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Die Erfindung betrifft einen Zeitschalter für Widerstandsschweißmaschinen
mit einer Transistor-Kippschaltung, welche an einer Versorgungsspannung, an einer
dieser entgegengesetzt gepolten Sperrspannung und deren Verbindungspunkt angeschlossen
ist und nach dem Einschalten zunächst eine Vorzugslage einnimmt, und mit einem einstellbaren,
die Schweißzeit bestimmenden RC-Glied, dessen Kondensator mit seinem einen Ende
am Kollektor des in der Vorzugslage gesperrten Transistors angeschlossen ist und
mit seinem anderen Ende mit dem einen Ende des einstellbaren Widerstandes des RC-Gliedes
verbunden ist, wobei der Kondensator nach einer vorgegebenen Aufladung durch Umkippen
der Transistor-Kippschaltung die Schweißzeit beendet.
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Bei einem bekannten Zeitschalter dieser Art liegt zum Widerstand des
zeitbestimmenden RC-Gliedes der Sperrwiderstand eines Transistors einer monostabilen
Transistor-Kippschaltung parallel. Wegen der Temperaturabhängigkeit dieses Sperrwiderstands
ändert sich die Schweißzeit mit der Außentemperatur. Bei astabilen und monostabilen
Kippschaltungen, deren Impulsfrequenz von einem RC-Glied bestimmt wird, und bei
Verzögerungsschaltungen hat man schon Zenerdioden verwendet, um den Ladevorgang
des Kondensators vom Basisstrom eines Transistors unabhängig zu machen. Die Zenerdioden
werden erst beim Erreichen einer bestimmten Kondensatorspannung leitend. Die Fertigungsstreuungen
der Durchbruchspannung und die Abhängigkeit der Durchbruchkennlinien von der Durchbruchspannung
und von der Temperatur begrenzen jedoch die erreichbare Genauigkeit. Es sind auch
bereits bei Impulsschaltungen Dioden verwendet worden, die, je nach der anliegenden
Spannung, Lade- oder Entladevorgänge ; eines Kondensators von einem Transistor oder
einer Doppelbasisdiode entkoppeln.
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Zur Steigerung der Zeitgenauigkeit von Schweißzeittsteuerungen ist
die Überlagerung von Impulsen über die Ladespannung eines Zeitkondensators bekannt.
Diese Anordnung erfordert jedoch zusätzlich zur Kippschaltung einen getrennten Impulsgenerator
sowie einen Impulstransformator. Bei einer anderen bekannten Schweißzeitsteuerung
wird ein Kondensator mit einer Gleichspannung aufgeladen und arbeitet in Verbindung
mit einer Entladungsröhre und einer über einen Phasenschieber und einen Transformator
gewonnenen Wechselspannung als Kippspannungserzeuger. Die am Ladewiderstand des
Kondensators abgegriffene Kippschaltung wird mit einer über einen weiteren Transformator
gewonnenen Wechselspannung und einer Gleichspannung in Reihe geschaltet. Durch die
Schaltung wird der Anfang des Schweißzyklus während der Kipperiode durch die eine
und das Ende des Schweißzyklus, welches mit dem Ende der Kipperiode zusammenfällt,
durch die andere genannte Wechselspannung im Vergleich mit der Kondensatorladespannung
bestimmt. Die Schaltung ist jedoch wesentlich aufwendiger als die erfindungsgemäße.
