DE1515274C - Einrichtung zum Zünden eines Schweißhchtbogens - Google Patents

Description

3 4

licher Geräte in der näheren Umgebung nicht zu ver- hoher Spannung erzeugt, der an die Schweißelektrode

meiden sind. gelangt und den Lichtbogen zwischen der Elektrode

. Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu- und dem Werkstück zündet. Um den Zündvorgang

gründe, eine Lichtbogenschweißeinrichtung zu schaf- noch wirksamer zu machen, ist ein Hochspannungs-

fen, bei der die Zündung des Lichtbogens zu einem 5 generator vorgesehen, der mit der Schweißelektrode

vorbestimmten Zeitpunkt erfolgt, so daß serienweise über eine zusätzliche Funkenstrecke verbunden ist.

durchzuführende und überhaupt Mehrfachschweißun- Diese Funkenstrecke wird in Abhängigkeit von dem

gen in befriedigender Weise durchführbar werdejp; Zündimpuls gezündet, um die Schweißelektrode über

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst cjfefch eine Induktivität mit einem über eine Gleichrichtereinen ersten Impulsgeber zur Erzeugung eines eilten i° schaltung aufgeladenen Kondensator zu verbinden. Spannungsimpulses in der Induktivität, durch ifhen Auf diese Weise wird eine zusätzliche Entladung er-Aufwärtstransformator, dessen Sekundärwicklung in zielt, die den Aufbau des Schweißbogens unter-Reihe mit dem die Induktivität, die Schweißelektrode stützt.

sowie die Stromquelle aufweisenden Stromkreis liegt, ' In den Figuren 1 bis 3 der Zeichnungen ist der

und durch einen vom ersten Impulsgeber gesteuerten 15 Gegenstand der Erfindung an Hand zweier Ausfüh-

zweiten Impulsgeber zur Erzeugung eines zweiten rungsbeispiele dargestellt und nachstehend näher er-

Spannungsimpulses in der Transformatorsekunctär- läutert. Es zeigt

Wicklung, der zwecks Zündung des Schweißlichtlo- F i g. 1 das Schaltbild des Zündstromkreises der

gens in einem vorbestimmten Zeitpunkt des Schmiß- Lichtbogenschweißeinrichtung,

zyklus zusammen mit dem ersten Spannungsimpuls 20 F i g. 2 in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf

an die Schweißelektrode angelegt wird. ' ΐμ der Spannung an der Schweißelektrode und

Der erste Impulsgeber besteht dabei vorteilhaft aus F i g. 3 das Schaltbild des Zündstromkreises nach einem im Stromkreis der Induktivität liegenden^ ge- einer weiteren Ausführungsform,
steuerten Gleichrichter, dem ein Steuerkreis parallel Ein Zündstromkreis nach Fig. 1 ist an eine geschaltet ist, der einen steuerbaren Schalter, ejiien *5 Schweißpistole 10 zur Schweißung des Werkstük-Kondensator mit einem Parallelwiderstand sowi&die kes 11 angelegt. Die Schweißpistole 10 steht über Primärwicklung eines Transformators in ReiheHige- eine Induktivität 13 sowie die Sekundärwicklung eines schaltet enthält, wobei die Sekundärwicklung^ des Aufwärtstransformators 14 mit einer Stromquelle 12 Transformators im Stromkreis des zweiten Impuls- ■ in Verbindung. Der Transformator 14 weist einen gebers liegt. Der Kondensator des Steuerkreises ψτά 3° Ferritkern auf. Zwischen der Induktivität 13 und über eine Gleichrichterschaltung mittels einer W|ch- dem Aufwärtstransformator 14 ist ein Ignitron 18 in selstromquelle aufgeladen. Wird der Schalter;fdes Reihe mit einem Widerstand 19 an die Stromquelle 12 Steuerkreises geschlossen, so wird der im Steuerffeis angeschlossen. Das Ignitron 18 wird über einen Schalliegende Kondensator entladen, so daß der Glf|ph- ter23 gezündet, und zwar bevor der Schweißlichtrichter in den gesperrten Zustand gelangt. Damit 35 bogen aufgebaut werden soll. Sobald das Ignitron 18 wird der Strom durch die Induktivität des ersterEjm- gezündet ist, wird die Spannung der Stromquelle verpulsgebers reduziert, und es wird ein erster Spin- kleinert, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Der Teil α des nungsimpuls induziert. |f; dargestellten Spannungsverlaufs entspricht der Span-

Außerdem aber wird die Entladung des Konijfeh- nung bei offenem Kreis; das Ignitron zündet im

sators über die im Steuerkreis liegende Primärvtijpk- 40 Punkt b, wodurch die Spannung auf das mit c an-

lung des Transformators auf den zweiten Impulsgeber gezeigte Niveau absinkt.

