DE1254268B - Schaltungsanordnung fuer das Lichtbogenschweissen durch elektrische Speicherentladung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.;

B 23 k

Deutsche KL: 21h-30/20

Nummer: 1254 268

Aktenzeichen: N 22138 VIII d/21h

Anmeldetag: 26. September 1962

Auslegetag: 16. November 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für das Lichtbogenschweißen durch elektrische Speicherentladung mit einer Lichtbogenstrecke, mit einem Schweißstrom-Speicherkreis, dessen Energiespeicher auf einer unterhalb der Zündspannung der Lichtbogenstrecke befindlichen Spannung liegen, und mit einem hochfrequente Hochspannungssignale erzeugenden Zündlichtbogen-Speicherkreis.

Es ist häufig erwünscht, einen Körper gerade so weit zu erhitzen, daß nur eine vorbestimmte Menge des in ihm enthaltenen Metalls schmilzt. Das geschmolzene Metall kann dazu verwendet werden, zwei Teile miteinander zu verschmelzen oder nach dem Abkühlen eine glatte, abgerundete Oberfläche zu bilden. Ein Beispiel hierfür ist beispielsweise die Herstellung von Steckerstiften aus mehradrigen Drähten nach einem bereits vorgeschlagenen Verfahren. Bei diesem Verfahren wird ein Kerndraht mit einem Büschel spiralförmiger Drähte umgeben. Anschließend wird dem einen Ende des Steckerstiftes kurzzeitig eine genau dosierte Wärmemenge zugeführt, wodurch einerseits die Enden der spiralförmigen Drähte miteinander verschweißt und andererseits die Enden des Kerndrahtes und der spiralförmigen Drähte abgerundet werden, so daß sie gemeinsam das Ende des Steckerstiftes bilden. In diesem Fall wird daher sowohl verschweißt, als auch eine Oberfläche abgerundet. In anderen Fällen kann man allein eine Verschweißung vornehmen oder allein eine Oberfläche abrunden.

Bei der Ausübung derartiger Verfahren kann man den Körper als Elektrode verwenden und einen Bogen durch ihn entladen, damit seine Oberfläche erhitzt wird. Da es sich oftmals um sehr kleine Körper, z. B. Drähte, handelt, muß der mittels der Bogenentladung zugeführte "Energiebetrag sehr genau dosiert sein.

Es ist bisher nicht möglich, den durch einen Lichtbogen zugeführten Energiebetrag genau zu steuern und ein reproduzierbar gleichförmiges Erhitzen des als Elektrode verwendeten Körpers im gewünschten Maße sicherzustellen. Dies trifft insbesondere auf diejenigen bekannten Schweißverfahren zu, in denen während der Brennzeit des Lichtbogens ein Zwischenraum zwischen den Elektroden erhalten bleiben muß, da hierbei der Widerstand des Bogens von Fall zu Fall schwankt.

Es ist bekannt, aus einem ersten elektrischen Speicher einen Eniergiestoß zum Zünden des Lichtbogens und anschließend aus einem zweiten Speicher einen weiteren Energiestoß abzuleiten, der den Lichtbogen Schaltungsanordnung

für das Lichtbogenschweißen

durch elektrische Speicherentladung

Anmelder:

Pulse Arc Welder Company,

Santa Monica, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:
Delbert Laurance Phillips,
Malibu, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. September 1961
(141 060)

zusammen mit dem ersten Energiestoß aufrechterhält und bis zur Beendigung der Schweißung infolge des Erlöschens des Lichtbogens beim Zusammentreffen der Elektroden Energie liefert. Da bei dieser Einrichtung im Einzelfall nicht genau festgestellt werden kann, welcher Energiebetrag für den Zündvorgang verbraucht wird, läßt sich auch nicht feststellen, welcher Energiebetrag für die Schweißung zur Verfügung steht.

