DE1463561C - Einrichtung zur Überwachung von Widerstandsschweißmaschinen - Google Patents

Description

1135 995).

Eine weitere bekannte Schaltung dient lediglich

40 zur Steuerung eines Programms; als Zeitmaßstab dient eine Impulsfolge. Das Wesentliche der bekann-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung ten Schaltung besteht in der bestimmten Zusammenzur Überwachung von Widerstandsschweißmaschinen arbeit einer Impulszählkette mit einer Hilfskette mit steuerbaren, antiparallelgeschalteten Gasent- (deutsche Auslegeschrift 1113 501).
ladungsgefäßen oder Halbleitergleichrichtern im 45 Ferner ist auch ein Zeitgeber für mehrere aufein-Primärstromkreis eines Schweißtransformators, bei anderfolgende Arbeitsgänge bekannt, bei dem die der dem Primärstromkreis Überwachungsimpulse Zeitbestimmung ebenfalls durch Zählung von Perientnommen werden, die ein Kriterium für den fehler- öden eines Taktgebers stattfindet (deutsche Auslegefreien Betrieb der Entladungsgefäße darstellen, wo- schrift 1083 400).

bei ein Zähler zur Zählung der Schweißspannungs- 50 Die oben erörterten bekannten Einrichtungen Perioden zwecks Festlegung der Schweißzeit vor- weisen den Nachteil auf, daß die Zündungssteuergesehen ist. impulse von dem Speisekreis weitergeliefert werden Es ist ein Verfahren zur Überwachung von und dadurch der Schutz der Maschinenorgane und Widerstandsschweißeinrichtungen mit Gasentladungs- der Teile, auf die sie ansprechen, nicht sichergestellt gefäßen bekannt, bei dem der Schweißablauf bei 55 ist. Dies gilt ebenfalls von einer bekanntgewordenen Störungen des Spannungsverlaufes im Schweißstrom- Einrichtung, die ein Zählwerk unter Verwendung kreis mittels einer Überwachungseinrichtung unter von Kaltkathoden-Zählröhren aufweist (USA.-Verwendung einer um 90 bis 180° elektrisch gegen Patentschrift 2 975 338). ■'-■'.
die Spannung im Schweißstromkreis nacheilenden Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe Spannung unterbrochen wird. Dabei wird in Über- 60 zugrunde, eine Überwachungseinrichtung vom Typ einstimmung mit dem jeweiligen Kommando das der eingangs genannten bekannten Art so zu verVorhandensein der Spannung am Schweißtransfor- bessern, daß eine erhöhte Sicherheit gewährleistet mator mittels eines Prüfimpulses geprüft, der min- ist. Dies ist insbesondere dann nötig, wenn es sich destens während der Stromflußdauer in jeder Halb- um die Beherrschung sehr großer Ströme wie der welle zwischen 90 und 180° elektrisch, gerechnet 65 Schweißströme handelt, deren unkorrekte Abschalvom Nulldurchgang der Spannung an, erzeugt wird. tung binnen kurzem zu einer völligen Entwertung Die beim Zustand »Spannung« am Transformator am des Schweißstückes bzw. zu Ausschuß führen kann. Ausgang eines sogenannten Impulstors eintreffenden Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Ein-

richtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß darin, daß die Überwachungsimpulse an der Antiparallelschaltung der Entladungsgefäße abgenommen und einem Eingang einer bistabilen Kippstufe zugeführt sind, deren einer Ausgang mit einem ersten Eingang eines Impulsgenerators zur Auslösung von Zündimpulsen verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit einem Ausgang des Zählers verbunden ist, dessen einer Eingang seinerseits mit dem zweiten Ausgang der bistabilen Kippstufe verbunden ist.

Auf diese Weise ist eine Überwachungseinrichtung geschaffen, bei der vom Zähler immer erst dann ein neuer Zündimpuls ausgelöst wird, wenn dem Zähler zuvor ein beim letzten Stromhalbwellenende erzeugter Impuls zugegangen ist. Die Einrichtung wird abgestoppt, wenn eines der auftretenden Signale fehlerhaft ist. Die Zählimpulse sind daher überwacht; ein Fehler an dem Zähler bewirkt, daß der Strom unterbrochen wird. Die Überwachungsimpulse haben ein Maximum, wenn der Strom Null ist. Hierdurch wird erreicht, daß die gesamte Schaltung unter Kontrolle steht und beim Auftreten irgendeines Fehlers in der Schaltung der Arbeitsstrom sofort abgeschaltet wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Überwachungseinrichtung,

F i g. 2 Spannungs- und Stromverläufe in Abhängigkeit von der Zeit bei verschiedenen Elementen der Einrichtung nach Fig. 1,

F i g. 3 a bis 3 c ein Schaltschema der Einrichtung gemäß F i g. 1,

F i g. 4 den Leistungsstromkreis der Einrichtung nach F i g. 1 und die Erzeugung der Uberwachungsimpulse zur Zeitzählung beim Arbeiten des Leistungsstromkreises und

F i g. 5 Spannungs- und Stromverlauf in Abhängigkeit von der Zeit, wie sie bei Einrichtungen nach dem Stande der Technik auftreten.

