DE1563353B2 - Widerstandsschweisseinrichtung - Google Patents

Description

nenden Mittelleiter aufweist, der zwei Kammern ■ trennt, deren äußere Wände aus Leiterplatten bestehen, wobei jede Kammer mehrere parallelgeschal-Ktete Dioden in einer Anordnung enthält, bei der ein ^J'Stromfluß von den äußeren Leiterplatten zu dem Mittelleiter bzw., bei vertauschter Polung aller Dioden, in umgekehrter Richtung auftritt. Der gut wärmeleitende Mittelleiter, der die Diodenpaare miteinander verbindet, gewährleistet einen schnell wirkenden ständigen Temperaturausgleich zwischen den beiden mit Kühlmittel gefüllten Diodenkammern.

Die als kompakte Baueinheit vorliegende Diodenkammeranordnung kann ohne Schwierigkeit und besondere Hilfsmittel ein- und ausgebaut und mit den elektrischen Anschlüssen verbunden werden. Dies gilt im besonderen für eine Weiterbildung der Erfindung, die darin besteht, daß Mittelleiter und äußere Leiterplatten auf gegenüberliegenden Seiten über die Diodenanordnung vorstehen, daß die äußeren Leiterplatten unmittelbar an die Enden der Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen sind, wobei die äußeren Leiterplatten den gleichen Abstand voneinander haben wie die Wicklungsenden, und daß die gesamte Diodenanordnung von den Wicklungsenden getragen ist.

Zur weiteren Verbesserung der Wärmeabführung und Kühlung der die Dioden aufnehmenden Kammern ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der plattenförmige Innenleiter und/oder die Außenleiterplatten der Diodenanordnung mit Strömungskanälen zur Führung eines Kühlmittels ausgerüstet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Diodenkammeranordnung nach einem älteren Vorschlag,

F i g. 2 eine Anordnung ähnlich derjenigen nach F i g. 1, jedoch mit zwei durch einen Mittelleiter getrennten Kammern zur Ausbildung eines Vollweggleichrichters,

Fig.3 eine Schweißeinrichtung mit einer Anordnung nach F i g. 2,

F i g. 4 in schaubildlicher Darstellung die Hauptteile eines Dreiphasen-Vollweggleichrichters,

F i g. 4 a einen bei einer Gleichrichteranordnung gemäß F i g. 2 zwischen dem plattenförmigen Mittelleiter und einem Außenleiter angeordneten Isolierrahmen,

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild der Widerstandsschweißeinrichtung mit einem Gleichrichter nach Fig.4,

F i g. 6 die Aufhängung der Leiterplatten an den Transformator-Sekundärwicklungen und

Fig. 7 in schematischer Darstellung eine Teilansicht einer von einem einphasigen Transformator gespeisten tragbaren Schweißeinrichtung mit einem Gleichrichter gemäß F i g. 2.

Die in F i g. 1 dargestellte Diodenkammeranordnung entspricht einem älteren Vorschlag des Erfinders. Dabei sind die Dioden zwecks Kühlung in Kammern angeordnet, die jeweils von zwei Leiterplatten 1,2 und von einem zwischen den Leitern 1, 2 untergebrachten Isolierrahmen 17 begrenzt sind, wobei Dichtungen 18,19 die Kammern nach außen abdichten. Über die mit einer Verschlußeinrichtung versehene Einfüllöffnung besteht die Möglichkeit, die Kammern mit einer gute wärmeleitende und die elektrische Eigenschaften besitzenden Flüssigkeit aufzufüllen oder diese Flüssigkeit durch die Kammern durchströmen zu lassen, so daß die von den Dioden entwickelte Wärme schnell auf die Leiter 1, 2 übertragen wird. In: diesen Leitern befinden sich außerdem Ausnehmungen, die von einem Kühlmittel durchströmt sind. Ein zu diesen Kühlräumen führender Anschluß ist mit 31 bezeichnet. Schraubenanker 16 ermöglichen es, die plattenförmigen Leiter 1, 2 und

ίο den Isolierrahmen 17 zu einer Baueinheit zusammenzuschließen, so daß eine äußerst gedrängte und kompakte Diodenanordnung entsteht.

