DE1465047C

DE1465047C - Control circuit for controlling the welding energy emitted in a stud welding device

Info

Publication number: DE1465047C
Authority: DE
Inventors: Charles Connor Pennsauken N.J. Pease (V.StA.)
Original assignee: KSM Products Inc
Current assignee: KSM Products Inc

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuerstrom- Stromkreis an die Spannungsbegrenzungseinrichtung kreis zum Steuern der an einen Bolzen und an ein geschaltet ist, um einen variablen Spannungsanstieg Werkstück in einer Bolzenschweißvorrichtung ab- an dem Kondensator zu schaffen, eine Transistorgegebenen Schweißenergie, wobei die Schweißvorrich- einrichtung im Stromkreis mit dem Kondensator vortung mit einer kontinuierlichen Energiezufuhr ar- 5 gesehen ist, die, wenn der Kondensator einen vorbeitet. Das äußere Ende des Bolzens kann beispiel- bestimmten Spannungspegel erreicht, von dem Konweise mit Gewinde versehen werden, um an dem densator leitend gemacht wird und ein Ausgangssignal Werkstück nach Befestigung des Bolzens irgendwelche liefert, und daß eine Stromkreisunterbrechungs-Teile befestigen zu können. einrichtung vorgesehen ist, die auf das Ausgangs-The invention relates to a control current circuit to the voltage limiting device circuit to control which is connected to a bolt and to a variable voltage rise Work piece in a stud welding device off to create a transistor given to the capacitor Welding energy, with the welding device in the circuit with the capacitor is seen with a continuous energy supply ar- 5, which when the capacitor works by one. The outer end of the bolt can, for example, reach certain stress levels, from the Konweise threaded to make the capacitor conductive and an output signal Workpiece after fastening the bolt any supplies, and that a circuit breaker parts to be able to attach. device is provided, which on the output

Es sind zahlreiche elektrische Einrichtungen für io signal der Transistoreinrichtung anspricht, um dieThere are numerous electrical devices for io signal the transistor device responds to the

Bolzenschweißvorrichtungen vorgeschlagen worden. Schweißenergie an dem Bolzen und dem WerkstückStud welding devices have been proposed. Welding energy on the stud and the workpiece

Bei einer solchen Einrichtung wird der Bolzen an- zu unterbrechen.With such a device, the bolt will be interrupted.

fänglich mit dem Werkstück in Berührung gehalten, Nach einer weiteren Ausgestaltung des Steuerwährend ein Strom durch die Verbindungsstelle zwi- Stromkreises wird die Spannungsbegrenzungseinrichschen den beiden Teilen hindurchgeführt wird, dann 15 tung durch eine Zenerdiode dargestellt. Außerdem wird der Bolzen von dem Werkstück wegbewegt, um kann sie vorzugsweise an den Ausgang eines Brückeneinen Zündlichtbogen zu ziehen, danach wird der Stromkreises geschaltet sein, um unabhängig von der Bolzen in einem Abstand von dem Werkstück ge- Polarität der Energiezufuhr die richtige Polarität des halten, während ein Schweißlichtbogen durch einen Steuerstromkreises zu schaffen. Ferner kann die Strom erzeugt wird, der über die von dem Zündlicht- 20 Stromkreisunterbrechungseinrichtung vorzugsweise bogen hergestellte ionisierte Strecke gerichtet wird, einen gesteuerten Siliciumgleichrichter aufweisen, und schließlich wird der Bolzen gegen das Werk- dessen Anode und Kathode an die Spannungsstück gedrückt, um die sich gegenüberliegenden, ge- begrenzungseinrichtung geschaltet sind und dessen schmolzenen Teile des Bolzens und des Werkstücks Toranschluß in einem Stromkreis mit dem Ausgangszu vereinigen. 35 signal der Transistoreinrichtung liegt.initially held in contact with the workpiece, according to a further embodiment of the control during a current through the junction between the circuit is the voltage limiting device the two parts is passed through, then 15 device represented by a Zener diode. Besides that if the bolt is moved away from the workpiece, it can preferably be attached to the exit of a bridge Pull the pilot arc, after which the circuit will be switched to independently of the The polarity of the energy supply is the correct polarity of the bolt at a distance from the workpiece hold while creating a welding arc through a control circuit. Furthermore, the Current is generated, which is preferably via the circuit breaker device from the ignition light 20 arc produced ionized path is directed, have a controlled silicon rectifier, and finally the bolt is pressed against the work- whose anode and cathode are pressed against the tension piece, around which the opposing, limiting devices are connected and whose melted parts of the bolt and the workpiece port connection in a circuit with the output zu unite. 35 signal of the transistor device is located.

