Gerät zur Messung von Verschiebungen Die Erfindung bezieht sich-auf
ein Gerät zur Messung bzw: Anzeige von Verschiebungen, das insbesondere in Verbindung
mit einer Schweißmaschine verwendet wird, die ein Paar Elektroden besitzt, zwischen
denen ein Paar von Bauteilen, die miteinander verbunden werden sollen, erfaßt. und
eingespannt werden und durch die ein elektrischer Strom durchgeleitet; wird. °:Jenn
eine solche elektrische Schweißmaschine im Betrieb ist, findet in der Zeit, in der
elektrischer Strom hindurchgeleitet wird, auf Grund einer Expansion des Metalls
das zwischen den Elektroden gehalten wird, in dem Fall einer Punkt- Heft- oder Natjh.schweißung,
eine Verschiebung der Elektroden statt. Oder es kann auch eine Kontraktion infolge
des Nachgebens einer der Komponenten in Richtung der Stumpf- oder Stollsehweißung
(staking) stat4finden. Es wurde festgestellt, -daß das Ausmaß der Verschiebung der
Elektroden für die Qualität der Schweißverbindung kennzeichnend ist und der Zweck
der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und sicheres Gerät zu schaffen,
das zur Messung bzw. Anzeige der oben genannten Verschicbung dient: Das Gerät zur
Messung der Verschiebung, das in Verbindundung mit einer Schweißmaschine verwendet
wird, enthält gemäß der vorliegenden Erfindung eine Meßeinrichtung, die mit den
Elektroden-in Verbindung steht und die ein erstes Signal erzeugt, das für die relativen
Stellungen der
Elektroden in jedem Augenblick des Betriebes der
Plaschine kennzeichnend ist, ferner ist eine Speichereinrichtun*orgesehen, die ein
zweites Signal erzeugt, das für die Größe des ersten Signals kennzeichnend ist,
:renn die Elektroden mit dem ,lerkstück in Berührung kommen, weiterhin ist eine
Einrichtung angeordnet, die eindrittes Signal erzeugt, dessen Größe der Differenz
zwischen dem ersten und dem zweiten Signal äquivalent ist und das mindestens während
der Zeit erzeugbar ist, in der der Strom durch die Elektroden hindurchgeleitet wird,
:;eherhin ist eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich des genannten dritten Signals
mit einem weiteren Signal von einer vorbestimmten Größe derart angeordnet, daß ein
Ausgangssignal erzeugt rird, Trenn die Differenz zwischen dem dritten und dem weiteren
Signal eine vorbestimmte Größe erreicht.Apparatus for measuring displacements The invention relates to
a device for measuring or: displaying displacements, in particular in connection
used with a welding machine that has a pair of electrodes between
which detects a pair of components to be joined together. and
are clamped and through which an electric current is passed; will. °: Jenn
Such an electric welding machine is in operation takes place in the time in which
electric current is passed through due to expansion of the metal
that is held between the electrodes, in the case of spot, tack or natjh.welding,
a displacement of the electrodes takes place. Or there may also be a contraction as a result
the yielding of one of the components in the direction of the butt or butt weld
(staking) to find a place. It was found -that the extent of the displacement of the
Electrodes are indicative of the quality of the welded joint and the purpose
of the present invention is to provide a simple and safe device,
which is used to measure or display the above displacement: The device for
Measurement of displacement used in connection with a welding machine
is, according to the present invention, a measuring device with the
Electrode-connected and which generates a first signal that is used for the relative
Positions of
Electrodes at every moment of operation of the
Plaschine is characteristic, furthermore a storage device is provided that a
generates a second signal which is indicative of the size of the first signal,
: If the electrodes come into contact with the workpiece, there is still one
Device arranged that generates a third signal, the size of the difference
is equivalent between the first and the second signal and that at least during
the time in which the current is passed through the electrodes can be generated,
:; rather, is a comparison device for comparing said third signal
arranged with a further signal of a predetermined size so that a
Output signal generated rird, separating the difference between the third and the further
Signal reaches a predetermined size.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: Fig. 1, eine schematische
Ansicht eines Ausführungsbeispieles einer Schwießmaschine, bei der das Gerät zur
Messung der Verschiebung benutzt -Gerden kann, und Fig. 2, ein elektrisches Schaltschema
für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gerätes.The accompanying drawings show: FIG. 1, a schematic
View of an embodiment of a welding machine in which the device for
Measurement of the displacement used - earth can, and Fig. 2, an electrical circuit diagram
for an embodiment of the device according to the invention.