übertragen. Dieser enthält die Sekundärwicklungides ^E.^m Auslöserkreis umfaßt eine Thyratronröhre 25, Transformators und einen Kondensator in Parcel- die in Reihe mit einem Widerstand 26 und einem dazu schaltung, an der die Primärelektroden zweier ψμη- parallelen Kondensator 27 sowie mit der Primärkenstrecken liegen, wobei die Primärelektrode-^er 45 wicklung 28 eines Transformators 29 an den Klemeinen Funkenstrecke über einen Kondensator uncfcdie men des Ignitron 18 liegt: Wenn der Bogen der Primärwicklung des Aufwärtstransformators mif|ten Schweißpistole 10 zum Zünden gebracht werden soll, Sekundärelektroden beider Funkenstrecken veiwin- wird ein Zündimpuls auf das Gitter der Thyratronden sind. Der zwischen die Elektroden der Furien- röhre 25 gegeben, welcher dieses leitend macht und strecken geschaltete Kondensator wird wiederum 50 den in Reihe liegenden Stromkreis schließt. Der Konmittels einer Gleichrichterschaltung durch eine \$?jph- densator 27 war dabei mittels der Wechselstromquelle selstromquelle aufgeladen. Da der Steuerkreis zitier über einen- Gleichrichter 30 und einen Widerstand 31 einen Transformator mit dem zweiten Impulsgeber aufgeladen worden.

verbunden ist, bewirkt die Entladung des Kondepsa- Die, Entladung des Kondensators 27 bringt das tors des Steuerkreises die Aufladung des der Sel&n- 55 Ignitron in den gesperrten Zustand. Ist dies gedärwicklung dieses Transformators parallel gesßleÜ- schehen, so erzeugt die Reduktion des Stromflusses teten Kondensators. Die Aufladung erfolgt langsäin, über die Induktivität 13 in dieser einen Spannungswobei eine der beiden Funkenstrecken gezündet jjürd. impuls, der in Fig. 2 wiedergegeben ist. Das Thyra-Hierdurch erfolgen eine schnelle Entladung des Kiön- tron zündet im Punkt d; der in der Induktivität 13 densators und die Zündung der zweiten Funken- 60 erzeugte Spannungsimpuls ist in dieser Figur wiederstrecke. Nunmehr entlädt sich der zwischen^ ^iie gegeben durch den mit e bezeichneten Teil der Kurve, Elektroden der Funkenstrecken geschaltete Koiufcn- Ein eine Zener-Diode 21 und einen Widerstand 22 sator in die Primärwicklung des Aufwärtstranlfor- enthaltender Kreis verhindert, daß der über die Inmators. Da die Sekundärwicklung des Aufwärtsttans- duktivität 13 fließende Strom einen vorbestimmten formators in Serie mit der Induktivität im Schweiß- 65 Wert überschreitet, wenn der Lichtbogen nicht gezünstromkreis liegt, überlagert sich der erhöhte Impuls det worden ist
dem in der Induktivität induzierten Impuls. Die Entladung des Kondensators 27 erzeugt auch

Auf diese Weise wird ein Impuls kurzer Dauer bei einen Impuls in dem Transformator 29. Ein Kon-

densator 35 ist parallel mit der Sekundärwicklung 32 stand 58 und ein Schalter 59 lassen eine Entladung

des Transformators 29 verbunden und lädt sich durch des Kondensators 50 zu, wenn Versuchszwecke dies

diesen impuls langsam auf. An den Kondensator 35 erfordern.