Bei einer anderen Einrichtung wird der Bogen durch Annähern der beiden Elektroden gezündet. Durch Anlegen einer Spannung von etwa 400VoIt kann man dabei erreichen, daß der Bogen schon gezündet wird, bevor sich die Elektroden berühren. Durch einen Schalter kann man weiterhin den Zündspannungskreis vom Schweißstrom-Speicherkreis trennen, so daß der letztere nach Zündung des Bogens mit den Elektroden verbunden wird. Bei einer derartigen Einrichtung ist es sehr schwierig, den genauen Zeitpunkt zu bestimmen, bei dem der Bogen wirklich gezündet wird, da dies im Einzelfall vom Elektrodenabstand bzw. den besonderen Umständen abhängt und die Zündspannung schon vor Beginn des Annäherns der Elektroden an diesen anliegt. Aus diesem Grund läßt sich auch bei dieser Einrichtung nicht genau festlegen, welcher Energiebetrag durch

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den Zündlichtbogen-Speicherkreis in den zu erhitzen- bogen-Speicherkreises ist, wobei der Transformator den Körper abgegeben wird. während der Brennzeit des Lichtbogens im Sätti-Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungs- gungsgebiet arbeiten sollte, damit er gegenüber dem anordnung für das Lichtbogenschweißen durch elek- Schweißstrom keinen induktiven Widerstand dartrische Speicherentladung vorzuschlagen, mit der ge- 5 stellt. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung nauer als bisher dosierte Energiemengen durch einen läßt sich nicht nur für tatsächliche Schweißvorgänge, Körper entladen werden können. sondern auch in Fällen anwenden, wo die Elektroden-Ausgehend von der eingangs beschriebenen Schal- enden ohne gegenseitigen Stoffschluß kurzzeitig getungsanordnung besteht die Erfindung darin, daß der schmolzen werden sollen.

Schweißstrom-Speicherkreis eine mit dem Zündlicht- io Zum wahlweisen Durchschalten des Zündlichtbogen-Speicherkreis in an sich bekannter Weise trans- bogens liegen mit der Primärwicklung des Transforformatorisch gekoppelte Impedanz enthält, die mit mators ein Schalter und ein elektrischer Energieder Lichtbogenstrecke und den Energiespeichern in speicher in Serie. Damit auch die Löschspannung Serie liegt, und daß über den Zündlichtbogen-Spei- des Schweißstrom-Lichtbogens genau festgelegt wercherkreis, wenn er von einem Schalter betätigt wird, 15 den kann, ist vorzugsweise zwischen den Schweißin der Impedanz hochfrequente Hochspannungs- strom-Energiespeicher und die Lichtbogenstrecke signale erzeugt werden, durch die die Lichtbogen- eine Zenerdiode geschaltet.

strecke leitend gemacht und das Entladen der ge- Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines

speicherten Energie allein durch das Absinken der Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich-

Impedanz der gezündeten Lichtbogenstrecke ein- 20 nung genauer beschrieben,

geleitet wird. F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der

Der besondere Vorteil dieser Schaltungsanordnung Erfindung;