In Fig. 1 ist eine Punktschweißmaschine.gezeigt, die einen Maschinenständer
1 besitzt, der so gestaltet ist, daß er eine C-förmige Öffnung bildet. Innerhalb
dieser Öffnung ist eine untere Elektrode 2 fest an dem Ständer 1 angeordnet, die
über einen Leiter 3 an das eine Ende einer Sekundärwindung eines Schureißtransformators
(nicht gezeigt) angeschlossen ist. Über dieser unteren Elektrode ist eine obere
Elektrode :4 angeordnet, die von einer Kolbenstange 5 in Verbindung mit einem Kolben,
der in einem Zylinder in dem oberen Teil des-Ständers angeordnet ist, getragen wird.
Die obere Elektrode ist mit dem anderen Ende der Sekundärwindung eines Transformators
über einen flexiblen Leiter verbunden. Der Zylinder wird mit Druckluft in einer
bekannten
Art betätigt, :nenn es erwünscht ist ein Paar von Bauteilen, die mit 7 bezeichnet
sind, aneinander zu befestigen. Benn die beiden Bauteile mittels der Kraft, die
durch den Kolben ausgeübt wird, gegeneinander gedrückt werden, wird ein elektrischer
Strom durch die Elektroden -hindurchgeleitet, die beiden Bauteile werden örtlich
erhitzt und wenn der Strom unterbrochen wird, werden die Elektroden wieder auseinanderbewegt,
um die zusammen geschweißten Bauteile aus der Itlaschine freizugeben.In Fig. 1, a spot welding machine is shown, which has a machine stand
1 which is designed to form a C-shaped opening. Within
this opening a lower electrode 2 is fixedly arranged on the stand 1, the
via a conductor 3 to one end of a secondary winding of a Schureisstransformators
(not shown) is connected. Above this lower electrode is an upper one
Electrode: 4 arranged by a piston rod 5 in connection with a piston,
which is arranged in a cylinder in the upper part of the stand.
The top electrode connects to the other end of the secondary turn of a transformer
connected by a flexible conductor. The cylinder is powered by compressed air in a
known
Type of actuation: a pair of components indicated by 7 is required
are to be attached to each other. Benn the two components by means of the force that
exerted by the piston, are pressed against each other, becomes an electric
Current is passed through the electrodes, the two components are localized
heated and when the current is interrupted, the electrodes are moved apart again,
to release the welded components from the machine.
Bei der Verwendung des Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindun: -'n
einer solchen Schweißmaschine ist eine MeB-einrichtung 8 an dem Ständer der Maschine
befestigt, .#;obei die MeBeinrichtung einen Steuerstab 9 besitzt, der mittels der
Kolbenstange 5 bewegt wird. Dis Meßeinrichtung ist elektrisch in Gestalt eines Potentioreters
1o ausgeführt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist und besitzt einen Gleitschieber 11,
der mittels des Steuerstabes 9 bewegbar ist. Eine Klemme des Potentiometers 1o ist
an die Erdungsklemme 12 einer Gleichstromquelle angeschlossen und die andere Klemme
des Potentiometers ist über einen .;iderstand 13 an eine negative Klemme 14 der
Gleichstromquelle angelegt. her- Gleitschieber 11. des Potentiometers 1o ist mit
den Easisklemmen eines Paares von entgegengesetzt leitenden Transistoren 15, i6
verbunden, die zusammen eine Emitter-Nachlaufstufe milden und deren Kollektor-Elektroden
entsprechend an den Klemmen 14, 12 anliegen. Die -mitterklemmen dieser Transistoren
sind miteinander verbunden und liegen gleichzeitig an der einen Platte eines Speicher-Kondensators
17 über einen diderstand 18 an. Ferner ist ein .iiderstand 19 vorgesehen, über den
die Emitterklemmen mit der Klemme 12 verbunden sind, Die andere Platte des Kondensators
17 liegt an der Klemme 12 über ein Paar normalerweise geschlossener Relais-Kontakte
2c an. Jiese Kontakte sind riittels einer Relais-Spule (nicht gezei-t) be .ä,igbar,
die aährend der Zeit, in der der Strom durch die Elektroden per Schiaeißt:;aschine
hindurchgeleitet .;i.-d, erregt wird. Die ,enan_nte andere Plante
des
Kondensators 17 liegt außerdem an der Basisklemme eines n-p-n-Transistors 21 an,