Die Einrichtung gemäß F i g. 1 bewerkstelligt zwei aufeinanderfolgende Arbeitsgänge, nämlich das Anlegen der Schweißelektroden an das zu schweißende Werkstück (Anlegevorgang) und die Durchführung des Schweißvorganges (Durchgang des Schweißstromes) selbst.

Die Überwachungseinrichtung gemäß F i g. 1 weist einen Leistungsstromkreis 3 auf, der im Detail in F i g. 4 gezeigt ist. Dieser Leistungsstromkreis weist zwei Entladungsgefäße 1, 2 in Gestalt von Thyristoren auf, die antiparallel an das durch Klemmen A und B kenntlich gemachte Speisenetz angeschlossen sind, wobei in dem einen Leitungszweig die Primärwicklung 3 eines Schweißtransformators mit einem dazu parallelgeschalteten Widerstand 3₃ liegt, dessen Sekundärwicklung 3₂ an Elektroden 90, 91 angeschlossen ist. Zündelektroden 92 und 93 der Thyristoren 1 und 2 sind mit Sekundärwicklungen 41, 42 von Transformatoren verbunden, welche eine Spitzenspannung zur Zündung der Thyristoren 1, 2 liefern. Die durch diese Thyristoren abgegebene Leistung ist, wie bekannt, eine Funktion der Phasenlage der Zündspitzenspannungen in bezug auf den Speise-Wechselstrom.

Die Überwachungseinrichtung weist außerdem einen Impulsgenerator 84 auf, welcher Impulse mit der Frequenz / des Speisewechselstromes liefert. Ferner ist ein Impulsgenerator 100 vorgesehen, welcher während der Schweißzeit bei jedem Zu-Null-werden des Schweißstromes einen Impuls, d. h. Impulse mit der Frequenz 2/, liefert. Ein Zähler 5 zählt vom Impulsgenerator 84 direkt empfangene Impulse und Impulse vom Impulsgenerator 100, jedoch nicht direkt, sondern über eine bistabile Kippschaltung 4, wobei die bistabile Kippschaltung 4 nur jeden zweiten Impuls an den Zähler 5 gibt. Der Zähler 5 zählt für

ίο jeden Arbeitsgang die Zahl der Impulse, die der Dauer des Arbeitsganges entsprechen.

Ein Schrittschalter 6, welcher den gerade wirksamen Arbeitsgang wiedergibt, steuert den Zähler 5. Ein Generator? ist für die Erzeugung von Säge-

is zahnimpulsen vorgesehen. Ein Zeitgeber 83, bestimmt den Augenblick des ersten Sägezahnimpulses.

Eine kombinierte Generator- und Zeitgeber-Einheit 82 ist zur Erzeugung eines Rechteckspannungsimpulses für den Schweißvorgang und zur Be-Stimmung des Beginns des Rechteckimpulses sowie seiner Höhe vorgesehen.

Diese Überwachungseinrichtung arbeitet bei Verwendung an einer Schweißmaschine mit den aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen des Anlegens der

as Schweißelektrode an das Werkstück und der Schweißung in der nachfolgend beschriebenen Weise.

Während des Anlegens der Schweißelektroden 90, 91 an ein Werkstück werden Impulse der Frequenz/ — das ist die Frequenz des Wechselstrom-Speisenetzes — über eine Leitung 110 dem Zähler 5 zugeführt. Dieser zählt die vorbestimmte und der Anlegezeit entsprechende Zahl von Impulsen. Ist diese Zeit beendet, dann gibt der Zähler 5 über eine Leitung 85 einen Impuls an den Schrittschalter 6 ab.

Dieser erzeugt ein Signal, das er über eine Leitung 86 dem Zeitgeber 82 zur Erzeugung des Rechteckimpulses, dem Zeitgeber 83 für die Verzögerung des ersten Sägezahnimpulses und dem Impulsgenerator 84 vermittelt, so daß gemäß F i g. 2 die folgenden Vorgänge ausgelöst werden:

1. Der Zeitgeber 82 erzeugt eine Spannung 48 in Rechteckform mit einer Verzögerung 49 in bezug auf den Ursprungsimpuls, der durch den Schrittschalter 6 zum Zeitpunkt 47 geliefert wird. Die Verzögerung 49 ist von Hand einstellbar mittels eines Potentiometers 32 (Fig. 3b). Die Höhe der Rechteckspannung 48 ist von Hand einstellbar durch ein Potentiometer 35.

