
der Schweißstrom
durch die Regelung so beeinflusst werden, dass Funktionen zur Verbesserung
des Schweißens erreicht
werden können.
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Um
moderne Schweißgeräte auch
global einsetzen zu können,
ist es erforderlich, diese an im jeweiligen Lande herrschende Spannungen
der Stromnetze anzupassen. Eine derartige Anpassung wurde dabei
bislang beispielsweise durch ein manuelles Umklemmen über ein
Klemmbrett mit Schraubbolzen und Brücken im Inneren des Schweißgerätes auf
die jeweilige, län derspezifische
Netzeingangsspannung bewerkstelligt. Die Last- und Steuerstromkreise
wurden dabei jeweils einzeln umgeklemmt. Eine alternative Ausführungsform
hierzu ist das Umschalten des Laststromkreises über Schalter auf die jeweilige,
länderspezifische
Netzeingangsspannung sowie ein manuelles Umstecken des Steuerstromkreises über eine
Steckverbindung auf die jeweils herrschende Netzeingangsspannung.
Bei beiden Ausführungsformen
ist jedoch ein getrenntes Umstecken bzw. Umschalten oder Umklemmen
der Steuer-/Laststromkreise erforderlich, was einen nicht zu unterschätzenden
Bedienungsaufwand erfordert und darüber hinaus leicht zu Beschädigungen
des Gerätes
führen
kann, sofern das Umschalten bzw. manuelle Umstecken fehlerhaft erfolgt.
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Aus
der Druckschrift
DE
1 777 902 U ist ein Umschalter bekannt, mit dem elektrische
Geräte wahlweise
an verschiedene Netzspannungen angeschlossen werden können. Der
Umschalter ermöglicht
es, unterschiedliche Primärwicklungen
eines Transformators abzugreifen.
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Ein
regelbarer Schweißtransformator
mit einer Schaltwalze ist aus der Schweizer Patentschrift
CH 200416 bekannt. Die Schaltwalze
ermöglicht
eine Umschaltung von einer ersten auf eine zweite Netzspannung.
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Die
Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, eine verbesserte Ausführungsform einer gattungsgemäßen Schweißstromquelle
anzugeben, welche sich insbesondere leicht an unterschiedliche Netzeingangsspannungen
anpassen lässt.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Steuer-
und Laststromkreise aufweisenden Schweißstromquelle eine Umschalteinrichtung
vorzusehen, welche durch eine gemeinsame Handhabe die Steuer- und
Laststromkreise schaltet. Die Handhabe betätigt dabei erste und zweite
Umschaltmittel, wobei das erste Umschaltmittel den Steuerkreis mit
den Ein gängen
und das zweite Umschaltmittel die Laststromkreise mit den Eingängen umschaltbar
verbinden. Durch diese auf beide Stromkreise, das heißt sowohl
auf den Steuer- als auch auf die Laststromkreise einwirkenden Umschalteinrichtung
bzw. Handhabe ist es möglich, durch
eine einzige Handhabe schnell und einfach die Schweißstromquelle
an die jeweilige länderspezifische
Netzeingangsspannung anzupassen. Insbesondere kann dadurch ein fehlerhaftes
Umstecken bzw. ein fehlerhaftes manuelles Verbinden der Steuerstromkreis
bzw. der Laststromkreise vermieden werden, wodurch die Gefahr einer
Beschädigung
der Schweißstromquelle
bzw. des Schweißgerätes zumindest
reduziert werden kann. Gleichzeitig werden auch an einen Bediener
geringere technische Anforderungen gestellt, so dass auch angelerntes
Personal eine korrekte Anpassung der Schweißstromquelle an die jeweilige,
länderspezifische
Netzeingangsspannung vornehmen kann.
