DE1113274B

DE1113274B - Abbrenn-Stumpfschweissmaschine mit Leonard-Antrieb fuer den beweglichen Spannschlitten

Info

Publication number: DE1113274B
Application number: DES68619A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Hermann Goetz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-05-21
Filing date: 1960-05-21
Publication date: 1961-08-31
Also published as: CH391131A

Description

Abbrenn-Stumpfschweißmaschine mit Leonard-Antrieb für den beweglichen Spannschlitten Die Erfindung bezieht sich auf eine Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweißmaschine mit Antrieb des beweglichen Spannschlittens durch einen Leonard-Satz. Bei bekannten derartigen Einrichtungen wird ein Gleichstrommotor verwendet, dessen Anker bei den relativ kleinen Geschwindigkeiten, die zum Vorwärmen und Abbrennen erforderlich sind, mit einer kleinen Spannung und für die Stauchbewegung mit einer großen Spannung gespeist wird, um die erforderliche hohe Stauchgeschwindigkeit und Stauchkraft zu erzielen. Die Ankerspannungen für den Schlittenantriebsmotor werden einem Leonard-Generator entnommen, dessen Erregung in entsprechender Weise geändert wird.
Der gewünschte Regelbereich des Leonard-Generators ist jedoch sehr hoch - erwünscht ist etwa 1:100 -, so daß sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Spannungsstabilität im Bereich der kleinsten Ankerspannung ergeben. Die Änderung der Generatorspannung soll möglichst rasch erfolgen, weshalb kleine Zeitkonstanten der Erregerkreise erforderlich sind, die wiederum verhältnismäßig hohe Erregerspannungen in Verbindung mit großen ohmschen Widerständen im Erregerkreis der Maschine bedingen.
Für dieselelektrische Lokomotiven ist schon bekannt, mit zwei Steuergeneratoren zu fahren, die einzeln regelbar und einander zu- oder gegenschaltbar sind. Hier wird jedoch eine kontinuierliche Regelung über einen weiten Zugkraft- und Geschwindigkeitsbereich angestrebt, während es sich bei Abbrenn-Stumpfschweißmaschinen darum handelt, vor allem zwei sehr unterschiedliche Arbeitsphasen zu regeln und feinfühlig zu steuern.
Die Erfindung erfüllt diese extremen Anforderungen. Sie besteht darin, daß zur Speisung des Gleichstrom-Antriebsmotors in an sich bekannter Weise zwei Leonard-Generatoren mit einstellbaren Erregungen dienen und daß die Generatoren für den Vorwärm- und Abbrennvorgang gegeneinander und für den Stauchvorgang in Reihe schaltbar sind, wobei der Antriebsmotor für den Vorwärmvorgang durch Erregung eines der beiden Generatoren oder durch gegensinnige Erregung beider Generatoren umsteuerbar ist und wobei der Antriebsmotor weiterhin während des Vorwärmvorganges in seiner Drehzahl durch im Erregerkreis eines oder beider Generatoren vorhandene, an sich bekannte Mittel willkürlich beeinflußbar - insbesondere auf für beide Drehrichtungen verschiedene Werte einstellbar oder einregelbar - 5 ist und wobei der Antriebsmotor schließlich während des Abbrennvorganges in seiner Drehzahl durch an sich bekannte Mittel im Erregerkreis eines oder beider Generatoren willkürlich, insbesondere in an sich bekannter Weise mit dem Schweißstrom als Führungsgröße, regelbar und steuerbar ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß bei Reihenschaltung der beiden Leonard-Generatoren in den Ankerkreis des Schlittenantriebsmotors ein vorzugsweise einstellbarer und/oder regelbarer ohmscher Widerstand eingeschaltet ist.
Es ist zweckmäßig, wenn im Ankerstromkreis des Schlittenantriebsmotors Mittel zum Ausschalten des Ankerstromes und zur Kurzschlußbremsung des Motors vorgesehen sind und wenn das Leonard-Aggregat in an sich bekannter Weise mit Schwungradpufferung versehen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Sie zeigt ein Prinzip-Schaltbild für den Schlittenantriebsmotor und zwei den Motor speisende Leonard-Generatoren.