besteht darin, daß der Lichtbogen durch den hoch- F i g. 2 ist eine grafische Darstellung der Bogenfrequenten Hochspannungsimpuls ohne Bewegung spannung in Abhängigkeit von der Brennzeit des der Elektroden und unabhängig von ihrem Abstand 25 Bogens in doppeltlogarithmischem Maßstab,
mit absoluter Sicherheit durchschlagen wird und daß Die gezeigte Schaltung erzeugt zwischen zwei Elekdieser Impuls so kurz ist, daß durch ihn gegenüber troden 14 und 16 einen Lichtbogen 12. Die Oberder vom Schweißstrom-Speicherkreis zugeführten fläche der Elektrode 16 soll um einen vorbestimmten Energiemenge nur ein geringer Energiebruchteil zu- Betrag aufgeheizt werden, um den Körper 16 mit geführt wird. Außerdem setzt der Schweißstrom- 30 dem Körper 14 zu verbinden oder um irgendeine Lichtbogen ohne jede Verzögerung ein, sobald die vorbestimmte thermische Wirkung zu erzielen.
Spannung des Zündlichtbogens auf diejenige des Der Eingang der Schweißschaltung kann über Lei-Schweißstrom-Speicherkreises abgesunken ist, da der ter 20 und 22 an ein Wechselstromnetz angeschlossen Schweißstrom-Speicherkreis bereits mit seinem Po- werden. Diese beiden Leiter sind mit den entgegentential an der Lichtbogenstrecke liegt, wenn der 35 gesetzten Anschlüssen einer Primärwicklung 24 eines Zündimpuls abgerufen wird. Dadurch kann die Do- Transformators mit Eisenkern 26 verbunden. Die sierung der Schweißenergie mit außerordentlicher Ge- Regelschaltung 18 enthält auch einen Zündteil 28, nauigkeit vorgenommen werden. Die Elektroden- einen Reinigungs- und Zentrierteil 30 sowie einen enden werden somit in bestimmter und reproduzier- Schweißteil 32. Der Zündteil 28 enthält eine Sekunbarer Weise aufgeheizt bzw. geschmolzen. 40 därwicklung 34 des Transformators 26. Das Wick-Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dei lungsverhältnis zwischen der Primärwicklung 24 und Erfindung kann ein weiterer Vorlichtbogen-Speicher- der Sekundärwicklung 34 ist so gewählt, daß die kreis (30) mit einem weiteren Energiespeicher vor- Spannung über die Sekundärwicklung 34 auf etwa gesehen sein, der auf eine Spannung aufgeladen ist, 20 000 bis 30 000 Volt hinauftransformiert wird,
die größer als die Spannung des Schweißstrom- 45 Eine Seite 36 der Sekundärwicklung 34 ist direkt Energiespeichers, aber kleiner als die Durchschlags- geerdet, während das entgegengesetzte Ende 38 über spannung der Lichtbogenstrecke ist. Durch die Ent- einen Strombegrenzungs- oder Spannungsabfallladung dieses Energiespeichers, die zeitlich zwischen widerstand 42 und eine Gleichrichterdiode 44 mit der Zündung des Lichtbogens und der Entladung einer Hochspannungsversorgungsleitung 40 Verbundes Schweißstrom-Energiespeichers erfolgt, wird die 50 den ist. Die Leitung 40 führt an einen Belag eines Leitfähigkeit der Ionenspur gerade so weit erhöht, Energiespeicherkondensators 46 für den Zündlichtdaß der Lichtbogen aufrechterhalten werden kann bogen, dessen anderer Belag geerdet ist. Die Sekun- und die Länge der Ionenspur verkürzt wird, so daß därwicklung 34 gibt zwar eine Wechselspannung ab, sie zwischen den gegenüberliegenden Elektroden- jedoch richtet die Diode 44 diese Spannung gleich, enden zentriert wird. Der Vorlichtbogen kann auch 55 so daß der Kondensator eine statische Elektrizitätszum Abbrennen von Oxid- oder Zunderschichten menge ansammeln kann. Der Widerstand 42 begrenzt od. dgl. von den Elektrodenoberflächen und damit den Ladestrom des Kondensators 46, nichtsdestozum Reinigen derselben dienen. weniger ist die Zeitkonstante sehr klein, und die Der Zündlichtbogen-Speicherkreis kann zusammen Ladung baut sich sehr schnell auf, so lange, bis die mit der Impedanz einen normalerweise nicht an- 60 Spannung an dem Kondensator gleich der Spannung geregten Hochfrequenz-Resonanzkreis hoher Güte über die Sekundärwicklung 34 ist.
darstellen, der im angeregten Zustand in der Impe- Der Kondensator 46 ist außerdem noch mit einer danz einen Hochspannungsimpuls induziert. Nach Seite einer Primärwicklung 48 eines zweiten Transdem Zünden des Lichtbogens wird der Schweiß- formators 50 verbunden. Die andere Seite der Pristrom-Energiespeicher vorzugsweise in eine Richtung 65 märwicklung 48 ist mit einem der Kontakte 52 verüber den Lichtbogen entladen. Die Impedanz kann bunden, die zu einem normalerweise offenen Relaisdie Sekundärwicklung eines Aufwärtstransformators schalter 54 gehören. Der andere Kontakt 56 ist gesein, dessen Primärwicklung Teil des Zündlicht- erdet.