Bei einer bekannten Verzögerungsschaltung mit Transistoren enthält ein bistabiler
Schaltkreis einen Kondensator, welcher beim Einschalten eine Vorzugslage der bistabilen
Stufen bestimmt. Weiter ist die Anwendung von bistabilen Transistorkippstufen bei
Schweißsteuerungen bekannt, die als Periodenzähler arbeiten und welche bekanntlich
einen erheblichen Aufwand erfordern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Zeitschalter zu schaffen, der a) eine für Widerstandsschweißungen ausreichend gute
Reproduzierbarkeit der eingestellten Zeit besitzt; b) die Verwendung von handelsüblichen
Bauelementen für den RC-Kreis zuläßt; c) sich mit geringem Aufwand zu mehrstufigen
Schweißzeit-Programmgebern zusammenstellen läßt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe
durch die gemeinsame Anwendung folgender Maßnahmen gelöst: a) Das untere Ende des
einstellbaren Widerstandes liegt am Sperrspannungspotential an; b) der Verbindungspunkt
von Kondensator und Widerstand ist über eine Diode an der Basis des in der Vorzugslage
leitenden Transistors angeschlossen; c) die Diode ist so gepolt, daß sie in an sich
bekannter Weise während der vorgegebenen Rufladung die Basis des Transistors vom
Verbindungspunkt trennt; d) der Ladespannung des Kondensators ist durch knappe Bemessung
der Siebmittel eine kleine Wechselspannung, bezogen auf die Ladespannung, überlagert,
die in an sich bekannter Weise den Kippzeitpunkt triggerartig bestimmt; e) in an
sich bekannter Weise ist die Kippschaltung bistabil und vom Einschalt-Ladeimpuls
eines Kondensators in die Vorzugslage steuerbar; f) in an sich bekannter Weise wird
durch das Einschalten des Zeitschalters der Schweißstrom eingeschaltet.
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Dadurch wird in vorteilhafter Weise trotz einer relativ einfachen
Schaltung eine hohe Schaltgenauigkeit, auch bei langen Zeiteinstellungen, erreicht.
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Mit einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Zeitschalters können Zeitprogrammsteuerungen
mit einer Folgeschaltung mehrerer der genannten Zeitschalter über RC-Glieder aufgebaut
werden, wofür a) die Vorzugslage jeder Transistorkippschaltung entgegengesetzt gewählt
ist, b) zur Einleitung des Programmablaufs durch einen Schalter die erste der schon
an Spannung liegenden Kippschaltungen umgekippt wird, c) in an sich bekannter Weise
eine Oder-Gatter-Anordnung vorgesehen ist, die von bestimmten Kippschaltungen ansteuerbar
ist. An Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung
näher erklärt: In F i g.1 setzt sich die Kippschaltung aus dem Vortransistor 1 und
dem Endtransistor 2 mit den zugehörigen Widerständen 10, 12,13,14,15 zusammen. Zum
Schutz der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 1 vor hohen Sperrspannungen ist
parallel dazu in Durchlaßrichtung die Diode 11 geschaltet. Das Lastrelais 18, das
mit seinem Ruhekontakt a nach Zeitablauf die Last L von der versorgenden Wechselspannung
trennt, ist mit der Diode 19 beschaltet, um die Kollektor-Sperrschicht des Transistors
2 vor induktiven
Spannungsspitzen beim Abfallen des Lastrelais
zu schützen.
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Beim Schließen des Startkontaktes 19 wird der Netztransformator 3
und die Last L an Wechselspannung gelegt. Die sekundärseitige Wechselspannung des
Netztransformators wird mit dem Grätzgleichrichter 4 in eine negative Versorgungsspannung
und eine annähernd gleich hohe, positive Sperrspannung gleichgerichtet und mit den
Siebkondensatoren 5 und 6 geglättet. Der Verbindungspunkt m beider Spannungen wird
als Nullpotential angesehen. Über das RC-Glied 16-17 liefert die positive Sperrspannung
einen Sperrimpuls an die Basis des Transistors 2 und setzt damit die Kippschaltung
in ihre Vorzugslage. Der Ladekondensator 7 wird über die Wicklung des Lastrelais
18 an die negative Versorgungsspannung gelegt. Während der Aufladung des Ladekondensators
7 bewegt sich das Potential des Punktes A, nach der Ausgleichsfunktion beginnend,
mit dem Höchstwert der negativen Versorgungsspannung gegen den Wert der positiven
Sperrspannung. Solange das Potential an A negativ ist, bleibt die Diode 9 gesperrt,
bei Nulldurchgang der Spannung öffnet sie. Der vom Einstellwiderstand 8 gelieferte
positive Strom reicht bei langen Zeiteinstellungen wegen des hoch gewählten Widerstandes
nicht aus, um die Kippstufe in die Ruhelage zu schalten. Durch Vorhandensein einer
ausreichend hohen Welligkeit der negativen Versorgungsspannung, die mit der Kapazität
des Siebkondensators 5 verändert werden kann, werden schmale positive Impulsströme
an die Basis des Transistors 1 geführt und schalten die Stufe in ihre Ruhelage.