Mit 1 ist ein Gleichstrommotor für den Antrieb des Schlittens einer Abbrenn-Stumpfschweißmaschine bezeichnet. Er hat eine Erregerwicklung 11, die aus einer nicht weiter dargestellten Gleichstromquelle gespeist wird. 2 und 3 sind zwei Leonard-Generatoren, die in üblicher Weise von einem Drehstrommotor 4 angetrieben werden und auf den Motor 1 arbeiten. Die beiden Generatoren haben Erregerwicklungen 21 und 31, die über Widerstände 22, 23, 32 und 33 oder sonstige Regel- und/oder Stelleinrichtungen aus einer Gleichstromquelle gespeist werden. Die Erregerwicklungen 21 und 31 können auch in zwei oder mehrere getrennte Erregerwicklungen je Maschine unterteilt sein, wenn es für die jeweils angewendete Steuer- oder Regelanordnung vorteilhaft oder erforderlich ist. 5 ist eine Umschalteinrichtung; durch die die Generatoren 2 und 3 gegeneinander-oder hintereinandergeschaltet werden können. Die Erregungen 21 und. 31 der Generatoren 2 und 3 können mittels eines Umschalters 6 gegensinnig geändert werden. An den Umschalter 5 -ist ein Widerstand 7 angeschlossen, der nur bei der Reihenschaltung der beiden Generatoren 2 und 3 zur Wirkung kommt. Er hat die Aufgabe, den Ankerstrom des Antriebsmotors 1 beim Stauchen auf den gewünschten Wert zu begrenzen und außerdem die Zeitkonstante des Motorankerkreises herabzusetzen. In den Ankerkreis des Motors 1 ist eine Vorrichtung 8 zum Unterbrechen des Ankerstromes eingebaut, die auch mit der Umschaltvorrichtung 5 kombiniert sein oder in Zusammenhang mit dieser z. B. zu deren Entlastung dienen kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist 8 als Umschalter ausgebildet und dient zur Bremsung des Motors über den vorzugsweise einstellbaren Widerstand 81. Vorzugsweise wird er mit einer nicht dargestellten, auch als Haltebremse wirkenden mechanischen Bremse zusammenarbeiten.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Zum Vorwärmen wird durch die Widerstände 22, 23, 32 und 33 eine bestimmte Drehzahl des Motors eingestellt, und je nach der Stellung des Umschalters 6 wird bei passender Einstellung der Widerstände die Polarität des einen oder des anderen der beiden Generatoren 2 und 3 für die Drehrichtung des Motors 1 bestimmend sein. Der Umschalter 6 kann in bekannter Weise abhängig vom Schweißstrom oder abhängig von der Berührungskraft der beiden Werkstückstimen oder abhängig von irgendeiner anderen passenden Größe gesteuert werden. Als Umschalter können vorteilhafterweise Schalttransistoren in bekannter Anordnung verwendet werden. In den Erregerkreisen können noch weitere Mittel vorgesehen sein, die den zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl beeinflussen, z. B. auf einem bestimmten, gegebenenfalls für beide Drehrichtungen verschiedenen Wert konstant halten. Die Spannungen der beiden Generatoren 2 und 3 können beispielsweise auch so eingestellt werden, daß in der Mittelstellung des Umschalters 6 der Schlittenmotor 1 abgebremst wird, bevor er umgesteuert wird. Dabei können Einrichtungen verwendet werden, die derart wirken, daß der Schaltzustand, der der Mittelstellung der Umschalteinrichtung 6 entspricht, eine bestimmte, vorzugsweise einstellbare Zeit aufrechterhalten bleibt.
Zum Abbrennen wird häufig eine von der zum Vorwärmen eingestellten Geschwindigkeit abweichende, zeitlich unveränderliche oder nach einem Programm oder von einer bestimmten Führungsgröße abhängige veränderliche Geschwindigkeit gefordert, die durch Änderung der Erregung eines Generators oder beider Generatoren in einfacher Weise geregelt oder gesteuert werden kann. Einzelheiten dieser Regel- oder Steuereinrichtungen sind in dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt, da sie nicht Gegenstand der Erfindung sind.