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Zweckmäßig ist
die Umschalteinrichtung dabei so ausgebildet, dass durch deren Betätigung das Schweißgerät an zumindest
zwei unterschiedliche Netzspannungen anschließbar ist. Eine derartige Umschalteinrichtung
erlaubt den Vertrieb des erfindungsgemäßen Schweißgerätes bzw. der erfindungsgemäßen Schweißstromquelle
in baugleicher Ausführungsform
in Ländern
mit unterschiedlichen Netzeingangsspannungen, da eine Anpassung
der Schweißstromquelle
an die jeweilige, länderspezifische
Netzeingangsspannung problemlos vor Ort vorgenommen werden kann.
Dies schafft zum einen eine erweiterte Vertriebsmöglichkeit
und dadurch betriebswirtschaftliche Vorteile und zum anderen eine Reduzierung
der Teilevielfalt, da die erfindungsgemäße Schweißstromquelle in unveränderter
Ausführungsform
in mehrere Länder
lieferbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lösung weist
die Handhabe eine Schutzabdeckung und einen Bajonettverschluss gegen
ein unbeabsichtigtes Betätigen
auf. Prinzipiell wird die Schweißstromquelle in stromlosem
Zustand an die jeweilige, länderspezifische
Netzeingangsspannung durch Betätigen
der gemeinsamen Handhabe angepasst, wodurch ein Betätigen der
Handhabe während
des Schweißvorganges
nicht erforderlich und sogar nicht gewünscht ist. Da ein unbeabsichtigtes
und ungewolltes Betätigen
der Handhabe eine Beschädigung
der Schweißstromquelle
bzw. des Schweißgerätes hervorrufen
kann, ist die Handhabe durch oben genannte Schutzabdeckung und einen Bajonettverschluss
derart geschützt,
dass eine Betätigung
derselben nur gewollt erfolgen kann.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist
das zweite Umschaltmittel Schaltelemente für mehrere Laststromkreise auf,
mit welchen die Laststromkreise entweder parallel oder in Reihe
geschaltet werden können.
Hierdurch ist eine Variation der Stromstärke und damit eine Anpassung
an die jeweilige, länderspezifische
Netzeingangsspannung problemlos möglich, so dass beispielsweise
bei einem Stromnetz mit hoher Spannung und niedriger Stromstärke in einen Strom
mit niedriger Spannung und dafür
hoher Stromstärke
umgewandelt werden kann, wie er beim Schweißen benötigt wird. Gemäß dem ersten
Kirchhoff'schen Satz
ist damit bei einer Parallelschaltung die Summe der Teilströme gleich
dem Gesamtstrom und die Spannung ist in allen Laststromkreisen gleich groß, wogegen
bei einer Reihenschaltung gemäß dem zweiten
Kirchhoff'schen
Satz die Summe der Teilspannung gleich der Gesamtspannung ist, während die
Stromstärke
an allen Stellen der Reihenschaltung gleich groß ist. Somit kann auf einfache Weise
sowohl die Spannung als auch die Stromstärke an die jeweiligen, länderspezifischen
Anforderungen angepasst werden.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei
zeigen, jeweils schematisch,
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1 einen
schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Schweißstromquelle,
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2 eine
Darstellung wie in 1, jedoch bei einer anderen
Stellung von ersten und zweiten Umschaltmitteln.
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Entsprechend
der 1 weist eine erfindungsgemäße Schweißstromquelle 1 für ein nicht dargestelltes
Schweißgerät einen
Steuerstromkreis 2 sowie zwei Laststromkreise 3 und 4 auf.
Die Laststromkreise 3 und 4 werden dabei im Folgenden
als erster Laststromkreis 3 bzw. als zweiter Laststromkreis 4 bezeichnet.
Zum Betrieb der Schweißstromquelle 1 sind
insgesamt drei Phasen vorgesehen L1, L2 und L3, wovon die beiden
Phasen L1 und L2 zum Steuerstromkreis 2 führen, während sowohl
die beiden Phasen L1 und L2 als auch die Phase L3 zu einem den beiden
Laststromkreisen 3 und 4 vorgeschalteten Gleichrichter 5 führen. Der
Steuerstromkreis 2 ist zur Stromversorgung von evtl. Steuerelementen
vorgesehen, während
die beiden Laststromkreise 3 und 4 die eigentliche
Stromlast beim Schweißvorgang
tragen.