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Die Primärwicklung 48 bildet mit dem Schalter 54 begrenzungswiderstand 80 ist über einen Kondeneinen Kreis zur Entladung des Kondensators, wenn sator 82 geerdet. Darüber hinaus ist die Leitung 76 die Schalterkontakte 52 und 56 schließen. Die Pri- durch eine Parallelschaltung eines Widerstandes 84, märwicklung 48 hat eine verhältnismäßig niedrige eines Kondensators 86 und einer Zenerdiode 88 mit Windungszahl und eine sehr kleine Impedanz. Daher 5 der Erde verbunden. Die Diode 78 richtet die Spanwird die gesamte Ladung des Kondensators 46 inner- nung der Wicklung 70 gleich und sorgt dafür, daß halb einer außerordentlich kurzen Zeit abgeleitet. der Kondensator 86 sich auflädt. Die Kombination Diese Zeit mag beispielsweise in der Größenordnung von dem Widerstand 80 mit der Zenerdiode stellt von einer Mikrosekunde oder darunter liegen. Die sicher, daß die endgültige Spannung an dem Konden-Entladung des Kondensators 46 erzeugt daher einen io sator 86 einen genau geregelten, vorbestimmten Wert sehr kurzen Impuls hoher Spannung. Obwohl die hat.

Hochspannungsleitung 40 bei geschlossenem Schalter Sobald der Zündteil 28 den Bogen gezündet und

54 tatsächlich geerdet ist, verhindert der Strom- einen elektrisch leitenden Weg zwischen die Elek-

begrenzungswiderstand 42 einen vollständigen Kurz- troden gelegt hat, fließt die Ladung des Kondensators

Schluß der Sekundärwicklung 34 und schützt dadurch 15 86 durch den Lichtbogen hindurch. Wenn auch die

die Sekundärwicklung 34 und die Diode 44 vor dem Spannung dieser Ladung ursprünglich zwischen 350

Durchbrennen. und 400VoIt herum liegt, was zum Zünden des

Der Zündtransformator 50 besitzt eine Sekundär- Bogens zuwenig ist, ist sie doch ausreichend, einen

wicklung 58, die durch eine Leitung 154 mit ihrem Bogen zu unterhalten, sofern er einmal ausgebildet

einen Ende 60 an der Elektrode 14 angeschlossen ist. 20 ist. Ebenso ist der von dem Kondensator gespeicherte

Die Elektrode 16 ist über die Leitung 156 geerdet. Energiebetrag ausreichend, eine vergrößerteLuftmenge

Um einen ausreichenden Kopplungsgrad zwischen aufzuheizen und zu ionisieren. Das stellt nicht nur

der Primär- und der Sekundärwicklung 48 und 58 sicher, daß der Bogen 12 fortlaufend weiter brennt,

zu erzielen, hat es sich als günstig herausgestellt, sondern bewirkt auch, daß sich der Bogen auf einen

einen Ferritkern 62 zu verwenden. Da es wünschens- 25 Stromweg zusammenzieht, der sich zwischen den

wert ist, den Entladungsimpuls des Kondensators 46 Oberflächenenden der Elektroden 14 und 16 er-

im Mikrosekundenbereich zu halten, verhindert die streckt. Darüber hinaus sind die Energie und die

Verwendung von Ferriten im Kern zusätzliche Ener- Potentialdifferenz ausreichend, um zwecks Reinigung

gieverluste. Das Windungsverhältnis zwischen der der Oberflächenenden Oxyde, dünne Schichten usw.