Zur Einleitung des Stauchens werden durch den Umschalter 5 die Generatoren 2 und 3 in Reihe auf den Motor 1 geschaltet. Im einfachsten Falle kann der Umschalter 5 ein Umschaltschütz sein. Däs Schütz kann beispielsweise abhängig vom Schlittenweg gesteuert werden. Es sind aber auch andere Ausführungen des Umschalters möglich. Statt eines Umschaltschützes kann auch eine elektronische Schalteinrichtung- verwendet werden. Das Stauchen wird beendet durch Abschalten und unter Umständen Abbremsen des Motors 1 durch den Schalter bzw. Umschalter B.
Die Erfindung bietet folgende Vorteile: Der Spannungsregelbereich für die Leonard-Generatoren kann so klein gehalten werden, daß dieser ohne besondere Maßnahmen in den stabilen Regelbereich der Maschinen fällt. Der Schlittenantriebsmotor kann während des Vorwärmens durch entgegengesetzte Feldänderung der beiden Generatoren reversiert werden, wobei die Feldänderung jedes der beiden Generatoren gering ist, so daß eine sehr hohe Änderungsgeschwindigkeit der Speisespannung des Motors erzielt wird.
Unter Umständen ist für den Vorwärm- und Abbrennvorgang eine bestimmte Geschwindigkeitssteuerung oder auch -regelurig erforderlich, die sich dann leicht im stabilen Spannungsbereich der Generatoren durch entsprechende Beeinflussung der Erregung eines der beiden Generatoren abspielen kann.
Für die Erzeugung der Stauchgeschwindigkeit werden die beiden Generatoren in Reihe geschaltet. Der Stromanstieg im Motor hängt dabei zeitlich nur von der Zeitkonstante der Hauptstromkreise der Generatoren und des Motors und nicht von den großen Zeitkonstanten einer Erregerwicklung ab.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweißmaschine mit Antrieb des beweglichen Spannschlittens durch einen Leonard-Satz, gekennzeichnet dadurch, daß zur Speisung des Gleichstrom-Antriebsmotors(1) in an sich bekannter Weise zwei Leonard-Generatoren (2 und 3) mit einstellbaren Erregungen (21, 22, 23 bzw. 31, 32, 33) dienen und daß die Generatoren (2 und 3) für den Vorwärm- und Abbrennvorgang gegeneinander und für den Stauchvorgang in Reihe schaltbar sind, wobei der Antriebsmotor (1) für den Vorwärmvorgang durch Erregung eines der beiden Generatoren (2 und 3) oder durch gegensinnige Erregung beider Generatoren (2 und 3) umsteuerbar ist, und wobei der Antriebsmotor (1) weiterhin während des Vorwärmvorganges in seiner Drehzahl durch im Erregerkreis eines oder beider Generatoren (2, 3) vorhandene, an sich bekannte Mittel (21, 22, 23 bzw. 31, 32, 33 und 6) willkürlich beeinflußbar - insbesondere auf für beide Drehrichtungen verschiedene Werte einstellbar oder einregelbar - ist und wobei der Antriebsmotor (1) schließlich während des Abbrennvorganges in seiner Drehzahl durch an sich bekannte Mittel (21, 22, 23 bzw. 31, 32, 33 und 6) im Erregerkreis eines oder beider Generatoren (2, 3) willkürlich, insbesondere in an sich bekannter Weise mit dem Schweißstrom als Führungsgröße, regelbar und steuerbar ist. -2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Reihenschaltung der beiden - Leonard-Generatoren (2, 3) in den Ankerkreis des Schlittenantriebsmotors (1) ein vorzugsweise einstellbarer und/oder regelbarer ohmscher Widerstand (7) eingeschaltet ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Ankerstromkreis des Schlittenantriebsmotors (1) Mittel (8, 81) zum Ausschalten des Ankerstromes und zur Kurzschlußbremsung des Motors vorgesehen sind. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leonard-Aggregat in an sich bekannter Weise mit Schwungradpufferung versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 620 303, 767 981, 693189; französische Patentschrift Nr. 1207 474.