DE1565204C3 - Einrichtung zum berührungsfreien Zünden des Lichtbogens einer elektrischen Schweißmaschine - Google Patents

Description

3 4

Zündstromkreis in den Schweißstromkreis ausgelöst därwicklung 39 des Transformators 30 sowie aus

werden. An der Elektrode erscheint deshalb ein zeit- Gleichrichtern 40, 41, 42 und 43 gebildet ist. Die

genauer Lichtbogen, der unabhängig von äußeren Kondensatoren 37 und 38 können auf ein Potential

Faktoren (Werkstückoberfläche, Elektrodenabstand von etwa 1000 Volt aufgeladen werden. Es wird dar-

usw.) ist. Neben dieser zeitgenauen Steuerung der 5 auf hingewiesen, daß die beiden Kondensatoren 37

Zündung des Lichtbogens bringt die erfindungsge- und 38 jeweils aus mehreren Einzelkondensatoren

mäße Schaltung den weiteren Vorteil des einfachen bestehen und daß die Gleichrichter 40 bis 43 eben-

Aufbaus, da sie keine zusätzliche Induktivität mit Ig- falls aus mehreren Einzelgleichrichtern zusammenge-

nitron benötigt. Nachdem der Lichtbogen gezündet setzt sind, um die für den Betrieb der Vorrichtung

hat und deshalb die Induktivität im Schweißstrom- io erforderliche Spannung zu erzeugen,

kreis nicht mehr für die Energiezufuhr benötigt wird, Für die Steuerung der Lichtbogenzündeinrichtung

wird sie kurzgeschlossen, so daß der Schweißstrom ist ein entsprechendes Organ vorgesehen. Dieses Or-

ungestört der Elektrode zugeführt werden kann. gan besteht aus einer Widerstandsbrücke 45, die über

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestal- den Transformator 30 an die Wechselstromquelle an-

tungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 15 geschlossen ist und dazu dient, eine Spannungsdiffe-

gekennzeichnet. renz zwischen den in den Leitern 46 und 47 fließen-

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer den Gleichströmen hervorzurufen. Ein Schalter 50,

Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt ein Widerstand 51 und eine Spule 52 eines Relais

F i g. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Ein- sind zwischen den Leitungen 46 und 47 angeordnet,

richtung, 20 Ein Gleichrichter 53 und ein dazu parallelgeschalte-

Fig.2 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs des ter Widerstand 54 sowie ein Kondensator 55 sind

Stromes und der Spannung an der Elektrode. zwischen die Anschlußklemmen der Relaisspule 52

In dem in F i g. 1 dargestellte Schaltbild ist die geschaltet. Der Parallelstromkreis verzögert die Schweißstrom liefernde Quelle mit 10 bezeichnet. Sie Schaltbewegung des Relais bei Trennung des Stromdient zur Aufrechterhaltung eines zwischen einer 25 kreises. Das Relais 52 weist einen Kontakt 52 α auf, Schweißelektrode 11 und einem Werkstück 12 gebil- der eine Relaisspule 58 mit einem Widerstand 59 in deten Lichtbogens. Die Stromquelle 10 kann eine Serie zwischen die Leitungen 46 und 47 schaltet. Ein Spannung von etwa 75 Volt aufweisen und ist Kondensator 60 ist zwischen den Anschlußklemmen üblicherweise mit einer Spule 9 versehen, die die der Relaisspule 58 vorgesehen, um das Ansprechen Übertragung von Hochfrequenzimpulsen auf die 3° des Relais zu verzögern. Das Relais 58 ist mit Kon-Stromquelle verhindert. Darüber hinaus wird durch takten 58 α und 58 b ausgestattet, von denen der einen Kondensator 25 und einen Widerstand 35 eine Kontakt 58 a normalerweise geschlossen und in zusätzliche Sicherung erzielt. Die dargestellte Reihe mit den Kontakten 52 a liegt, so daß die Re-Schweißvorrichtung kann zur Durchführung ver- laisspule 61 zwischen die Leitungen 46 und 47 schiedener Schweißverfahren, wie sie oben genannt 35 schaltbar ist. Der Kontakt 36, der zuvor erwähnt wurden, benutzt werden. Von der Schweißstrom wurde, ist der zur Relaisspule 61 gehörende Kontakt, liefernden Quelle 10 führt ein Leiter 18 zur Wick- Wenn die Relaisspule 58 mit einer gewissen Verzögerung 15 eines Transformators 14 und von dort zur rung wirksam wird, öffnet sich der Kontakt 58 α und Schweißelektrode 11. Gleichzeitig steht die Strom- entregt das Relais 61, wodurch sich der Kontakt 36 quelle über eine Leitung 19 mit dem zu schweißen- 40 öffnet. Der Kontakt 58 b der Relaisspule 58 schließt den Werkstück 12 in Verbindung. Der Transforma- sich, wenn die Spule 58 mit einer bestimmten Verzötor 14 ist mit einer zweiten Wicklung 16 sowie einer gerung erregt wird. Hierdurch wird das Relais 62 erdritten Wicklung 17 ausgestattet, die sowohl unter- regt und die Kontakte 62 a und 62 b schließen sich einander wie auch mit der Wicklung 15 konduktiv in und schalten die Wicklung 15 kurz. Die beiden Kon-Verbindung stehen. 45 takte 62 α und 62 b liegen parallel zueinander und