2. Der Zeitgeber 83 für die Sägezahnimpulse erzeugt einen Impuls 119 mit einer Verzögerung 52 in bezug auf den Ursprungsimpuls, der durch den Schrittschalter 6 zur Zeit 47 geliefert wurde. Die Verzögerung 52 ist manuell durch ein Potentiometer 37 (F i g. 3 b) einstellbar.

3. Die durch den Generator 84 erzeugten Impulse sind blockiert und gelangen nicht mehr an den Eingang des Zählers 5.

Der von dem Zeitgeber 83 kommende Impuls 119 wird über eine Leitung 87 dem Generator 7 zur Erzeugung der Sägezahnimpulse 59 vermittelt und bewirkt deren Erzeugung, wobei der erste Sägezahnimpuls mit der Verzögerung 52 beginnt.

Die Rechteckspannung 48 wird dem Generator 7, der die Sägezahnimpulse erzeugt, über eine Leitung 50 zugeführt.

Der Generator 7 setzt die von ihm erzeugten Sägezahnimpulse und den aufgenommenen Rechteckimpuls 48 zusammen, derart, daß, wenn der erste Sägezahnimpuls 59 den empfangenen Rechteckimpuls 48 unterschreitet — das geschieht im Zeitpunkt 60 — ein Impuls 62 erzeugt wird.

Dieser Impuls 62 wird durch eine Leitung 88 auf ein Gerät zur Steuerung der Zündung der Thyristoren des Leistungskreises 3 übertragen. Es entsteht im Zeitpunkt 60 ein Ladestrom 63, der im Zeitpunkt 64 erlischt.

Das Erlöschen dieses Schweißstromes bewirkt in dem Generator 100 die Erzeugung eines Impulses 65 und so in der Folge bei jedem Erlöschen des Schweißstromes. Die Frequenz der so erzeugten Impulse 65 ist somit gleich 2/.

Der Impuls 65 wird durch die Leitung 69 an den Eingang der bistabilen Kippschaltung 4 gelegt, die jedesmal bei Empfang eines Impulses 65 abwechselnd einen Impuls über eine Leitung 72 an den Generator 7 und einen Impuls über eine Leitung 89 an den Zähler 5 abgibt, der somit während des Schweißvorganges die vom Leistungskreis 3 herrührenden Impulse zählt.

Der die Sägezahnimpulse erzeugende Generator 7 empfängt somit, nachdem er gestartet ist, alternativ mit der Frequenz 2/ einen Impuls aus der bistabilen Kippschaltung 4 über die Leitung 72 und einen Impuls von dem Zähler 5 über die Leitung 77.

Der Generator 7 erzeugt so einen Sägezahnimpuls 59 jedesmal, wenn er einen Impuls empfängt, und jeder mit dem Rechteckimpuls 48 kombinierte Sägezahnimpuls ergibt einen Impuls 62, der die Steuerung der Zündung der Thyristoren des Leistungskreises 3 gewährleistet, und dieses, bis der Zähler 5 am Ende der Schweißzeit seinen letzten Impuls abgegeben hat. Danach empfängt der Generator 7 für die Erzeugung der Sägezahnimpulse keine Steuerimpulse mehr und erlischt.

Die beschriebene Einrichtung besitzt zahlreiche Vorteile. Sie gestattet vor allem, den Ladestromkreis im Falle irgendeiner Betriebsstörung zu unterbrechen. Die Zündung der Thyristoren des Leistungskreises ist zwar in üblicher Weise durch Impulse gesteuert; statt jedoch die Steuerung der Zündung durch direkt aus dem Speisenetz entnommene Impulse vorzunehmen, werden diese einem Zähler entnommen, der seinerseits die Impulse empfängt, welche durch das Erlöschen einer jeden Periode des Schweißstromes erzeugt werden.

Somit ergibt sich:

1. Wenn das Signal 65, das durch das Erlöschen der ersten Ladestromhalbwelle erzeugt und durch Leitung 69 auf die bistabile Kippschaltung 4 übertragen wird, durch Leitungsbruch oder sonstige Beschädigung nicht kommt, dann wird der zweite Sägezahnimpuls nicht ausgelöst und somit kein Schweißstrom gezündet.

2. Bei sonst völlig normalem Betrieb kann es eintreten, daß das auf den Leistungskreis übertragene Signal keine Wirkung auslöst. Dieser Fall kann bei einem Ignitron, eintreten, das nach langer Lebensdauer ausgewechselt werden sollte. Die Zündung ist nicht mehr frei. Es gibt Versager, und mit keinem einfachen Mittel ist dies festzustellen. In einem solchen Falle findet die Zündung nicht statt. Und daher geht kein Signal auf die Leitung 69, womit dann der vorerwähnte Fall (Fall 1) eintritt.