F i g. 2 zeigt die neue Ausbildung eines Vollweggleichrichters für eine Widerstandsschweißeinrichtung. Neben den beiden äußeren Leiterplatten 1 und 2 ist ein Mittelleiter 3 vorgesehen. Die Leiter 1, 2 und 3 bilden zusammen mit zwei Isolierrahmen 4 und 5 zwei Kammern, die durch den Mittelleiter 3 unterteilt und jeweils durch Dichtungen 6 und 7 nach außen abgedichtet sind. Die Polarität der in der oberen Kammer angeordneten Dioden ist entgegengesetzt zu der Polarität der in der unteren Kammer aufgenommenen Dioden, so daß die positiven und negativen Halbwellen eines den äußeren Leiterplatten zugeführten Wechselstromes gleichgerichtet werden und der Mittelleiter 3 auf Gleichspannung liegt. Die plattenförmigen Leiter sind gegeneinander durch die Rahmen 4, 5 isoliert,. Die Kammern sind gefüllt mit einem gut wärmeleitenden Medium mit dielektrischen Eigenschaften. Zur Füllung bzw. Entleerung dienen die Öffnungen 8, 9 in den äußeren Leiterplatten 1 und 2, während die Verschlußelemente 10,11 dicht abgeschlossen werden können. In den plattenförmigen Leitern 1, 2, 3 befinden sich außerdem Öffnungen 12, über welche ein Kühlmittel (z. B. Wasser) zu- und abgeführt werden kann. Es tritt also eine wirksame Abführung der in den Dioden und in den Leitern auftretenden Wärme auf, wobei es von besonderer Bedeutung ist, daß der den Gleichstrom führende Mittelleiter 3 als Wärmeverbindung wirkt und die Wärmeabführung in einfacher und wirksamer Weise unterstützt, so daß die angrenzenden Dioden selbst bei kompakter und gedrängter Bauweise der Gleichrichteranordnung nicht unzulässig erwärmt werden können.

Die Anordnung einer derartigen Gleichrichteranordnung in der Widerstandsschweißeinrichtung ist in F i g. 3 gezeigt. Man erkennt, daß die äußeren Leiterplatten 1 und 2 unmittelbar mit den zugehörigen Anschlüssen 13 der als solche nicht gezeigten Sekundärwicklung eines Schweißtransformators 14 verbunden sind. Der Mittelleiter 3 der Diodenanordnung steht dagegen unter Einschaltung eines flexiblen Zwischenleiters 16 mit der Schweißelektrode 15 in Verbindung, so daß die Elektrode 15 ungehindert auf- und abwärts bewegt werden kann. Der als solcher nicht dargestellte Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Transformators 14 ist über den Leiter 17 mit der Frontplatte 18 des Grundrahmens der Schweißeinrichtung verbunden, die bei üblicher Ausbildung über den Arm 19 die zweite Schweißelektrode 20 trägt.

Wie leicht zu sehen ist, bedarf es nur der Lösung weniger Schrauben, um beispielsweise beschädigte Teile auszuwechseln. Dabei sorgen kurze Stromwege im Sekundärstromkreis für eine Verminderung der Energieverluste.

In den F i g. 4 und 4 α ist eine perspektivische An-

sieht der in F i g. 2 gezeigten Gleichrichteranordnung bzw. eines zugehörigen Isolierrahmens dargestellt. Da von einem dreiphasigen Speisestrom ausgegangen worden ist, sind sechs Sätze jeweils einer oder mehrerer Dioden in sechs Kammern untergebracht. Den sechs Außenleiterplatten 21 bis 26 ist ein einziger, durchgehender plattenförmiger Mittelleiter 27 zugeordnet. F i g. 4 a läßt die Ausbildung der beiden jeweils durchgehenden und gemeinsamen Isolierrahmen 45 erkennen, die zwischen dem gemeinsamen Mittelleiter 27 und den sechs Außenleiterplatten 21 bis 26 angeordnet sind.

Die Polarität der Dioden ist dabei wieder so gewählt, daß ein Stromfluß von den äußeren Leiterplatten 21 bis 26 zu dem Mittelleiter bzw., bei vertauschter Polung aller Dioden in umgekehrter Richtung auftritt.

