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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schweißgerät mit einer Stromquelle und einem dieser zugeordneten Leistungsteil (2), welcher einen mit einem Versorgungsteiltransformator versehenen, zum Speisen eines Schweißprozesses mit elektrischer Energie ausgebildeten Versorgungsteil aufweist, und mit einem zum Unterstützen von Zündvorgängen beim Schweißprozess ausgebildeten Zündteil mit einem Zündteiltransformator, der auf einem Wickelkern primärseitig eine mit einem Primärzündstrom über ein Ansteuerteil beaufschlagbare Primärzündwicklungsanordnung und sekundärseitig eine Sekundärzündwicklungsanordnung trägt.
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Ein Schweißgerät dieser Art ist in der
DE 196 12 319 A1 gezeigt. Dieses umfasst einen Übertrager mit einer Primärspule und einer Sekundärspule, die jeweils in einander benachbarten Bereichen eines Eisenkerns angeordnet sind, wobei die Primärspule an eine Energiequelle und ein Verbraucher an die Sekundärquelle angeschlossen sind und die Sekundärspule von mehreren Eisenkernen und/oder einem gemeinsamen Eisenkern mehrerer Eisenkerne durchsetzt ist. Eine Ausführung besteht dabei darin, dass an einem weiteren Schenkel der Eisenkerne eine weitere Primärwicklung angeschlossen ist.
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Ein weiteres Schweißgerät ist in der
DE 40 06 201 C1 angegeben. Bei diesem bekannten Schweißgerät ist eine getaktete Stromquelle und ein Hochspannungs-Zündteil vorhanden, wobei eine Drossel auch als Zündübertrager für den Zündteil verwendet wird und dazu neben einem Kern aus Trafoflächen auch einen Ferritkern beinhaltet. Der so gebildete Zündteiltransformator hat zwar Vorteile für die Funktionsweise, ist aber relativ aufwändig.
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In der
EP 1 142 664 A2 sind Ausführungen zur Steuerung des Zündablaufs beim Lichtbogenschweißen gemacht.
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Die
DE 196 02 876 C2 zeigt ein Beispiel für eine Stromquelle mit einem Versorgungsteil, der einen Versorgungsteiltransformator umfasst, auf dessen Sekundärseite die Energie für den Schweißprozess entnommen wird.
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In der
DE 195 17 875 A1 ist ein Schweißgerät mit einem primärseitig wechselweise getakteten Stromwandler gezeigt, der sekundärseitig mindestens einen Strompfad zur Versorgung einer Schweißelektrode speist.
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Allgemein weisen Zündgeräte bzw. Zündteile von Schweißgeräten zum Übersetzen der Zündspannung eine auf einem Primärschenkel aufgenommene Primärzündwicklung und eine auf einem Sekundärschenkel aufgenommene Sekundärzündwicklung, wobei der gesamte Magnetfluss beide Wicklungen durchströmt. Zündteile mit einem so aufgebauten Zündteiltransformator sind seit Jahrzehnten üblich und erprobt. Dabei bildet der Zündteiltransformator ein aufwendiges Bauteil.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schweißgerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, das einen Zündteil mit einem weniger aufwendigen Aufbau besitzt.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Wickelkern des Zündteiltransformators außer mindestens einem die Sekundärzündwicklungsanordnung tragenden Sekundärschenkel mindestens zwei mit diesem magnetflussleitend verbundene Primärschenkel aufweist, die getrennte Primärzündwicklungen der Primärzündwicklungsanordnung aufnehmen, wobei der Primärzündstrom den mindestens zwei Primärzündwicklungen zugeführt ist.
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Mit diesen Maßnahmen wird die primärseitige Magnetflusserzeugung auf mindestens zwei Primärschenkel aufgeteilt und der erzeugte Magnetfluss addiert sich in dem Sekundärschenkel bzw. bei mehreren Sekundärschenkeln in diesen. Die Primärschenkel bilden mehrere magnetische Quellen, während der oder die Sekundärschenkel eine magnetische Senke bilden. Ein wesentlicher Vorteil der Ausgestaltung des Wickelkerns mit mehreren Primärschenkeln mit jeweils zugeordneten Primärzündwicklungen ist, dass im Vergleich zu einem bisherigen Standard-Zündteiltransformator (Zündgerätetransformator) bei gleichem Übersetzungsverhältnis sekundärseitig weniger Wicklungen benötigt werden. Damit wird auch weniger Kupfer benötigt, wodurch wiederum weniger ohmsche Verluste auftreten und ein kleinerer Bauraum sowie geringeres Gewicht erreicht werden können.