Primär- und der Sekundärwicklung ist vorzugsweise 30 von diesen Oberflächen abzubrennen. Die Zeitkon-

so groß, daß die Spannung für eine Bogenspannung stante des Entladungskreises, der den Luftspalt 12

in der Größenordnung von 20 000 bis 100 000 Volt und die Sekundärwicklung 58 enthält, beträgt vor-

herauftransformiert werden kann. Diese Spannung zugsweise etwa 1 bis 2 Mikrosekunden. Daher fällt

muß den Zündbedingungen des Bogens genügen und die Spannung64, wie sich aus Fig.2 ablesen läßt,

kann empirisch durch Versuche bestimmt werden. ₃₅ in einigen Mikrosekunden von einem Spannungs-

Die erforderliche Spannung ist weitgehend von dem neveau von einigen hundert Volt an dem Punkt 172

Abstand zwischen den Elektroden bestimmt. auf etwa 20 bis 30 Volt an dem Punkt 174 her-

Wie sich aus Fig.2 entnehmen läßt, steigt die unter.

Spannung 64 zwischen den Elektroden 14 und 16 zu Der Schweißteil 32 der Schaltung enthält eine

Beginn außerordentlich schnell bis auf einen hohen 40 Sekundärwicklung 98, die sich auf dem Transforma-

Wertl70 an. Obwohl die in dem Kondensator 46 tor 26 befindet. Die beiden Wicklungsenden sind

aufgespeicherte Energiemenge verhältnismäßig klein durch entsprechende Dioden 100 und 102 mit der

sein kann, bewirkt dieses Hochspannungspotential Erde verbunden. Die Mittelanzapfung der Wicklung

von kurzer Dauer, daß zwischen den zwei Elektroden 98 ist über den Spannungsabfallswiderstand 110 mit

fast augenblicklich eine Ionenspur gelegt wird. So ₄₅ der Gleichspannungsversorgungsleitung 106 verbun-

wird der Bogen gezündet. den. Die Windungszahl der Sekundärwicklung ist so

Es hat sich herausgestellt, daß der Entladungsweg gewählt, daß zwischen den Enden der Wicklung 98 eines Hochspannungsimpulses von geringer Energie größenordnungsmäßig 100 Volt oder rund 50 Volt normalerweise vom Zufall bestimmt ist. Als Folge zwischen der Versorgungsleitung 106 und Erde entdavon besitzt ein Bogen, der auf die oben beschrie- 50 stehen. Um den Wechselstromanteil der Gleichspanbene Weise gezündet ist, weder eine notwendiger- nung zu verringern, ist ein Glättungskondensator 108 weise kürzestmögliche Länge, noch geht er notwen- vorgesehen. Ein Kollektor 112 eines Transistors 114 digerweise zwischen den Enden der Eelektroden 14 ist mittels eines Widerstandes 116 mit der Versor- und 16 über. Daher ist in der Schaltungsanordnung gungsleitung 106 verbunden. Um eine größere Stromein Zentrier- und Reinigungsschaltteil 30 enthalten. 55 ergiebigkeit zu erzielen, ist dem Transistor 114 ein Die Teilschaltung 30 enthält eine Sekundärwicklung zweiter Transistor 118 parallel geschaltet, wobei der 70, die an die Primärwicklung 24 des Transformators Kollektor 120 des Transistors 118 mit der Leitung 26 angekoppelt ist. Ein Ende 72 der Sekundärwick- 106 durch den Widerstand 122 verbunden ist.
lung 70 ist geerdet, während ein anderes Ende 74 Darüber hinaus ist die Versorgungsleitung 106 mit über eine Gleichrichterdiode 78 und einen Strom- 60 einem Spannungsteilernetzwerk verbunden, das einen begrenzungswiderstand 80 mit einer Versorgungs- festen Widerstand 126, einen Einstellwiderstand 128 leitung 76 verbunden ist. Das Wicklungsverhältnis und ein veränderliches Potentiometer 130 enthält, zwischen der Primärwicklung 24 und der Sekundär- das einen beweglichen Abgriff 132 hat. Vom Knotenwicklung 70 ist so gewählt, daß eine Spannung von punkt zwischen dem Widerstand 126 und dem Poetwa 350 bis 400 Volt vorgesehen ist. 65 tentiometer ist eine Zenerdiode 134 gegen Erde ge-