3. An sich gelangt ein Impuls von zweien durch den Zähler 5 zu dem die Sägezahnimpulse erzeugenden Generator 7. Funktioniert dies nicht, dann überträgt die Leitung 77 kein Signal, und alles wird wie oben abgeschaltet.

Wie ersichtlich, arbeitet die erfindungsgemäße Einrichtung wie ein selbstschwingender Oszillator, der nur funktionieren kann, wenn alle seine Elemente den normalen Betriebszustand gewährleisten. So ist deren Schutz durch das Prinzip als solches und ohne Anwendung zusätzlicher Organe, die selbst infolge Betriebsstörungen ausfallen können und eines Schutzes bedürfen, gesichert.

Die F i g. 3 und 4 zeigen ein Beispiel der praktischen Anwendung der Einrichhtung bei einer Schweißmaschine mit zwei aufeinanderfolgenden Operationen, jener des Anlegens der Elektrode an. das Werkstück und jener der eigentlichen Schwei-" ßung.

Diese Überwachungseinrichtung besitzt die an Hand der F i g. 1 beschriebenen Baugruppen 5, 6, 84, 100, 7, 82, 83 und 4.

Der Zähler 5 besteht aus fünf Zählerelementen, hier Thyratronen.
Die erste Röhre ist die Oszillatorröhre.

Wenn ein positiver Impuls der Größenordnung von 120 V an die Steueranode 9 dieser Röhre gelangt, entwickelt sich Strom zwischen Katthode 10 und Anode 12.

Das Potential der Kathode, das auf der Höhe der Leitung 14 war (negativer Pol der Stromquelle), steigt ruckartig um etwa 100 V. Dasselbe tritt an der rechten Elektrode des Kondensators 13 ein, der über eine Leitung 15 mit den Kathoden der fünf Thyratrone verbunden ist.

Angenommen, die linke Röhre würde zünden. Infolge der ruckartigen Erhöhung der Kathodenspannung wird die Potentialdifferenz zwischen Kathode und Anode dieser Röhre niedriger als ihre Bogenspannung, die Röhre mithin erlischt.

Dies hat eine plötzliche Erhöhung des Potentials

der Anode zur Folge und, infolge Anordnung des Kondensators zwischen der Anode dieser Röhre und der Steueranode der folgenden Röhre, zündet letztere ihrerseits.

Während dieser Zeit erlischt die Oszillatorröhre 8 infolge des hohen Widerstandes 11, der in Serie mit der Kathode der Röhre liegt.

Nunmehr ist alles dafür bereit, daß ein neuer Impuls in Steueranode 9 der Röhre 8 den gleichen Effekt, wie beschrieben, auslöst.

Wenn das fünfte Thyratron zündet, überträgt ein an seiner Anode liegender Kondensator 16 einen negativen Impuls auf die Basis eines NPN-Transistors 27. Da diese Basis negativ ist, tritt kein Effekt ein.

Beim Erlöschen des fünften Thyratrons überträgt der Kondensator 16 einen positiven Impuls auf die Basis des Transistors 27. Dieser wird während einer sehr kurzen Zeitspanne leitend und erlischt dann. Dieses Erlöschen erzeugt einen positiven Impuls, der durch einen Kondensator 18 auf die Steuerelektrode der Oszillatorröhre des Schrittschalters 6 übertragen wird. Die beschriebenen Vorgänge rufen in dem

Schrittschalter 6 die gleichen Wirkungen hervor wie im Zähler 5. Das gezündete Thyratron erlischt, und das folgende zündet.

Wenn das Thyratron zündet, überträgt seine Anode über einen Kondensator 21 einen negativen Impuls auf die Basis eines PNP-Transistors 22. Dieser wird leitend; das Potential seines Kollektors wird positiver. Durch eine Leitung 23 überträgt er diesen positiven Impuls auf eine der Klemmen eines Schalters 24. Dieser, der in F i g. 3 a die Stellung »zwei« einnimmt, gibt den positiven Impuls auf den Anodenkreis des dritten Thyratrons des Zählers 5, und durch den Verbindungskondensator zwischen der Anode und der Steueranode des folgenden Thyratrons zündet das vierte Thyratron. Das ist der Vorgang des Anstoßes des Zählers 5. Nach zwei an den Eingang des Zählers 5 gegebenen Impulsen überträgt dieser einen Impuls auf den Schrittschalter 6. Das Thyratron erlischt, und das Thyratron 20 zündet und erzeugt wie oben den Anstoß der zweiten Operation durch einen Schalter 25. Die angegebene Stellung »vier« läßt erkennen, daß nach vier an den Eingang des Zählers 5 gegebenen Impulsen dieser ein Signal auf den Schrittschalter 6 überträgt, welcher das zweite Thyratron 20 löscht. Die Zeit, während welcher das erste Thyratron 19 gezündet ist, ist »die Anlegezeit«. Diese wird gesteuert durch den Schalter 24. Sie wird gezählt sofort nach Betätigung des Kontaktes eines Fußschalters 26, der aus der Ruhestellung 17, welche alle Kathoden der Thyratrons positiv macht und daher diese löscht, in die Arbeitsstellung 28 übergeht, welche das Thyratron 19 zündet. Während der durch den Schalter 25 bestimmten Schweißzeit ist das zweite Thyratron 20 gezündet.