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Dabei ist vorgesehen, dass der Ansteuerteil mehrere Ansteuerglieder aufweist, über die der Primärzündstrom gesteuert zuführbar ist. Somit lässt sich der Primärzündstrom den Primärzündwicklungen unterschiedlich gesteuert zuführen, beispielsweise getaktet und/oder in unterschiedlicher Stromrichtung, wobei die Ansteuerglieder als elektronisch ansteuerbare Schaltglieder ausgebildet und in geeigneter Weise in dem oder mehreren Strompfaden der zu den Primärzündwicklungen führenden Verbindungsleitung(en) angeordnet sind. Beispielsweise kann die Ausgestaltung des Ansteuerteils so getroffen sein, dass Primärzündströme den jeweiligen Primärzündwicklungen gleichzeitig oder zeitlich versetzt, beispielsweise auch gepulst in vorgegebenen Zeitabständen und/oder in Abstimmung auf Strompulse eines Versorgungsteils gesteuert zugeführt werden. Die Ausbildung des Ansteuerteils und/oder der Primärschenkel mit den Primärzündwicklungen kann auch so vorgenommen sein, dass unterschiedlich hohe Teil-Primärzündströme erzeugt werden. Mit den genannten Maßnahmen ergeben sich vielfältige vorteilhafte Beeinflussungsmöglichkeiten bzw. Abstimmungsmöglichkeiten für verschiedene Anforderungen aus dem Schweißprozess und zur Unterstützung der Zündvorgänge.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht in diesem Zusammenhang darin, dass der bzw. die Primärzündströme mittels des Ansteuerteils bzw. über die Ansteuerglieder den Primärzündwicklungen getaktet zuführbar ist/sind.
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Weitere Vorteile ergeben sich durch die Ausbildung, dass der oder die Primärzündströme mittels des Ansteuerteils in der Stromrichtung umkehrbar sind.
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Verschiedene Ausführungsvarianten zum Erzielen zueinander umgekehrter Stromrichtungen in zwei Primärwicklungen bestehen darin, dass die Umkehrung der Stromrichtung durch zueinander umgekehrten Wickelsinn betreffender Primärwicklungen oder durch Anordnung der Ansteuerglieder in Vollbrückenschaltung bewirkt ist.
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Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass auf mindestens einem Primärschenkel mindestens zwei Primärzündwicklungen angeordnet sind, denen mittels des Ansteuerteils getrennte Primärzündströme in gleicher oder umgekehrter Stromrichtung zuführbar sind. In Verbindung mit dem Ansteuerteil und entsprechend in den Strompfaden liegenden Ansteuergliedern, insbesondere Schaltgliedern (Ein-AusSchalter bzw. Umschalter) werden auch dadurch vielfältige Steuerungsmöglichkeiten für den Zündstrom bzw. die Zündspannung gegeben.
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Ist vorgesehen, dass der Ansteuerteil (22) eine einstellbare Spannungsquelle (U) aufweist, so können sekundärseitig im Schweißkreis bzw. Sekundärkreis unterschiedliche Spannungen für die Zündfunktion vorgegeben werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Prinzipschaltbild zur Einbindung eines Zündteils (Zündgeräts) in ein Schweißgerät gemäß dem Stand der Technik,
- 2 ein Prinzipschaltbild zur Einbindung eines Zündteils mit einem Zündteiltransformator in ein Schweißgerät gemäß der Erfindung und
- 3A, 3B und 3C verschiedene Ausführungsbeispiele zum Aufbauprinzip eines Zündteiltransformators.