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Da
nun unterschiedliche Länder
jeweils länderspezifische
Netzeingangsspannungen aufweisen, ist es wünschenswert, die Schweißstromquelle 1 möglichst
einfach und schnell an die jeweilige, länderspezifische Netzeingangsspannung
anpassen zu können.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass eine Umschalteinrichtung 6 vorgesehen ist,
welche simultan und durch eine gemeinsame Handhabe 7 betätigbare
erste und zweite Umschaltmittel 8 und 9 aufweist.
Das erste Umschaltmittel 8 verbindet den Steuerstromkreis 2 mit
den Eingängen bzw.
den beiden Phasen L1 und L2, während
das zweite Umschaltmittel 9 die Laststromkreise 3 und/oder 4 mit
dem Gleichrichter 5 bzw. über diesen mit den Eingängen, das
heißt
den Phasen L1, L2 und L3 verbindet. Hierdurch wird erreicht, dass
je nach Stellung der Umschaltmittel 8, 9 die Schweißstromquelle 1 einfach
und schnell an die jeweilige, länderspezifische
Netzeingangsspannung angepasst werden kann.
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Das
erste Umschaltmittel 8 weist zumindest zwei Umschaltelemente 10, 10', beispielsweise Schalter,
auf, welche über
die Handhabe 7 zumindest einzeln geschlossen werden können, und
welche in geschlossenem Zustand jeweils eine unterschiedliche Anzahl
von Primärwicklungen
eines Transformators 12 im Steuerstromkreis 2 bestromen.
Wird beispielsweise das Umschaltelement 10' geschlossen, während die übrigen Umschaltelemente 10, 10'' und 10''' offen sind,
so wird die Primärwicklung 11 durch die
beiden Leitungen 14 und 14'' bestromt.
Ist dagegen lediglich das Umschaltelement 10'' geschlossen, so
wird die Primärwicklung 11 über die
beiden Leitungen 14 und 14'' bestromt
(vgl. 2), wodurch deutlich mehr Wicklungen bestromt
werden als dies bei einem Schließen des Umschaltelementes 10' erfolgt. Die
meisten Primärwicklungen 11 werden
bestromt, sofern lediglich das Umschaltelement 10'' geschlossen ist.
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Wie
der 1 weiter zu entnehmen ist, ist das zweite Umschaltmittel 9 zwischen
den beiden Laststromkreisen 3 und 4 und dem Gleichrichter 5 angeordnet,
während
das erste Umschaltmittel 8 vor dem Gleichrichter 5 mit
dem Stromnetz verbunden ist. Ebenso wie das erste Umschaltmittel 8 weist
auch das zweite Umschaltmittel 9 Schaltelemente 13, 13' und 13'' für mehrere, hier zwei, Laststromkreise 3, 4 auf,
so dass die Laststromkreise 3, 4 entweder parallel
oder in Reihe geschaltet werden können.
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Im
Folgenden soll nun kurz erläutert
werden, wie durch eine unterschiedliche Stellung der Schaltelemente 13, 13' und 13'' des zweiten Umschaltmittels 9 die
beiden Laststromkreise 3 und 4 entweder in Reihe
oder parallel geschaltet werden können. Ist beispielsweise lediglich
das Schaltelement 13 geschlossen, während die anderen beiden Schaltelemente 13' und 13'' des zweiten Umschaltmittels 9 geöffnet sind,
so erfolgt eine Bestromung des ersten Laststromkreises 3 über die
beiden Leitungen 15 und 15'. Eine Bestromung des zweiten Laststromkreises 4 erfolgt
dabei nicht.