Das Lastrelais 18 wird über die leitende Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors
2 an Nullpotential gelegt und trennt mit seinem Ruhekontakt a die Last L von der
Spannung. Da die Kollektorspannung an Transistor 2 vom negativen zum Nullpotential
springt, wird der Ladekondensator 7 vorbereitend für die unter Umständen schnell
folgende, nächste Inbetriebnahme des Zeitschalters entladen. Die Kippschaltung bleibt
in ihrer Ruhelage bis zum Öffnen des Startkontaktes 19 und nachfolgendem Abfallen
der Gleichspannung liegen.
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In F i g. 2 ist die prinzipielle Schaltung einer Zweizeitensteuerung
mit dem vorstehend beschriebenen Zeitschalter als Baustein dargestellt. Hierbei
soll während einer Vorpreß- und nachfolgenden Stromzeit mit dem Arbeitskontakt des
Relais 18 der Stromkreis eines Magnetventils geschlossen sein, während der Stromzeit
soll der Arbeitskontakt des Relais 19
den Stromkreis eines Schützes schließen.
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Die Transistor-Kippschaltungen sind so dimensioniert, daß nach dem
Einschalten die Transistoren 2 und 15 leitend und die Transistoren 1 und 14 gesperrt
sind. Ihre Vorzugslage ist also entgegengesetzt im Vergleich mit der Vorzugslage
der in F i g. 1 dargestellten Schaltung.
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Das Schließen des Startkontaktes 20 liefert über das RC-Glied 5-6
einen Sperrimpuls an die Basis des Transistors 2 und löst damit den Ablauf der Vorpreßzeit
durch den beschriebenen Umladevorgang im zugehörigen, aus Ladekondensator 3 und
Einstellwiderstand 4 bestehenden RC-Kreis aus. Nach Zeitablauf steuert der
vom RC-Kreis gelieferte Strom die Vorpreßstufe in ihre Ruhelage zurück. Mit dem
Verschwinden der negativen Kollektorspannung des Transistors 2 wird über das koppelnde
RC-Glied 12-13 auf die gleiche Art wie die Vorpreßstufe die Stromstufe, bestehend
aus den Transistoren 4 und 15 und dem RC-Kreis aus Ladekondensator 10 und Einstellwiderstand
11, aus ihrer Ruhelage gekippt und der Zeitablauf angeregt.
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Während der Vorpreß- und Stromzeit wird die abwechselnd negative Kollektorspannung
des Transistors 2 bzw. 15 über die ein Oder-Gatter bildenden Widerstände 8 und 9
als Steuersignal an die Basis von Transistor 7 gelegt, so daß dieser während der
beiden Zeitabläufe leitend geschaltet ist, d. h., das Relais 18 bleibt erregt.
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Das Steuersignal für Relais 19 wird über einen weiteren Widerstand
17 an die Basis des Transistors 16 gelegt, so daß das Relais 19 nur während der
Stromzeit erregt ist.
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In F i g. 3 ist der prinzipielle Verlauf ohne Berücksichtigung des
Schaltvorganges der Spannung am Ladekondensator 7 (bzw. 3 oder
10) dargestellt. Die Schaltungen können auch mit npn-Transistoren aufgebaut
werden, wobei die Versorgungsspannungen und Dioden entsprechend umgepolt werden
müssen.