Während dieser Periode senkt sich das Potential der Anode des Thyratrons 20 wie auch das Potential der Basis des PNP-Transistors 29. Infolgedessen senkt sich das Potential des Emitters des Transistors 29, das auf dem Potential der Leitung 30 war, und steuert erstens den Zeitgebergenerator 82 für den Rechteckimpuls 48, zweitens den Generator 7 für die Sägezahnimpulse 59 mit dem Zeitgeber 83 und den Impulsgenerator 84.

Der Zeitgebergenerator 82 enthält einen Kondensator 31, der mehr oder weniger rasch über einen Widerstand 32 aufgeladen wird. Die gemeinsame Klemme des Widerstandes 32 und des Kondensators 31 ist an eine Zenerdiode 33 angeschlossen. Wenn die Spannung an dem Kondensator 31 groß genug ist, wird die Zenerdiode 33 leitend, und infolgedessen sinkt das Potential der Basis eines PNP-Transistors 34. Dieser Transistor 34 wird leitend, und das Potentiometer 35, das an den Kollektor dieses Transistors angeschlossen ist, wird von einem Strom durchflossen, welcher den Rechteckimpuls 48 bildet. Der Abgriff des Potentiometers 35 ist durch eine Leitung 50 an den Emitter eines PNP-Transistors 51 des die Sägezahnimpulse 59 erzeugenden Generators 7, der zugleich den Rechteckimpuls 48 aufnimmt, angeschlossen. Mit dem Abgriff des Potentiometers 35 wird die Höhe des Rechteckimpulses 48 eingestellt, dessen Ursprung bei 60 (Fig. 2) liegt und der mit einer Verzögerung 49 im Verhältnis zu dem Ursprungsimpuls beginnt, der durch den Schrittschalter 6 zur Zeit 47 geliefert wird (F i g. 2). Die Verzögerung 49 kann durch den Widerstand 32 eingestellt werden.

Der Zeitgeber 83 weist einen Kondensator 36 auf, der über einen Widerstand 37 aufgeladen wird. Eine Zenerdiode 38 liegt in der Basiszuleitung eines PNP-Transistors 39. Wenn der Kondensator 36 aufgeladen ist, wird Spannung an die Primärwicklung 40 (F i g. 4) eines Transformators gelegt, der zwei Sekundärwicklungen 41 und 42 mit dazu parallelgeschalteten Widerständen 4I₁ und 4I₁ besitzt, welche mit den Steuerelektroden der Leistungsthyristoren 1 und 2 des Leistungsstromkreises 3 verbunden sind (Fig. 4).

ίο Durch einen Kondensator 53 und Transistoren 54 und 55 wird ein Impuls auf einen Thyristor 56 übertragen, der zündet und gleichzeitig sehr kurz einen Kondensator 58 des Generators 7 lädt. Der Kondensator 58 wird im Zeitpunkt 57 (F i g. 2), der durch den Widerstand 37 gesteuert wird, geladen. Der Kondensator 38 entlädt sich längs eines Sägezahnimpulses 59. Dieser wird korrigiert durch einen Reaktionskondensator 78. Die positive Klemme des Kondensators 58 ist mit der Basis des PNP-Transistors 51 verbunden. Der PNP-Transistor 51 wird leitend, wenn das Potential seiner Basis niedriger wird als das seines Emitters, d. h., bezogen auf das Diagramm in F i g. 2, wenn der Sägezahnimpuls 59 niedriger wird als der Rechteckimpuls 48. Dies tritt zur Zeit 60 ein.

Der Transistor 61, der mit der Primärwicklung 40 in Reihe liegt, wird leitend und überträgt durch die Sekundärwicklungen 41, 42 einen Impuls 62 an die Steuerelektroden 92, 93 der Thyristoren Γ und 2. Einer der beiden zündet und erzeugt dabei den ersten Stromimpuls 63 (F i g. 2) in dem Ladekreis 3.

Der Impulsgenerator 84 umfaßt einen Impulstransformator 43, welcher positive Spannungsspitzen erzeugt in Zwischenräumen, die in Abständen von 0,02 Sekunden liegen und in Phase sind mit dem NuIldurchgang der Spannung des Speisestromkreises.