dessen Emitterklemme an der, negativen Versorgungsklemme 14 über einen Widerstand
22 anliegt und dessen Kollel{torklemme an der positiven Stromversorgungsklemme 23
angeschlossen ist..Außerdem ist ein weiterer n-p-n-Transistor 24 vorgesehen dessen
Emitterklemme mit der Emitterklemme des Transistors 21 verbunden ist und dessen
Kollektorklemme an der positiven Stromversorgungsklemme 23 über einen widerstand
25 anliegt. Die Basisklemme des Transistors 24 ist über einen Widerstand 26 mit
dem Gleitschieber eines Potentiometers 27 verbunden, der zwischen den Versorgungsklemmen
14, 12 geschaltet ist. Darüberhinaus ist ein Äiderstand 28 zwischen der Versorgungsklemme
12 und der Basisklemme des Transistors 24 zwischengeschaltet. Die Basisklemme des
Transistors 24 ist ferner über einen widerstand 29-mit der Kollektorklemme eines
p-n-p-Tran-. sstors 3o verbunden, dessen Emitterklemme an der positiven Stromversorgungsklemme
23 anliegt und dessen Basisklemme mit der Kollektorklemme des Transistors 24
verbun-
den ist. deiterhin ist die Kollektorklemme des Transistors 3o mit
der Stromversorgungsklemme 12 über die@Widerstände 31, 32 in Reihe verbunden und
ein Punkt zwischen den beiden letztgenannten Jiderständen ist an die Basisklemme
eines n-p-n-Transistors 33 angeschlossen dessen Emitterklemme mit der Stromversorgungsklemme
12 verbunden ist und dessen Kollektorklemme an der positiven Stromversorgungsklemme.
23 über eine Relaisspule 34 parallel mit einer Diode 36 angeschlossen ist, die mit-der
Anode an der Kollektorklemme des Transistors 33 anliegt. Im Betrieb werden die Bauteile@die
miteinander verbunden werden sollen, zwischen die Elektroden eingebracht und die
letzteren werden gegeneinander bewegt, bis die beiden Elektroden anenandergedrückt
sind. Während dieser Zeit bewegt sich de r.Schieber 11 und der Speicherkondensator
17
wird auf eine Spannung aufgeladen, die der relativen Stellung
der Elektroden, entspricht. Die Kontakte 2o werden tlann-geöffnet, was durch den
Steuerstromkreis der Schweißmaschine bewirkt wird, sobald der elektrische Strom
durch die Elektroden hindurchgeleitet wird. In dem Augenblick, in dem die Kontakte
2o geöffnet werden, ist die Spannung die an der Basis des Transistors 21 anliegt,
die gleiche wie diejenige, die an der Versorgungsklemme 12 vorhanden ist, jedoch
sobald die Elektroden infolge der Erhitzung der Bauteile bewegt werden, wird eine
erhöhte negativ gerichtete Spannung an die Basis des Transistors 21 angelegt. Diese
Spannung wird mit der-Spannung, die am Widerstand 28 vorhanden ist und die durch
die Einstellung des Potentiometers 27 bewirkt wird, verglichen. Das Potentiometer
27 ist so eingestellt, daß wenn die Elektroden um einen bestimmten Betrag weiter
bewegt werden, die Schaltung sich über die. Transistoren 3o, 33 ändert, wobei die
Relaisspule 34 erregt wird. Die damit zusammenhängenden Kontakte des Relais werden
betätigt und der Stromfluß durch die Elektrodch wird unterbrochen, wobei bewirkt
wird, daß die Elektroden von einander fortbewegt werden und die Bauteile somit freigegeben
werden.When the device according to the present invention is used, a measuring device 8 is attached to the stand of the machine in such a welding machine, although the measuring device has a control rod 9 which is moved by means of the piston rod 5. The measuring device is designed electrically in the form of a potentioreter 1o, as shown in FIG. One terminal of the potentiometer 1o is connected to the ground terminal 12 of a direct current source and the other terminal of the potentiometer is connected via an resistor 13 to a negative terminal 14 of the direct current source. The sliding slide 11. of the potentiometer 1o is connected to the base terminals of a pair of oppositely conducting transistors 15, i6, which together create an emitter follow-up stage and whose collector electrodes are in contact with the terminals 14, 12. The -mitter terminals of these transistors are connected to one another and at the same time lie on