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1 zeigt ein prinzipielles Schaltbild zur Einbindung eines Zündteils 20 in ein Schweißgerät nach dem Stand der Technik. Das Schweißgerät weist eine Schweißstromquelle mit einem Leistungsteil 2 auf, welches einen Versorgungsteil 10 mit einem Versorgungsteiltransformator 11 umfasst, dem primärseitig über einen zugeordneten (nicht näher gezeigten) Schaltungsteil eine Primärspannung Upri bzw. ein Primärstrom Ipri zugeführt wird und der sekundärseitig einen Schweißkreis mit Schweißenergie versorgt. Der Zündteil 20 liegt am Schweißkreis und dient zur Unterstützung des Schweißprozesses durch hochfrequente Zündimpulse während einer anfänglichen Zündung und/oder Wiederzündung, wobei der Zündteiltransformator 21 entsprechend seinem Übersetzungsverhältnis (beispielsweise 1 zu 16) die Zündspannung entsprechend transformiert und im Schweißkreis überlagert, insbesondere addiert. Die primärseitige Zündteilspannung bzw. der primärseitige Zündteilstrom wird über ein Ansteuerteil 22 mit mindestens einem Ansteuerglied 220 zugeführt, wobei der Zündteil-transformator 21 die primärseitige Zündspannung Upriz entsprechend seinem Übersetzungsverhältnis auf die sekundärseitige Zündspannung im Schweißkreis übersetzt.
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Bei dem in 2 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel kann der (nicht detailliert gezeigte) Versorgungsteil 10 mit dem Versorgungsteiltransformator beispielhaft entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ausgeführt sein. Der Zündteil 20 hingegen ist anders aufgebaut, insbesondere ist der Zündteiltransformator 21 anders ausgestaltet und über anders ausgelegte Anschlusselemente mit dem Ansteuerteil 22 verbunden, welches zur Ansteuerung des Zündteiltransformators 21 ebenfalls gegenüber dem Stand der Technik unterschiedlich aufgebaut ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Ansteuerteil 22 primärseitig eine einstellbare Spannungsquelle U für die Zündteilspannung Upriz auf, wonach sich sekundärseitig vorteilhaft unterschiedliche Spannungen einstellen lassen, z. B. auch um ein Wiederzünden bei AC-Betrieb günstig zu beeinflussen.
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Der Zündteiltransformator 21 weist einen Wickelkern 210 mit mehreren, und zwar bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Primärschenkeln a, b auf, die einstückig magnetflussleitend mit einem Sekundärschenkel E verbunden sind. Der erste Primärschenkel a trägt eine erste Primärwicklung 211, die parallel zu einer auf dem zweiten Primärschenkel b getragenen zweiten Primärwicklung 212 liegt. Die so aufgeteilte gesamte Primärwicklung mit den zwei parallel liegenden Primärwicklungen a, b werden von einem dem Primärzündstrom (Ipriz) entsprechenden Strom I1 durchflossen, welcher über ein in dem betreffenden Strompfad liegendes Ansteuerglieds 220 gepulst bzw. getaktet (insbesondere hochfrequent) zugeführt wird. Außerdem ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf dem ersten Primärschenkel a eine dritte Primärwicklung 213 und auf dem zweiten Primärschenkel b eine vierte Primärwicklung 214 aufgebracht, wobei die dritte und vierte Primärwicklung 213, 214 einen zu der ersten und zweiten Primärwicklung 211, 212 entgegengesetzten Wickelsinn aufweisen, so dass über einen zugeordneten zweiten Strompfad ein dem Primärzündstrom Ipriz entsprechender Strom I2 durch die dritte und vierte Primärwicklung 213, 214 entgegengesetzt zu der ersten und zweiten Primärwicklung 211, 212 durchführbar ist. Die beiden Ströme I1, I2 sind getrennt über das Ansteuerglied 220 und ein in dem zweiten Strompfad liegendes weiteres Ansteuerglied 221 in Form von Schaltgliedern steuerbar. Auf dem Sekundärschenkel E ist die Sekundärwicklungsanordnung 215 mit einer Sekundärwicklung aufgebracht. Zum Bewirken einer umgekehrten Stromrichtung in der ersten und zweiten Primärwicklung 211, 212 gegenüber der dritten und vierten Primärwicklung 213, 214 ist auch eine Vollbrückenschaltung mit entsprechend der gewünschten Stromrichtung angesteuerten Schaltglieden möglich.