Während der Periode der »Anlegezeit« arbeitet der Zähler 5 mit den erzeugten Impulsen über den Impulstransformator 43 des Impulsgenerators 84. Wenn das Potential des Emitters den Transistor 29 senkt (Anfang des Schweißvorganges), wird über die Leitung 75 das Potential der Basis des NPN-Transistors

45 ebenfalls abgesenkt; hierdurch wird seine Leitfähigkeit und die Verbindung zwischen dem Impulstransformator 43 und der Primärwicklung 44 eines Transformators unterbrochen, dessen Sekundärseite

46 mit dem Eingang des Zählers 5 verbunden ist. Auf diese Weise erreichen die durch den Generator 84 erzeugten Impulse den Eingang des Zählers 5 nicht mehr.

Andererseits entsteht, wenn der erste Stromimpuls 63, ausgelöst durch den ersten Sägezahnimpuls 59 des Generators 7 zur Zeit 64 (F i g. 2), unterbrochen wird, an den Klemmen der Thyristoren 1 und 2 eine Spannungsspitze 65, die auf den Impulsgenerator 100 übertragen wird, welcher einen Gleichrichter 66 enthält (F i g. 4). Dieser Gleichrichter 66 richtet diese an die Primärwicklung 67 angelegte Spannungsspitze 65 gleich. Die Sekundärwicklung 68 ist durch den Leiter 69 mit dem Eingang der bistabilen Kippstufe 4 verbunden (F i g. 3 a, 3 c). Die bistabile Kippstufe 4 liefert, wie schon hervorgehoben, abwechselnd einen Impuls über die Leitung 89 an den Zähler 5 und einen Impuls über die Leitung 72 an den Generator 7, so daß der Zähler 5 zu funktionieren fortfährt und Impulse abgibt, die durch den Leistungsstrom geliefert sind.

Diese Arbeitsgänge spielen sich folgendermaßen ab: Die bistabile Kippstufe 4 war zur gleichen Zeit be-

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tätigt worden, zu welcher der Anstoß des Zählers 5 für die »Anlegezeit« erfolgte. Der über den Schalter 24 kommende Impuls wird an die Steueranode des Thyratrons 70 gelegt und zündet dieses. Sobald die Spannungsspitze 65 an die bistabile Kippstufe 4 gelangt, erlischt das Thyratron 70, und das Thyratron 71 zündet. Das Erlöschen des Thyratrons 70 erzeugt einen Spannungsanstieg an seiner Anode, und es wird über Leitung 72 ein positiver Impuls auf die Basis des NPN-Transistors 54 übertragen. So entsteht durch Aufladung des Kondensators 58 durch den Thyristor 56 der Anfang eines neuen Sägezahnimpulses bei 64 (Fig. 2). Ebenso wie oben beschrieben schneiden sich die beiden Kurven; der Transistor 51 wird leitend und überträgt einen Impuls 73, wie beschrieben, auf die Leistungsthyristoren 1, 2. Man erhält so den negativen Stromimpuls 74. Am Ende desselben erhält man gleichfalls eine Spannungsspitze 76, die an den Eingang der Kippstufe 4 gelegt wird. Das Thyratron 71 erlischt, und das Thyratron 70 zündet.

Das Erlöschen des Thyratrons 71 erzeugt einen positiven Impuls, der an den Eingang des Zählers 5 gelegt wird, und löscht das Thyratron, das gezündet hatte; der entsprechende positive Impuls wird durch Leitung 77 auf die Basis des Transistors 54 übertragen. Man erhält so bei 81 einen neuen Sägezahnimpuls (Fig. 2).

Der beschriebene Vorgang spielt sich ab bis zum Erlöschen des letzten Thyratrons des Zählers 5, was nach einem negativen Stromimpuls erfolgt.

Daraus resultiert das Erlöschen des Thyratrons 20 des Schrittschalters 6 und die Sperrung des Transistors 29. Der Schweißvorgang ist beendet, obgleich der Fußkontakt noch bei 28 gehalten werden könnte. Durch Zurückführung des Fußkontaktes in die Stellung 17 ist die Einrichtung für den Ablauf eines neuen Arbeitszyklus bereit.

Die beschriebene Schaltung löst ein wichtiges Problem: Die Unterdrückung von Übergangserscheinungen beim Aufbau des Stromes. Dies ist besonders schwierig zu erreichen, wenn der Nutzstromkreis einen Transformator enthält, der Bleche mit gerichteter Körnung besitzt.

Diese Bedingung wird erfüllt, wenn der erste Stromwechsel bei 60 beginnt, ungefähr 90° nach dem Nulldurchgang der Speisespannung 118.