Um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, ist es Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung notwendig, daß das Ausmaß der Erhitzung an den mit der Zeichnung beispielsweise erläutert,
sich gegenüberliegenden Teilen des Bolzens und des Die Figur ist eine schematische Darstellung einer Werkstücks am Zeitpunkt ihrer Vereinigung genau Bolzenschweißanordnung gemäß der Erfindung,
vorherbestimmt ist. Das Ausmaß der Erhitzung kann 30 Die dargestellte Anordnung umfaßt allgemein eine mittels eines Zeitsteuerstromkreises bestimmt wer- Bolzenschweißpistole 20, einen Steuerstromkreis 22 den, welcher die Dauer des Schweißlichtbogens und einen Zeitgeberstromkreis 24.
regelt. Dabei wird ein Zeitsteuerstromkreis ver- Der Zeitgeberstromkreis 24 arbeitet wie folgt: wendet, um den von einer kontinuierlich speisenden Wenn der von dem Abzug 38 der Pistole 20 gebildete Quelle kommenden Schweißstrom einzuschalten und 35 Schalter geschlossen wird, wird Spannung an eine nach einem vorbestimmten Zeitraum auszuschalten. Gleichrichterbrücke 58 angelegt, die ermöglicht, daß Jedoch wurden bisher die Zeitsteuerstromkreise der Zeitgeberstromkreis ohne Rücksicht auf die immer zusammen mit unabhängigen Energiezufuhr- Polarität der angelegten Spannung arbeitet. Ohne einrichtungen verwendet, d. h., die Zeitsteuerstrom- Regelung würde die Größe der an die Brücke 58 ankreise wurden nicht von der die Schweißenergie zu- 40 gelegten Spannung zwischen dem belasteten und dem führenden Quelle selbst erregt. Ein weiterer Nachteil unbelasteten Zustand stark schwanken. Daher ist bisheriger Einrichtungen besteht in ihrer komplexen über die Brücke 58 eine Zenerdiode 60 geschaltet, die Ausführung, durch welche ein sehr genaues Er- eine konstante Spannung mit Bezug auf die Belöschen des Schweißlichtbogens nicht gewährleistet lastung trotz einer Fluktuation der von der Stromwerden kann, was besonders deshalb nachteilig ist, 45 quelle angelegten Spannung aufrechterhält. Die weil die Qualität der Schweißung durch die Genauig- Zenerdiode 60 wirkt als Kurzschluß für alle Spankeit des Zeitpunktes des Erlöschens entscheidend be- nungen, welche die Durchbruchspannung der Diode einflußt wird. überschreiten. Mit anderen Worten ausgedrückt, dieIn order to achieve reproducible results, it is necessary, in connection with the following, that the extent of the heating is explained with the drawing, for example,
opposite parts of the stud and the stud welding arrangement according to the invention,
is predetermined. The illustrated arrangement generally comprises a stud welding gun 20, a control circuit 22 which determines the duration of the welding arc and a timer circuit 24 which can be determined by means of a timing control circuit.
regulates. The timer circuit 24 operates as follows: used to switch on the welding current coming from the trigger 38 of the gun 20 and the switch 35 is closed, the voltage is switched off after a predetermined period of time . Rectifier bridge 58 applied, which enables that, however, up to now the timing circuits of the timer circuit have always worked together with the independent power supply polarity of the applied voltage, regardless of the fact that they are always independent of the power supply polarity. Without devices used, ie the time control current regulation would increase the size of the circuits connected to the bridge 58 were not itself excited by the voltage added by the welding energy between the loaded and the leading source. Another disadvantage unloaded state can fluctuate sharply. Therefore, previous devices consist in their complex across the bridge 58 a Zener diode 60 connected, the design by which a very precise voltage with respect to the extinguishing of the welding arc does not ensure a constant voltage despite a fluctuation of the current, which can be is therefore particularly disadvantageous, 45 source maintains applied voltage. The Zener diode 60 acts as a short circuit for all the voltage at the time of extinction, which is decisive because the quality of the weld is influenced by the breakdown voltage of the diode. exceed. In other words, the