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Fließt der Primärzündstrom Ipriz als Strom I1 durch die erste und zweite Primärwicklung 211, 212, addieren sich die Magnetflüsse der beiden Primärschenkel a, b in dem Sekundärschenkel E, so dass sich die Windungszahl der Sekundärwicklung im Vergleich zu einem Wickelkern 210 mit nur einem Primärschenkel und einer Primärwicklung halbiert. Die Ausbildung des Zündteiltransformators 21 nach 2 erfordert somit weniger Windungen und damit weniger Kupfer, wodurch auch geringere ohmsche Verluste und ein kleinerer Bauraum mit geringerem Gewicht erreicht werden.
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Über die Ansteuerglieder 220, 221, die über den Ansteuerteil 22 geeignet gesteuert werden können, lassen sich unterschiedliche gepulste Ströme erzeugen. Auch andere Anordnungen von Ansteuergliedern als in 2 gezeigt, sind möglich, so dass sich vielfältige unterschiedliche Zündströme erreichen lassen. Beispielsweise können die erste und die zweite Primärwicklung 211, 212 durch Einfügen weiterer Schaltglieder und Ausbildung von Strompfaden getrennt mit Strom beaufschlagt werden und/oder die Stromrichtung kann durch entsprechende Anordnung von Ansteuergliedern z. B. in dem Strompfad zu der ersten und der zweiten Primärwicklung 211, 212 bzw. der dritten und vierten Primärwicklung 213, 214 in die entgegengesetzte Richtung umgesteuert werden, falls eine derartige Ausbildung zum Variieren von Zündvorgängen vorteilhaft sein sollte.
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Die 3A, 3B und 3C zeigen beispielhaft verschiedene Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Zündteiltransformatoren mit jeweils mehreren Primärschenkeln. Der Ansteuerteil 22 mit den Ansteuergliedern 220, 221 (und ggf. weiteren) wird der jeweiligen Ausgestaltung des Zündteiltransformators entsprechend angepasst. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3A sind zwei Primärschenkel a, b mit jeweils einer Primärwicklung 211, 212 vorhanden, die z. B. entsprechend 2 in den Zündteil 20 eingebunden sein können, wobei lediglich ein Strompfad entweder für den Primärstrom I1 oder den Primärstrom I2 vorgesehen ist. Denkbar wären auch getrennte Strompfade durch die beiden Primärwicklungen, die getrennt steuerbar sind, z. B. mit gleichzeitig beaufschlagten Strompulsen oder zeitlich versetzten Strompulsen oder mehr oder weniger langen Strompulsen, wobei die Pulsdauern in beiden Primärwicklungen 201, 202 unterschiedlich lang sein können und/oder beide Ströme I1, I2 unterschiedliche Stärke haben können.
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3B zeigt einen Aufbau mit z. B. gleichem Wickelkern 210 wie in 3A, wobei jedoch auf den beiden Primärschenkeln entsprechend 2 eine erste und zweite Primärwicklung 211, 212 bzw. eine dritte und vierte Primärwicklung 213, 214 aufgebracht sind und der Sekundärschenkel E die Sekundärwicklungsanordnung 215 mit einer Sekundärwicklung trägt. Auch hierbei lassen sich über entsprechende Ansteuerglieder 220, 221, insbesondere elektronisch gesteuerte Schaltglieder, unterschiedliche Zündströme erzeugen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3C sind beispielhaft vier Primärschenkel a, b, c, d und ein Sekundärschenkel E vorgesehen, wobei auf den Primärschenkeln a, b, c, d jeweils eine Primärwicklung und auf dem Sekundärschenkel E die Sekundärwicklungsanordnung mit einer Sekundärwicklung aufgebracht sind. Für die Ansteuerung ist der Ansteuerteil 22 mit den Ansteuergliedern entsprechend ausgebildet. Mit einer solchen Anordnung lässt sich die Windungszahl der Sekundärwicklung oder umgekehrt der Primärwicklungen ebenfalls entsprechend reduzieren, wobei sich die Magnetflüsse der Primärschenkel in dem Sekundärschenkel addieren und somit die Windungszahl gegenüber einem Wicklungskern mit zwei Primärschenkeln entsprechend weiter reduziert werden kann.
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In entsprechender Weise sind weitere Varianten des Zündteiltransformators 21 und seiner Ansteuerung denkbar.