Im Gegensatz dazu ist in Fig. 2 gestrichelt gezeigt, auf welche Weise die Steuerung des ersten Stromwechsels bewerkstelligt wird, wenn die Stromimpulse um mehr als 90° gegenüber der Spannung phasenverschoben sind. Der Rechteckimpuls 48 ist auf das Niveau 79 abgesenkt.

Der erste Schnitt zwischen Sägezahnimpuls 59 und dem Rechteckimpuls 79 erzeugt den ersten Zündimpuls 80 (F i g. 2), der rechts von 60 liegt. Um in diesem Falle Übergangserscheinungen zu unterdrücken, ist es notwendig, die Lage des Zündungsimpulses 80 zu steuern, die abhängt von dem Anfang 57 des durch den Widerstand 37 gesteuerten Sägezahnimpulses (Verzögerung 52).

Die Höhe des durch das Potentiometer 35 gesteuerten Rechteckimpulses bestimmt den Wert des Schweißstromes.

Dieser Strom ist um so größer, je schwächer die Abweichung ist zwischen dem Ende jedes Stromimpulses und dem Beginn des folgenden. Der Strom hat ein Maximum, wenn die Abweichung gleich Null ist; dieses Ergebnis wird erreicht, wenn der Rechteckimpuls auf der Niveauhöhe der Spitze der Sägezahnimpulse ist. Das Ergebnis ist unabhängig von den elektrischen Charakteristiken der Maschine, d. h. von dem Leistungsfaktor. Man weiß, daß man mit allen bekannten Phasenschiebersystemen den Maximalstrom nur erreichen kann mit einer Einstellung des Phasenschiebers, die von dem Leistungsfaktor der Maschine abhängt. Wenn diese Einstellung schlecht ist, dann erhält man entweder einen Strom unterhalb der Sollgrenze oder die Zündung einer einzigen Röhre, so daß in dem Speisetransformator der Anlage ein Gleichstrom entsteht. Die sich hierdurch einstellende Sättigung hat eine Auslösung des Sicherheitsschalters zur Folge. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird, wie schon oben beschrieben, der Schweißstrom abgeschaltet, wenn sich ein Fehler einstellt.

Angenommen, nach Erlöschen eines der Thyristoren 1, 2 des Leistungskreises 3 habe das auf die bistabile Kippstufe 4 und dann direkt auf den Thyristor 56 des Generators 7 der Sägezahnimpulse oder über den Zähler 5 übertragene Signal nicht die Zündung des anderen Leistungsthyristors hervorgerufen, so leuchtet ein, daß kein anderes Signal mehr zur Kippstufe gelangen kann, daß ebenso im Zähler 5 kein Zählvorgang mehr stattfindet und daß kein Schweißstrom mehr fließt. Das Ergebnis wird sein: komplette Abschaltung des Stromes und Anhalten der Maschine, wobei die Elektroden auf das zu schweißende Stück angedrückt gehalten bleiben.

Im Falle der Verwendung von Ignitronen genügt ein Versagen der Zündung eines Ignitrons. Dies ist ein Mittel, um zu erkennen, daß ein Ignitron schadhaft ist und ausgewechselt werden muß.

Bei einer derartigen Einrichtung ist das Funktionieren mit einem einzigen Thyratron unmöglich. Man vermeidet so die Gleichrichterwirkung, die den Hochspannungstransformator sättigt und die Spannungsabschaltung hervorruft. Der Schutz gegen Fehler ohne diese Einrichtung ist bei niedriger Spannung nahezu unmöglich. Ein anderer Fall ist nämlich, daß das Funktionieren der beiden Thyratrone normal ist, daß aber der Zähler einen Fehler hat und infolgedessen keines seiner Thyratrone löscht. Die auf die bistabile Kippstufe 4 übertragenen Signale sind normal; das über 72 gehende Signal erreicht direkt den Generator 7 für die Sägezahnimpulserzeugung und zündet den entsprechenden Leistungsthyristor. Dieser erzeugt beim Löschen ein Signal, das von neuem an die Kippstufe 4 gegeben wird und von hier an den Zähler 5 geht; es findet aber keine Löschung statt, und es wird auch kein Signal über 77 auf den Generator 7 übertragen. Damit ist der vorhergehend beschriebene Zustand hergestellt: Alles ist abgeschaltet.

Bei einer bisher üblichen Ausführung (s. Fig. 5) entsteht, wenn die erste Zündspitze bei der Zeit 360 vor der Normalzeit 60 stattfindet, ein solcher Übergangszustand, daß der erste Stromimpuls 263 eine Amplitude und eine Dauer hat, die größer sind als normal, nämlich 63. Wenn der Strom erlischt, findet keine Auslösung des negativen Stromimpulses 74 statt infolge der Winkelverschiebung der Sinus-Linie, hervorgerufen durch diesen Ubergangszustand. Die Zündung des zweiten postiven Stromimpulses wird normal stattfinden, aber da der negative Stromimpuls ausgefallen ist, wird dieser zweite positive Stromimpuls eine noch größere Amplitude haben als

der erste, und dieser Vorgang steigert sich bis zur Auslösung des Sicherheitsschalters.