Die Versorgungsleitung 76 ist mit dem zweiten legt, um über das Potentiometer 130 und den Ein-

Ende der Sekundärwicklung 58 verbunden. Der Ver- stellwiderstand eine konstante, einstellbare Spannung

bindungspunkt von der Diode 78 und dem Strom- aufrechtzuerhalten.

Der Abgriff 132 sorgt für eine einstellbare gleich- 88 und 152 sperren gegenüber jeglicher Energie aus bleibende Spannung, die ein Bruchteil der Zener- dem Impuls, die in entgegengesetzter Richtung abspannung der Diode 134 ist. Der Abgriff 132 ist mit fließen möchte. Dadurch wird verhindert, daß der den Basen 136 und 138 der Transistoren 114 und kurze Impuls in dem Kreis Schwingungen anstößt 118 verbunden, um für eine einstellbare Vorspan- 5 und damit irgendwelche Störungen erzeugt, die sich nung Sorge zu tragen. Die Emitter 140 und 142 der dem Funktionsablauf überlagern oder die Schaltung Transistoren 114 und 118 sind über eine Diode 144 beschädigen,
und einen Widerstand 146 geerdet. Sowie die Spannung zwischen den Elektroden 14

Von dem Knotenpunkt der Diode 144 und dem und 16 so weit angestiegen ist, daß sie die Bogen-Widerstand 146 aus ist eine Kondensatorbatterie 148 io entladung 12 zünden und einen Stromfluß hervorgegen Erde gelegt. Ebenso ist die Kondensatorbatterie rufen kann, fällt der Spannungsimpuls 170 über der 148 über eine Zenerdiode 150 und eine Trenndiode Bogenentladung 12 sehr schnell wieder ab. Sowie die 152 mit dem oberen Ende der Sekundärwicklung 58 Spannung 64 fällt, erreicht sie zum Zeitpunkt 172 verbunden. Die Kondensatorbatterie 148 erzwingt eine Höhe, die etwa gleich der Potentialdifferenz eine Spannung über die Elektroden 14 und 16, die 15 zwischen den Belegen des Kondensators 86 ist. Zu ausreicht, die Bogenentladung 12 zu unterhalten, diesem Zeitpunkt beginnt die Entladung dieses Konwenn sie einmal durch die Teilschaltungen 28 und densators über den inzwischen leitfähigen Weg hin-30 ausgebildet worden ist. Auf diese Weise entlädt durch, der durch den Zündlichtbogen aufgebaut worsich die in der Kondensatorbatterie 148 gespeicherte den ist.

Energie in die Bogenentladung hinein. Da sich die 20 Wenn der Energiebetrag, den der Kondensator 46 Spannung der Kondensatorbatterie 148 durch die in der Funkenstrecke verbraucht, vernachlässigbar Stellung des Potentiometerabgriffs 132 einstellen läßt, ist, so hat dagegen der Kondensator 86 eine auskann der Energiebetrag, der sich in der Bogenent- reichende Energie, um zwischen den Zeiten 172 und ladung verbraucht, so eingestellt werden, daß er dem 174 einen merklichen Stromfluß hervorzurufen. Der Verwendungszweck des Schweißapparates genügt. 25 Bogenstrom und die Bogenspannung veranlassen den