Das Schaltbild gemäß F i g. 5 zeigt eine Dreiphasenanordnung, wobei die plattenförmigen Außenleiter 21 und 24 unmittelbar mit den Klemmen 28 und 29 der Sekundärwicklung eines Einphasentransformators 30, die plattenförmigen Außenleiter 22 und 25 mit den Klemmen der Sekundärwicklung eines Einphasentransformators 31 verbunden und die plattenförmigen Außenleiter 23 und 26 an die Enden der Sekundärwicklung des Einphasentransformators 32 angeschlossen sind. Der plattenförmige Mittelleiter 27 steht über den flexiblen Zwischenleiter 16 mit der Schweißelektrode 15 der Schweißmaschine in Verbindung.

Mittelabgriffe derixSekundärwicklungen der Transformatoren 30, 31 und 32 führen über Induktivitäten 33, 34 und 35 und eine Leitung 17 zu der unteren Schweißelektrode 20, die in üblicher Weise der Schweißelektrode 15 zugeordnet ist. Die Primärwicklungen der drei Einphasentransformatoren sind im

ίο Dreieck geschaltet und mit der Dreiphasen-Speisespannungsleitung unter Zwischenschaltung von Kontaktgebern 42 verbunden.

Bei der Anordnung nach F i g. 6 finden zwei Transformatoren 45 und 46 Verwendung, deren beide Sekundärwicklungen in der dargestellten Weise die Gleichrichteranordnung 47 tragen.

F i g. 7 zeigt die Vereinigung eines einphasigen, tragbaren Schweißtransformators 36 mit einer Vollweggleichrichteranordnung 43 mit zueinander konzentrisch angeordneten Leitern mit verhältnismäßig großen Querschnitten, einem in üblicher Weise ausgebildeten, beweglichen Leiter, der an den Mittelleiter der Gleichrichteranordnung und an den Mittelabgriff 48 der Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen ist. Der bewegliche Leiter führt zu einer nicht gezeichneten, beweglichen Schweißzange. Diese Anordnung ermöglicht ein vibrationsfreies Schweißen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 Patentansprüche- därwicklung mit Mittelabgriff und Anschlußklemmen an ihren Enden aufweist, sowie mit einer mit letzteren

1. Widerstandsschweißeinrichtung mit einem verbundenen Gleichrichterdiodenkammeranordnung, Gestell, einem Schweißelektrodenpaar, mit einem wobei der Gleichstromafischluß der Diodenanordvon dem Gestell aufgenommenen Transformator, 5 nung mit der einen und der Mittelabgriff der Sekunder eine mit einer Stromquelle verbundene Pri- därwicklung mit der anderen Schweißelektrode vermärwicklung und eine Sekundärwicklung mit bunden sind.

Mittelabgriff und Anschlußklemmen an ihren Gleichstrombetriebene Widerstandsschweißeinrich-Enden aufweist, sowie mit einer mit letzteren ver- tungen haben sich vor allem bei größeren Schweißbundenen Gleichrichterdiodenkammeranordnung, io geschwindigkeiten zur Erzielung einer besonders wobei der Gleichstromanschluß der Diodenanord- gleichmäßigen Schweißnaht als vorteilhaft erwiesen, nung mit der einen und der Mittelabgriff der Dabei bereitet jedoch die Übertragung der erforder-Sekundärwicklung mit der anderen Schweißelek- liehen hohen Ströme von 10 kA und mehr zu den trode verbunden sind, dadurch gekenn- Schweißelektroden erhebliche Schwierigkeiten. Um zeichnet, daß die Diodenanordnung einen 15 diesen Schwierigkeiten zu begegnen, sind bei einer plattenförmigen, der Stromleitung sowie dem wechselstromgespeisten Gleichstromschweißmaschine Temperaturausgleich und der Wärmeleitung und mit rotierenden Schweißelektroden die Schweißelek- -ableitung-dienenden Mittelleiter (3; 27) aufweist, troden mit einem Gleichrichter und einem Gleichder zwei Kammern trennt, deren äußere Wände richtertransformator zu einer starren, drehbar geaus Leiterplatten (1,2; 21 bis 26) bestehen, wo- 20 lagerten Einheit verbunden. Dabei ist ein Ende jeder bei jede Kammer mehrere parallelgeschaltete Di- Windung der Sekundärwicklung des Drehfeldtransoden in einer Anordnung enthält, bei der ein formators mit einer Zuleitung zu einer Schweißelek-Stromfluß von den äußeren Leiterplatten zu dem trode und das andere Ende über mindestens ein Mittelleiter bzw., bei vertauschter Polung aller Di- Gleichrichterventil mit der Zuleitung zur anderen öden, in umgekehrter Richtung auftritt. 25 Schweißelektrode verbunden. Bei dieser bekannten