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Zenerdiode 60 dient dazu, die Spannung auf einemThe object of the invention is to provide a zener diode 60 which is used to reduce the voltage on a

Zeitsteuerstromkreis einfacher Ausführung zu schaf- 50 vorbestimmten Wert unterhalb der Belastungs-Timing control circuit simple design to create 50 predetermined value below the load

fen, der bei sehr langen Zeitperioden des Gebrauchs spannung zu halten. Diese Spannung wird an einto keep voltage for very long periods of use. This tension is applied to a

stabile elektrische Charakteristiken hat, so daß die Widerstand-Kondensator-Netzwerk angelegt, dashas stable electrical characteristics, so that the resistor-capacitor network is applied to the

Genauigkeit der Steuerung auch über lange Zeit- einen festen Widerstand 62, einen veränderbarenAccuracy of the control even over a long period of time - a fixed resistor 62, a variable one

Perioden aufrechterhalten bleibt und jeder einzelne Widerstand 64 und einen Kondensator 66 enthält,Periods is maintained and each individual resistor 64 and a capacitor 66 contains,

Schweißvorgang sehr genau durchgeführt wird. 55 der sich mit einer Einschwinggeschwindigkeit auf-Welding process is carried out very precisely. 55 which increases with a settling speed

Diese Aufgabe wird vermittels eines Steuerstrom- lädt, die durch die Einstellung des veränderbarenThis task is carried out by means of a control current, which loads through the setting of the changeable

kreises zum Steuern der an einen Bolzen und an ein Widerstandes 64 geregelt wird. Der feste Widerstandcircuit for controlling which is regulated to a bolt and a resistor 64. The solid resistance

Werkstück in einer Bolzenschweißvorrichtung ab- 62 dient dazu, zu verhindern, daß sich die ImpedanzWorkpiece in a stud welding device is used to prevent the impedance from increasing

gegebenen Schweißenergie, wobei die Schweiß- auf den Wert Null vermindert,given welding energy, whereby the welding energy is reduced to the value zero,

vorrichtung mit einer kontinuierlichen Energiezufuhr 60 Ein Einübergang-Flächentransistor 68, der zweiContinuous power supply device 60 A single junction junction transistor 68 that has two

arbeitet, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Basiselektroden 70 und 72 und eine Emitterelektrodeworks, according to the invention achieved in that a base electrodes 70 and 72 and an emitter electrode

Spannungsbegrenzungseinrichtung gleichzeitig mit 74 besitzt, ist so ausgebildet, daß er einen scharfenHas voltage limiting device at the same time as 74, is designed so that it has a sharp

dem Anlegen von Schweißenergie an den Bolzen und Impuls erzeugt, wenn der Kondensator 66 eine Span-the application of welding energy to the stud and pulse generated when the capacitor 66 generates a tension

das Werkstück an den Ausgang der Energiezufuhr nung entwickelt, die ungefähr 50% der Spannungthe workpiece at the output of the power supply develops approximately 50% of the voltage

geschaltet und so eingestellt ist, daß eine kontinuier- 63 zwischen den beiden Basiselektroden 70 und 72 be·switched and set so that a continuous 63 between the two base electrodes 70 and 72 is

liehe Spannung geliefert wird, die niedriger als die trägt. Wenn diese Spannung erreicht wird, zündet derlent voltage is supplied, which is lower than that carries. When this voltage is reached, it ignites

niedrigste Lastspannung ist, die von der Energie- Transistor 68, und zu diesem Zeitpunkt tritt eineThe lowest load voltage is that of the power transistor 68, and at this point a

zufuhr erwartet wird, ein variabler ÄC-Übergangs- starke Leitfähigkeit zwischen der Emitterelektrode 74supply is expected, a variable AC-junction strong conductivity between the emitter electrode 74

und - der Basiselektrode 70 auf, wodurch ein Spannungsimpuls an einem Widerstand 76 erzeugt wird.and - the base electrode 70, whereby a voltage pulse is generated across a resistor 76 will.