Der Schalter 54 kann zwar von beliebiger Art sein, Vorlichtbogen, in dem Zeitintervall zwischen 172 jedoch wurde im vorliegenden Beispiel ein Hoch- und 174 so lange zu wandern, bis der Bogen längs geschwindigkeitsrelais verwendet. Dieses Relais be- des kürzestmöglichen Weges zwischen den beiden sitzt eine Spule 158, deren eines Ende geerdet und Elektroden brennt. Dadurch wird der Bogen auf das deren anderes Ende mit einem Auslösemechanismus 30 Ende zumindest einer der beiden Elektroden 14 und verbunden ist. Der Auslösemechanismus ist mit einem 16 genau zentriert. Über die Zentrierung des Bogens Kondensator 160 verbunden, der seinerseits über 12 hinaus verursacht das Zusammenwirken von Spaneinen Widerstand 162 an den Spannungsteiler 124 nung und Strom einen ausreichenden Abbrand von angeschlossen ist. Wenn der Auslösemechanismus be- Material auf dem Ende zumindest einer Elektrode, tätigt wird, entweder von Hand oder automatisch, 35 um die Oberfläche dieser Elektrode zu säubern und entlädt sich der Kondensator 160 durch die Spule Oxyde, Zunder usw. wegzunehmen,
hindurch und verursacht ein Schließen der Kontakte Sobald sich der Kondensator 86 entladen hat und 52 und 56. Da der Widerstand der Spule 158 sehr die Spannung 64 des Vorlichtbogens auf einen Wert klein ist, entlädt sich der Kondensator 160 sehr abgesunken ist, der gleich der Spannung an der Konschnell; der Widerstand 162 begrenzt dann den Strom 40 densatorbatterie 148 ist, fließt die Ladung der Konauf einen so niedrigen Wert, daß die Spule 158 die densatorbatterie 148 durch die Sekundärwicklung 56 Kontakte 52 und 56 nicht mehr geschlossen halten hindurch und über den Bogen 12 ab. Diese Entkann. Die Kontakte 52 und 56 öffnen daher wieder ladung ruft zu Beginn über den Bogen 12 einen Spannach einer Kontaktdauer von einigen Millisekunden. nungsabfall von etwa 20 bis 50 Volt hervor. Mit dem Wenn auch der Auslösemechanismus die Erregung 45 Fortschreiten der Entladung fällt die Spannung auf der Spule 158 niedrig hält, so reicht sie niemals aus, einen Wert 176 ab, bei dem der Schweißlichtbogen um die Kontakte zu schließen, solange der Auslöse- erlischt.

mechanismus geöffnet ist. Dadurch kann der Kon- ~"Da die Eigenschaften der Elektroden 14 und 16

densator 160 neue Ladung ansammeln. _sowie ihr Abstand sich von Zeit zu Zeit in geringem

Sobald die Kontakte 52 und 56 schließen, fließt 50 Umfang ändern, ändert sich auch die Löschspannung die Ladung des Kondensators 46 durch die Primär- des Bogens 12. Normalerweise bewegt sich diese windung 48 des Transformators 50 über die Kontakte Änderung des Spannungswertes 176 innerhalb enger 52 und 56 zur Erde hin ab. Dieser Impuls verursacht Grenzen. Als Folge davon schwankt die Restenergie, in der Sekundärwindung 58 eine herauftransformierte die in der Kondensatorbatterie 148 zurückbleibt, in Spannung, die über die Elektroden 14 und 16, eine 55 einem entsprechend kleinen Bereich. Obwohl diese Spannung 64 erzeugt. Der Kondensator 46 entlädt Schwankungen normalerweise so klein sind, daß sie sich innerhalb einer sehr kurzen Zeit vollständig. sich in Kauf nehmen lassen, kann unter Umständen, Wie man als Beispiel aus der Fig.2 entnehmen kann, wenn beispielsweise die Elektroden 14 und 16 versteigt die Spannung 64 innerhalb einer Mikrosekunde hältnismäßig klein sind, eine genauere Regelung des oder weniger bis zu einem Spitzenwert von größen- 60 Energiebetrags notwendig sein. Aus diesem Grund ordnungsmäßig 20 000 Volt an. Hierzu soll noch fol- ist die Zenerdiode 150 vorgesehen. Die Zenerspangendes bemerkt werden: Wenn auch die Kontakte52 nung 178 (Fig.2) der Diode 150 ist niedriger als und 56 sehr schnell schließen und öffnen, baut sich die Anfangsspannung der Kondensatorbatterie 148, dieser Impuls noch wesentlich schneller auf; das Hegt aber höher als die Spannung 176, bei der der Öffnen der Kontakte 52 und 56 greift nicht in die 65 Bogen erlischt. Als Ergebnis stellt die Zenerdiode Entladung des Kondensators 46 ein. 150 sicher, daß die Bogenentladung 12 bei einer Die Energie aus dem Entladungsimpuls wird vor genau kontrollierten Spannung 178 erlischt, wie es allem in dem Zündlichtbogen verbraucht. Die Dioden durch die gebrochene Linie 180 angezeigt ist. Auf