one plate of a storage capacitor 17 via a diderstand 18. A resistor 19 is also provided, via which the emitter terminals are connected to the terminal 12. The other plate of the capacitor 17 rests on the terminal 12 via a pair of normally closed relay contacts 2c. These contacts can be activated by means of a relay coil (not shown), which is excited during the time that the current is being passed through the electrodes by means of a switch. The, enan_nte other plane of the capacitor 17 is also connected to the base terminal of an npn transistor 21, the emitter terminal of which is connected to the negative supply terminal 14 via a resistor 22 and whose collector terminal is connected to the positive power supply terminal 23 Another npn transistor 24 is provided whose emitter terminal is connected to the emitter terminal of transistor 21 and whose collector terminal is applied to the positive power supply terminal 23 via a resistor 25. The base terminal of the transistor 24 is connected via a resistor 26 to the slide of a potentiometer 27, which is connected between the supply terminals 14, 12 . In addition, a resistor 28 is connected between the supply terminal 12 and the base terminal of the transistor 24. The base terminal of the transistor 24 is also via a resistor 29 -with the collector terminal of a pnp-Tran-. sstors 3o connected, the emitter terminal of which is connected to the positive power supply terminal 23 and the base terminal of which is connected to the collector terminal of the transistor 24. Furthermore, the collector terminal of the transistor 3o is connected in series with the power supply terminal 12 via the resistors 31, 32 and a point between the last two mentioned resistors is connected to the base terminal of an npn transistor 33 whose emitter terminal is connected to the power supply terminal 12 and its collector terminal on the positive power supply terminal. 23 is connected via a relay coil 34 in parallel with a diode 36, the anode of which is connected to the collector terminal of the transistor 33. During operation, the components @ that are to be connected to one another are placed between the electrodes and the latter are moved towards one another until the two electrodes are pressed against one another. During this time, the slide 11 moves and the storage capacitor 17 is charged to a voltage that corresponds to the relative position of the electrodes. The contacts 2o are tlann-opened, which is brought about by the control circuit of the welding machine as soon as the electrical current is passed through the electrodes. At the moment when the contacts 2o are opened, the voltage applied to the base of the transistor 21 is the same as that applied to the supply terminal 12, but as soon as the electrodes are moved due to the heating of the components an increased negative-going voltage is applied to the base of transistor 21. This voltage is compared with the voltage which is present at the resistor 28 and which is caused by the setting of the potentiometer 27. The potentiometer 27 is set so that when the electrodes are moved a certain amount further, the circuit is on the. Transistors 3o, 33 changes, the relay coil 34 being energized. The associated contacts of the relay are actuated and the flow of current through the electrodes is interrupted, causing the electrodes to be moved away from one another and thus to release the components.
Es kann festgestellt werden, daß das erfindungsgemäße Gerät zur Messung
der Verschiebung auch in Verbind'Ung mit einer Stumpfschweißmaschine oder Stollmaschine
(staking magehine) verwendet werden kann, deren grundsätzliche Art der Betätigung
im wesentlichen identisch mit derjenigen einer Punktschweißmaschine-ist4It can be stated that the device according to the invention for measurement
the displacement also in connection with a butt welding machine or clipping machine
(staking magehine) can be used, their basic type of operation
essentially identical to that of a spot welding machine4