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Ist
hingegen lediglich das Schaltelement 13' geschlossen, so erfolgt eine Bestromung
der in Reihe geschalteten Laststromkreise 3 und 4,
wie dies in 2 dargestellt ist. Demgegenüber ist
bei einem lediglich geschlossenen Schaltelement 13'' nur der zweite Laststromkreis 4 bestromt.
Eine Parallelschaltung kann somit erreicht werden, wenn die Schaltelemente 13 und 13'' geschlossen sind. Ein geschlossener
Zustand aller drei Schaltelemente 13, 13' und 13'' ist dabei konstruktiv ausgeschlossen,
da hierdurch ein Kurzschluss erfolgen würde. Durch die unterschiedlichen
Schalterstellungen der Schaltelemente 13, 13' und 13'' kann somit Einfluss auf die in
den Laststromkreisen 3 und 4 herrschende Stromstärke genommen
werden, so dass die Schweißstromquelle 1 je
nach Schalterstellung der Schaltelemente 13, 13' und 13'' an unterschiedliche, länderspezifische
Netzeingangsspannungen angepasst werden kann.
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Wie
oben erwähnt,
findet eine Anpassung der im Steuerstromkreis 2 herrschenden
Spannung bzw. Stromstärke über die
Umschaltelemente 10 bis 10''' im ersten Umschaltmittel 8,
statt wobei sowohl das erste Umschaltmittel 8 als auch
das zweite Umschaltmittel 9 erfindungsgemäß durch
eine gemeinsame Handhabe 7 betätigt werden. Hierbei ist denkbar,
dass vor dem Beginn des Schweißprozesses bzw.
vor dem Anschluss der Schweißstromquelle 1 an
eine Stromnetz die jeweilige Netzeingangsspannung mit der Handhabe 7 eingestellt
wird, wodurch sich selbständig
durch die entsprechenden Schalterstellungen der Schaltelemente 13 und 13' und 13'' die erforderliche Stromstärke bzw.
Spannung in den beiden Laststromkreisen 3 und 4 ergibt.
Ein separates und dadurch aufwändiges
und fehleranfälliges Umstecken
der einzelnen Schaltelemente 10 bzw. 13 getrennt
voneinander kann dadurch entfallen.
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Die
Umschalteinrichtung 6 ist dabei so ausgebildet, dass durch
deren Betätigung
durch die Handhabe 7 das Schweißgerät an zumindest zwei unterschiedliche
Netzspannungen anschließ bar
ist. Denkbar ist je nach Anzahl der Umschaltelemente 10 bzw.
der Schaltelemente 13 im ersten Schaltmittel 8 bzw.
im zweiten Schaltmittel 9 auch eine Anpassung an mehr als
zwei unterschiedliche Netzspannungen.
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Um
während
des Schweißvorganges
ein unbeabsichtigtes Betätigen
der Handhabe 7 vermeiden zu können, weist die Handhabe 7 eine
nicht gezeigte Schutzabdeckung und einen Bajonettverschluss auf, die
einen ungewollten Zugriff und dadurch eine ungewollte Betätigung verhindern.
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Zusammenfassend
lassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung wie folgt
charakterisieren:
Die Erfindung sieht bei einer Schweißstromquelle 1 eine
Umschalteinrichtung 6 vor, welche eine auf erste Schaltmittel 8 und
auf zweite Schaltmittel 9 gemeinsam einwirkende Handhabe 7 aufweist.
Hierdurch lässt
sich die Schweißstromquelle 1 bezüglich der
im Steuerstromkreis 2 bzw. in den Laststromkreisen 3 und 4 erforderlichen
Spannung bzw. Stromstärke
einfach und schnell einstellen. Durch eine Zwangskopplung zwischen
dem ersten Umschaltmittel 8 und dem zweiten Umschaltmittel 9 kann
ein separates und fehlerhaftes Verbinden der einzelnen Umschaltelemente 10 bzw.
Schaltelemente 13 verhindert werden.