sind die Primärelektroden 36 und 37 zweier Funk- Sobald der Zündimpuls an die Schweißpistole 10 strecken 36, 38 und 37, 39 angeschlossen. Zwischen 5 gelegt ist, wird eine Funkenstrecke 55 gezündet, woder Primärelektrode 36 und den Sekundärelektro- durch der Kondensator 50 mit der Schweißpistole den 38, 39 sind ein Kondensator 40 und die Primär- über die Induktivität verbunden wird und dem Wicklung 41 des Aufwärtstransformators 14 geschal- Schweißbogen Strom liefert. Die Induktivität 56 betet. Ein dicker Draht bildet diesen Stromkreis und sitzt einen Ferritkern und verhindert, daß der Hochwirkt als Kurzschlußstromkreis für den langsamen io spannungsgenerator die Zündspitzenspannung kurz-Spannungsanstieg an den Klemmen des Kondensa- schließt. .
tors 35. Wenn die Elektroden 36 und 39 kurzge- Eine zweite Ausführungsform nach F i g. 3 zeigt schlossen sind, erzeugt der Spannungsanstieg einen nicht mehr die Teile, die bei der Ausführungsform Bogen zwischen den Elektroden 37 und 39. Dies hat nach F i g. 1 übereinstimmend vorhanden sind, wobei zur Folge, daß sich der Kondensator 35 rasch ent- t'5 gleiche Bauteile in beiden Figuren mit gleichen Belädt und einen Lichtbogen zwischen den Elektro- ' zugsziffern versehen sind. Bei dem Ausführungsbeiden 36 und 38 erzeugt. spiel nach F i g. 3 ist jedoch das Ignitron 18 durch Der Kondensator 40 wird mittels der Wechsel- einen Siliziumgleichrichter 60 ersetzt. Dieser Gleichstromquelle über Gleichrichter 42, 43 und Wider- lichter wird durch ein Relais 61, das Kontakte 62 stand 44 aufgeladen. Ein einen Widerstand 45 und so und Verbindungswiderstände 63, 64 zu den Klemmen einen Schalter 46 enthaltender Kreis ist vorgesehen, der Stromquelle aufweist, in den leitenden Zustand um den Kondensator 40 nach Belieben entladen zu gebracht. Der Verbindungspunkt der Widerstände 63 können. Wenn sich die Funkenstrecke zwischen den und 64 ist an die Steuerelektrode des Siliziumgleich-Elektroden 36 und 38 entzündet, entlädt sich der richters 60 angeschlossen. Wenn der Gleichrichter 60 Kondensator 40 in die Primärwicklung 41. Die as leitend ist, durchfließt der Strom die Induktivität 13, Wicklung 41 hat nur eine Windung, so daß die an wie an Hand der F i g. 1 beschrieben. Weiter ist an die Sekundärseite 15 gelegte Spannung in einem gro- Stelle des Thyratrons 25 nach Fig. 1 ein Relais65 ßen Verhältnis, z. B. 100 :1, transformiert wird. Dies vorgesehen. Das Relais 65 besitzt Kontakte 66, die ist in Fig. 2 durch den Impuls/ kenntlich gemacht. den Steuerkreis mit Kondensator 27, Parallelwider-Er entsteht während des Impulses e in der Indukti- 30 stand 26 und Transformatorwicklung 28 schließen.
vitätl3, so daß sich die beiden Impulse addieren. Der Kondensator 27 wird über die Primärwick-Auf diese Weise findet augenblicklich die Zündung lung 28 des Transformators 29 entladen und schaldes Lichtbogens zwischen Schweißelektrode 10 und tet den Siliziumgleichrichter 60 ab. Dadurch werden Werkstück 11 statt. Wenn der Bogen aufgebaut ist, der Strom in der Induktivität 13 reduziert und ein sinkt die Spannung auf das in der Kurve der Fig. 2 35 Spannungsimpuls, wie oben beschrieben, erzeugt, mit g bezeichnete Niveau ab. Der Kondensator 27 gibt auch einen Impuls auf den Um den Zündvorgang noch wirksamer zu gestal- Transformator 29, über dessen Sekundärwicklung ten, ist ein Hochspannungsgenerator vorgesehen, der der Kondensator 35 in der oben beschriebenen Weise einen Kondensator 50, der über einen Gleichrich- langsam aufgeladen wird. Im übrigen ist die Wirter 51, einen Widerstand 52 und einen Transforma- 40 kungsweise dieselbe wie bei der Schaltung nach tor53 von einer Wechselstromquelle geladen wird, Fig. 1.