Die relativen Ströme, die durch die Elektroden des Einübergang-Flächentransistors 68 hindurchgehen, ändern sich mit der Temperatur. Demgemäß ändert sich der Spannungsabfall an einem mit der Basiselektrode 72 des Transistors in Reihe geschalteten Widerstand 77 mit der Temperatur, so daß der Zeitpunkt, zu welchem der Transistor 68 zündet, eine Funktion der Umgebungstemperatur ist.The relative currents passing through the electrodes of the single junction junction transistor 68, change with temperature. Accordingly, the voltage drop across one with the base electrode changes 72 of the transistor in series resistor 77 with the temperature, so that the time at which transistor 68 fires is a function of ambient temperature.

Das Ende des Widerstandes 76, das an die erste Basiselektrode 70 des Transistors 68 angeschlossen ist, ist außerdem mit dem Eingang eines gesteuerten Siliciumgleichrichters 78 verbunden. Daher wird durch die an dem Widerstand 76 entwickelte Spannung der gesteuerte Gleichrichter 78 gezündet, wodurch ein Relais 80 erregt wird. Durch die Erregung des Relais 80 wird ein normalerweise geschlossener Schalter 82 im Steuerstromkreis 22 geöffnet und dadurch der Schweißzyklus beendet. Wenn der von dem Abzug 38 der Pistole 20 gebildete Schalter nach Beendigung des Schweißzyklus geschlossen gehalten wird, bleibt der gesteuerte Siliciumgleichrichter 78 weiter leitend, so daß das Relais 80 erregt und der normalerweise geschlossene Schalter 82 geöffnet bleibt, womit eine unerwünschte Wiederholung des Schweißzyklus verhindert wird.The end of resistor 76 connected to first base electrode 70 of transistor 68 is also connected to the input of a silicon controlled rectifier 78. Hence will The controlled rectifier 78 is triggered by the voltage developed across the resistor 76, whereby a relay 80 is energized. The energization of the relay 80 becomes a normally closed Switch 82 in control circuit 22 is opened, thereby ending the welding cycle. If that of the Trigger 38 of gun 20 formed switch held closed after completion of the welding cycle is, the controlled silicon rectifier 78 remains conductive, so that the relay 80 is energized and the normally closed switch 82 remains open, thus undesirable repetition of the Welding cycle is prevented.

Claims

Patent claims:

1. Timer circuit for controlling the on a stud and on a workpiece in one Stud welding device delivered welding energy, wherein the welding device with a continuous energy supply works, d a characterized in that a voltage limiting device (60) Simultaneously with the application of welding energy to the stud and the workpiece to the output of the energy supply switched and set so that a continuous voltage is supplied, the lower than the lowest load voltage expected from the power supply variable ÄC transition circuit (62, 64, 66) connected to the voltage limiting device is to provide a variable voltage rise across the capacitor, transistor means (68) in circuit with the Capacitor (66) is provided which, when the capacitor reaches a predetermined voltage level, is rendered conductive by the capacitor and provides an output signal, and that a circuit breaker (76, 78, 80, 82) is provided which is responsive to the output signal of the transistor device (68), to interrupt the welding energy on the stud and the workpiece.

2. timer circuit according to claim 1, characterized in that the voltage limiting device a zener diode (60).

3. timer circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the The transistor device is a transistor (68) which has a junction and whose bases (70, 72) to the voltage limiting device (60) and its emitter (74) to a circuit are connected to the capacitor (66).

4. timer circuit according to one of claims 1 to 3, characterized by a Resistor (76) in the base of junction transistor (68) to which the capacitor (66) discharged to provide a sharp output signal.

5. timer circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that a Bridge circuit (58) is connected to the output of the energy supply and that the voltage limiting device (60) is connected to the output of the bridge circuit in order to be independent of the polarity of the energy supply to create the correct polarity of the control circuit.

6. timer circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Circuit breaker has a silicon controlled rectifier (78), its anode (92) and cathode (94) connected to the voltage limiting device (60) and its gate terminal (96) in a circuit with the output signal of the transistor device (68) lies.

1 sheet of drawings