2. Widerstandsschweißeinrichtung nach An- Gleichstromschweißmaschine sind der Drehfeldtransspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel- formator und Gleichrichterdioden gemeinsam in einer leiter und äußere Leiterplatten auf gegenüber- Kammer installiert.

liegenden Seiten über die Diodenanordnung vor- Es ist ferner eine Einrichtung zum Gleichstromstehen, daß die äußeren Leiterplatten unmittelbar 30 Widerstandsschweißen für Punktschweißmaschinen an die Enden (13) der Sekundärwicklung des bekannt, bei der im Schweißmaschinengestell neben-Transformators angeschlossen sind, wobei die einander drei Transformatoren angeordnet sind, deren äußeren Leiterplatten den gleichen Abstand von- Sekundärwicklungen elektrisch mit in zwei Gruppen einander haben wie die Wicklungsenden (13), und angeordneten Gleichrichtern verbunden sind. Die daß die gesamte Diodenanordnung von den Wick- 35 Gleichrichter sind parallel geschaltet und mit einem lungsenden getragen ist. jeweils gleichnamigen Pol zu einer Mittelschiene ge-

3. Widerstandsschweißeinrichtung nach An- führt, die mit einer Schweißelektrode verbunden ist. Spruch 1 oder 2 mit einer mehrphasigen Strom- Die andere Schweißelektrode steht mit den jeweils quelle und einem mehrphasigen Transformator, anderen Enden der Sekundärwicklungen in Verbindadurch gekennzeichnet, daß außer der Strom- 40 dung. Bei dieser bekannten Widerstandsschweißeinquelle die Diodenanordnung mehrphasig ausgebil- richtung ist die Diodenanordnung zusammen mit dem det ist und nur einen plattenförmigen Mittelleiter Transformator als ein fester Maschinenbestandteil für sämtliche Diodenpaäre aufweist, während je- ausgebildet. Die Kühlung erfolgt durch einseitig anweils die äußeren mit dem zugehörigen Ende einer geordnete Gebläse.

entsprechenden Sekundärwicklung des Transfer- 45 Seitdem in Gleichrichteranordnungen zum Gleich-

mators verbundenen Leiterplatten der verschiede- richten hoher Ströme irt der Größenordnung von 10

nen Diodenpaare gegeneinander isoliert sind. bis 100 kA Halbleiterdioden, z. B. Siliciumdioden,

4. Widerstandsschweißeinrichtung nach einem verwendet werden, die bekanntlich sehr empfindlich der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, gegen thermische oder strommäßige Überbelastungen daß die die Dioden aufnehmenden Kammern mit 50 sind, besteht in besonderem Maße das Problem, bei einer Flüssigkeit guter Wärmeleitfähigkeit und räumlich ausreichend kompakter Anordnung der den Beanspruchungen genügender elektrischer benötigten Gleichrichterdioden eine ausreichende

.... Eigenschaften gefüllt oder von ihr durchströmt Wärmeabführung zu gewährleisten. Dieses Problem

und gegen die Atmosphäre abgedichtet sind. wurde in einem nicht vorveröffentlichten älteren Vor-

5. Widerstandsschweißeinrichtung nach einem 55 schlag des Erfinders bereits dadurch angegangen, daß der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, die Dioden zwecks Kühlung, in einer Kammer zwidaß der plattehförmige Innenleiter und/oder die sehen zwei Leiterplatten angeordnet wurden.
Außenleiterplatten der Diodenanordnung mit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Strömungskanälen (12) zur Führung eines Kühl- einer Widerstandsschweißeinrichtung der eingangs mittels ausgerüstet sind. 60 angegebenen Art die für die Stromversorgung erforderlichen Elemente so auszubilden, daß sie zusätzlich

zum Temperaturausgleich und zur Wärmeabführung

beitragen und eine gedrängte Ausbildung der Gleich-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Widerstands- richteranordnung ermöglichen.

Schweißeinrichtung mit einem Gestell, einem Schweiß- 65 Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorelektrodenpaar, mit einem von dem Gestell aufgenom- geschlagen, daß die Diodenanordnung einen plattenmenen Transformator, der eine mit einer Strom- förmigen, der Stromleitung sowie dem Temperaturquelle verbundene Primärwicklung und eine Sekun- ausgleich und der Wärmeleitung und -ableitung die-