umfaßt. Der Transformator 53 weist paarweise paral- Die Verwirklichung der Erfindung führt dazu, die Tel geschaltete Primärwicklungen auf, die aber auch Zündung des Schweißbogens und damit die Dauer in Reihe geschaltet sein können, wenn eine Hoch- desselben mit großer Präzision steuern zu können. Es Spannungsquelle angelegt ist. Die Primärwicklungen 45 wird eine ausreichend hohe Spannung an die / ■ sind über einen Abgreifkontakt an eine Wicklung 54 Schweißelektrode gelegt, so daß die Zündung des ^■■'■ angeschlossen, die ihrerseits an der Wechselstrom- Bogens unter den verschiedenen auftretenden Bedinquelle liegt. Der Abgreifkontakt kann auf die ge- gungen gewährleistet ist. Die Regelung des Steuerwünschte Spannung eingestellt werden. Ein Wider- kreises und der Impulsgeber sind nicht kritisch.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung Patentansprüche: zum Zünden eines Schweißlichtbogens mit einer Stromquelle, die in Reihe mit der Schweißelektrode

1. Einrichtung zum Zünden eines Schweißlicht- und einer Induktivität geschaltet ist.

bogens mit einer Stromquelle, die in Reihe mit 5 Bei Verwendung derartiger Schweißeinrichtungen der Schweißelektrode und einer Induktivität ge- ist es insbesondere bei serienweise durchzuführenden schaltet ist, gekennzeichnet durch Schweißungen, wie beispielsweise beim Punktschweieinen ersten Impulsgeber zur Erzeugung eines ßen, wichtig, daß die Dauer des Schweißbogens ersten Spannungsimpulses (e) in der Induktivi- genau festgelegt ist. Dies erfordert, daß Zündung und tat (13), durch einen Aufwärtstransformator (14), ίο Löschung des Bogens mit Genauigkeit gesteuert werdessen Sekundärwicklung (15) in Reihe mit dem den können. Das Löschen des Bogens zu einem die Induktivität (13), die Schweißelektrode (10) bestimmten Zeitpunkt bildet kein Problem, hingegen sowie die Stromquelle (12) aufweisenden Strom- gilt das um so mehr für das Zünden des Bogens. kreis liegt, und durch einen vom ersten Impuls- weil viele Faktoren diesen Vorgang beeinflussen, geber gesteuerten zweiten Impulsgeber zur Erzeu- 15 So beeinträchtigen schon leichte Unregelmäßiggung eines zweiten Spannungsimpulses (/) in der keiten in einem Werkstück die erforderliche Zünd-Transformator-Sekundärwicklung (15), der zwecks spannung.

Zündung des Schweißlichtbogens in einem vor- Es ist bekannt, die Zündung eines Schweißlicht-

bestimmten Zeitpunkt des Schweißzyklus zusam- bogens mit Hilfe eines Spannungsimpulses zwischen men mit dem ersten Spannungsimpuls (e) an die ao Schweißelektrode und Werkstück vorzunehmen; zu Schweißelektrode (10) angelegt wird. diesem Zweck ist eine in Reihe mit der Stromquelle

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- und der Schweißelektrode liegende Selbstinduktion kennzeichnet, daß der erste Impulsgeber aus vorgesehen. Mit der bekannten Einrichtung ist es einem im Stromkreis der Induktivität (13) lie- jedoch nicht möglich, einen Spannungsimpuls zu ergenden, gesteuerten Gleichrichter — wie z. B. 35 halten, der eine ausreichend kurze Zeitdauer sowie einem Ignitron (18) oder einem Siliziumgleich- eine hinreichend hohe Amplitude hat, um die Zünrichter(60) —besteht, dem ein Steuerkreis paral- dung des Lichtbogens in einem vorbestimmten Zeitlei geschaltet ist, der einen steuerbaren Schalter punkt zu gewährleisten. Außerdem ist der Zeitpunkt — wie z. B. ein Thyratron (25) oder ein Relais des Auftretens des Spannungsimpulses innerhalb des (65) —, einen Kondensator (27) mit einem 30 Schweißzyklus mehr oder weniger unbestimmt, da die Parallelwiderstand (26) sowie die Primärwick- Auslösung des Impulses von Hand erfolgt, so daß lung (28) eines Transformators (29) in Reihe ge- die Einrichtung für Anwendungsfälle ungeeignet ist, schaltet enthält, wobei die Sekundärwicklung bei denen Schweißungen serienweise durchgeführt (32) des Transformators im Stromkreis des zwei- werden sollen.