Claims (9)

diese Weise wird der Energiebetrag, der in der Bogenentladung 12 verbraucht wird, sehr genau begrenzt. Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für das Lichtbogenschweißen durch elektrische Speicherentladung mit einer Lichtbogenstrecke mit einem Schweißstrom-Speicherkreis, dessen Energiespeicher auf einer unterhalb der Zündspannung der Lichtbogenstrecke befindlichen Spannung liegen, und mit einem hochfrequente Hochspannungssignale erzeugenden Zündlichtbogen-Speicherkreis, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstrom-Speicherkreis (32) eine mit dem Zündlichtbogen-Speicherkreis (28) in an sich bekannter Weise transformatorisch gekoppelte Impedanz (58) enthält, die mit der Lichtbogenstrecke und den Energiespeichern (148) in Serie liegt, und daß über den Zündlichtbogen-Speicherkreis, wenn er von einem Schalter (54) betätigt wird, in der Impedanz hochfrequente Hochspannungssignale erzeugbar sind, durch die die Lichtbogenstrecke leitend gemacht und das Entladen der gespeicherten Energie allein durch das Absinken der Impedanz der gezündeten Lichtbogenstrecke eingeleitet wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündlichtbogen-Speicherkreis (28) zusammen mit der Impedanz einen normalerweise nicht angeregten Hochfrequenz-Resonanzkreis hoher Güte darstellt, der im angeregten Zustand in der Impedanz einen Hochspannungsimpuls induziert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstrom-Energiespeicher (148) vorzugsweise in eine Richtung über den Lichtbogen entladen wird.

4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (58) vorzugsweise die Sekundärwicklung eines Aufwärtstransformators (50) ist, dessen Primärwicklung Teil des Zündlichtbogen-Speicherkreises (28) ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (50) während der Brennzeit des Lichtbogens im Sättigungsgebiet betrieben wird, damit er gegenüber dem Schweißstrom keinen induktiven Widerstand darstellt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündlichtbogen-Speicherkreis (28) einen elektrischen Energiespeicher (46), einen Schalter (54) und die mit diesen beiden in Serie liegende Primärwicklung (48) des Transformators (50) enthält.

7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schweißstrom-Energiespeicher (148) und die Lichtbogenstrecke (12) eine die Löschspannung des Bogens festlegende Zenerdiode (150) geschaltet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorlichtbogen-Speicherkreis (30) mit einem weiteren Energiespeicher (86) vorgesehen ist, der auf einer unterhalb der Durchschlagspannung der Lichtbogenstrecke, aber oberhalb der Spannung des Schweißstrom-Energiespeichers (148) liegende Spannung aufgeladen ist und mit der Lichtbogenstrecke in Serie liegt.

9. Anwendung der Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, zum freien Schmelzen der Elektrodenenden ohne gegenseitigen Stoffschluß.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 387 386, 965 655;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1011095,
1039157;
USA.-Patentschrift Nr. 2 814 715.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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