Im Gegensatz hierzu ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung (s. Fig. 2), wenn man bei 260 vor der Normalzeit 60 zündet, der erste Stromimpuls 163 in bezug auf Amplitude und Dauer größer als normal, aber der negative Stromimpuls wird möglich

sein, da der Impuls 265, erzeugt durch Zu-Null-werden des ersten Stromimpulses, die normale Auslösung der Arbeitsgänge gestattet. Der so erzeugte negative Stromimpuls 174 ist kleiner als normal, jedoch wird sich in einigen Perioden das Gleichgewicht zwischen den negativen und positiven Wechseln von selbst wiederherstellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Impulse können dabei zur Zählung der Stromhalb-Patentansprüche: wellen benutzt werden. Diese bekannte periodische Überwachung der

1. Einrichtung zur Überwachung von Wider- Primärspannung an Schweißtransformatoren ist jestandsschweißmaschinen mit steuerbaren, anti- 5 doch nicht frei von Nachteilen. Wird der Überparallelgeschalteten Gasentladungsgefäßen oder wachungszeitpunkt auf einen kleinen Phasenwinkel Halbleitergleichrichtern im Primärstromkreis eines eingestellt, also nahe dem elektrischen Winkel 90°, Schweißtransformators, bei der dem Primärstrom- so ist infolge der Phasenverschiebung zwischen Strom kreis Überwachungsimpulse entnommen werden, und Spannung keine wirksame Schweißstromsteuedie ein Kriterium für den fehlerfreien Betrieb der io rung durch Phasenanschnitt mehr möglich, da eine Entladungsgefäße darstellen, wobei ein Zähler Zündung der Gasentladungsgefäße nach dem Prüfzur Zählung der Schweißspannungsperioden Zeitpunkt keine sichere Prüfung zuläßt. Erfolgt jezwecks Festlegung der Schweißzeit vorgesehen doch die Spannungsprüfung bei einem elektrischen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel von 150°, wie es dort vorgeschlagen worden Überwachungsimpulse (65, 76) an der Anti- 15 ist, so ergibt sich immer noch eine starke Einparallelschaltung der Entladungsgefäße (1, 2) ab- schränkung des Phasenanschnittssteüerbereiches. Zugenommen und einem Eingang einer bistabilen sätzlich kann ein kurzzeitiger, impulsartiger Netz-Kippstufe (4) zugeführt sind, deren einer Aus- Spannungseinbruch, der in Industrienetzen oft zu gang mit einem ersten Eingang eines Impuls- beobachten ist, bei seiner zufälligen zeitlichen Übergenerators (7) zur Auslösung von Zündimpulsen ao deckung mit dem Prüfimpuls infolge seiner direkten (73, 62, 80) verbunden ist, dessen zweiter Ein- Übertragung aus dem Netz über eines der Stromtore gang mit einem Ausgang des Zählers (5) verbun- auf den Schweißtransformator und damit auch auf den ist; dessen einer Eingang seinerseits mit dem einen Übertrager trotz einwandfreien Schweißstromes zweiten Ausgang der bistabilen Kippstufe (4) den Ausfall einer Spannungs- und damit einer Stromverbunden ist (Fig. 1, 2, 4)., 35 halbwelle vortäuschen, womit es zum Ausfall einer

2. Einrichtungen nach Anspruch 1, dadurch an sich fehlerfreien Anlage käme. Dadurch würde gekennzeichnet, daß die vom Ende jeder Halb- die Betriebssicherheit der Anlage herabgesetzt. Es welle des Arbeitsstromes herrührenden Über- ergibt sich also die Aufgabe, derartige Möglichkeiten wachungsimpulse (65, 76) im Impulsgenerator auszuschließen.

(7) Sägezahnimpulse (59) auslösen, die mit einer 30 Es ist weiter eine Schaltung zur Steuerung der Rechteckspannung (48) verglichen werden, der- zeitlichen Folge und Dauer der Arbeitstakte eines art, daß, sobald die Sägezahnimpulse (59) die sich periodisch wiederholenden Arbeitsprozesses be-Rechteckspannung (48) unterschreiten, ein Zünd- kanntgeworden, bei der die bisher benutzten RC-impuls (73, 62, 80) für die Entladungsgefäße Kreise und die damit verbundenen Nachteile ver-(1, 2) ausgelöst wird (F i g. 2). 35 mieden werden sollen. Zu diesem Zweck verwen

dete man als Arbeitstaktzähler einen zyklisch arbeitenden Schrittzähler (deutsche Auslegeschrift