ten Impulsgebers liegt. 35 Es ist auch schon bekannt, bei Schweißeinrichtun-

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- gen, bei denen der Lichtbogen mittels Kurzschlusses durch gekennzeichnet, daß der zweite Impuls- der Schweißelektroden gezündet wird, Lichtbogengeber in Parallelschaltung die Sekundärwick- detektoren zu verwenden, mittels derer der Zündzeitlung (32) des Transformators (29) und einen Kon- punkt ermittelt und auf diese Weise die Dauer der densator (35) enthält, an der die Primärelektro- 4° Schweißung gesteuert werden kann. Da jedoch auch den (36, 37) zweier Funkenstrecken (36, 38; 37, . bei diesen Einrichtungen der Einsatz der Zündung 39) liegen, wobei die Primärelektrode (36) der von nur schwer erfaßbaren Faktoren abhängt, kann einen Funkenstrecke (26, 28) über einen Kon- lediglich die Zeitdauer der Schweißung festgelegt werdensator (40) und · die Primärwicklung (41) des den. Derartige Geräte sind demnach für serienweise Aufwärtstransformators (14) mit den Sekundär- 45 durchzuführende Schweißungen insbesondere dann elektroden (38, 39) der beiden Funkenstrecken ungeeignet, wenn mehrere Schweißungen gleichzeitig verbunden sind. erfolgen sollen. Hinzu kommt noch, daß die Elektro-

4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, da- den einer erheblichen Abnutzung unterliegen,
durch gekennzeichnet, daß der Kondensator (27) Es ist ferner bekannt, beim gasgeschützten Lichtdes ersten Impulsgebers und der zwischen die 50 bolzenschweißen den Zündzeitpunkt mittels eines beiden Funkenstrecken (36, 38; 37, 39) des zwei- gleichstromgespeisten Hilfslichtbogens festzulegen, ten Impulsgebers geschaltete Kondensator (40) Dies erfordert jedoch die Anordnung einer Hilfsüber eine Gleichrichterschaltung (30, 31; 42, 43, elektrode an der Schweißelektrode; in vielen Anwen-44) an eine Wechselstromquelle (43) ange- dungsfällen ist das schon aus räumlichen Gründen schlossen sind. 55 nicht möglich.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- ' Schließlich ist es bekannt, das Zünden des kennzeichnet, daß der Gleichrichter (18, 60) mit- Schweißlichtbogens mittels eines Hochfrequenzfuntels eines Schalters (23) oder eines Relais (62) kens zwischen der Elektrode und dem Werkstück einschaltbar ist. ■ zu bewirken, welcher die Luft in dem zwischen

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 60 Elektrode und Werkstück liegenden Raum ionisiert. 5, gekennzeichnet durch einen mit der Schweiß- Auch durch eine derartige Maßnahme ist kein geelektrode (10) verbundenen Hochspannungsgene- nauer Zündzeitpunkt zu gewährleisten, da die Ionisierator (51-54, 56). . rung zeitabhängig ist. Auch hat die Erfahrung ge-

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- zeigt, daß der Ort der Entstehung des Lichtbogens an kennzeichnet, daß der Hochspannungsgenera- 65 der Schweißelektrode bei verschiedenen Schweißuntor (51-54, 56) über eine Funkenstrecke (55) mit geh unterschiedlich sein kann. Dazu kommt, daß der Schweißelektrode (10) verbunden ist. eine Isolierung von Hochfrequenzströmen stets

Schwierigkeiten macht, so daß Störungen empfind-