Die Wicklung 16 des Transformators liegt an Kon- bestehen aus mehreren Einzelkontakten, die erfor-

densatoren 20 und 21 sowie an einer Funkenstrecke derlich sein können, um den verhältnismäßig starken

22, die wiederum aus zwei Teilen 23 und 24 gebildet Strom von der Stromquelle 10 zur Elektrode 11 zu

ist. Zwischen der Leitung 19 und der Funkenstrecke leiten.

22 liegen mehrere Kondensatoren 26, 27 und 28. Die 50 Wenn der Schalter 50 geschlossen ist, ist das ReKondensatoren werden mit Hilfe eines Transforma- lais 52 erregt, sein Kontakt 52 a schließt sich, und tors 30 aufgeladen, der an eine Wechselstromquelle das Relais 61 tritt in Tätigkeit. Das Relais 61 angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 31 des schließt den Kontakt 36, so daß die Kondensatoren Transformators steht über Gleichrichter 32 und 33 37 und 38 ihre Ladung, die beispielsweise eine Span- und einen Widerstand 34 mit den Kondensatoren 26, 55 nung von 1000 Volt aufweist, an die Wicklung 17 27 und 28 in Verbindung, so daß die Kondensatoren abgeben. Die Wicklung 17 kann aus einer einzelnen beispielsweise mit einer Spannung von etwa 200 Volt Windung bestehen, während die Wicklung 15 etwa aufgeladen werden. Die Kondensatoren und die bei- 15 Windungen aufweist, derart, daß der Spannungsden Gleichrichter, wie sie in der Zeichnung darge- impuls vergrößert und eine außerordentlich erhöhte stellt sind, sind erforderlich, die zur Durchführung 60 Spannung auf die Elektrode 11 zum Zünden eines des betreffenden Schweißverfahrens erforderliche Lichtbogens zwischen der Elektrode und dem Werk-Spannung und Stromstärke zu erzeugen; selbstver- stück 12 zur Wirkung kommt. Der Kondensator 25 ständlich kann auch eine andere Anzahl der genann- und der Widerstand 35 liegen zwischen den Leitunten Elemente Verwendung finden. gen 18 und 19 und vervollständigen den den Hoch-

Die Wicklung 17 des Transformators 14 ist über 65 spannungsimpuls übertragenden Stromkreis, während

Kontakte 36 eines Relais mit Kondensatoren 37 und sie gleichzeitig die den Schweißstrom liefernde

38 verbunden. Die Kondensatoren 37 und 38 werden Stromquelle 10 hiervon trennen. Die Drosselspule 9,

von einem Stromkreis aufgeladen, der aus der Sekun- die an der erwähnten Stromquelle vorgesehen ist,

1 Ö65 204

5 6

stellt eine weitere Sicherung gegen die Auswirkung kurzgeschlossen, und der Schweißstrom fließt durch

eines Hochspannungsimpulses auf die Stromquelle die geschlossenen Kontakte 62 α und 62 b zum Leiter

dar. 18, bevor er zur Schweißelektrode 11 gelangt. Da-

Der von der Wicklung 17 kommende Hochspan- durch, daß die Wicklung 15 nach dem Zünden des nungsimpuls wirkt sich induktiv auf die Wicklung 16 5 Lichtbogens kurzgeschlossen wird, ist es nicht erforaus. Die Wicklung 16 kann aus etwa 20 Windungen derlich, eine Kapazität vorzusehen, die so groß bebestehen, so daß auch hier eine außerordentlich hohe messen ist, daß der gesamte während des Schweiß-Spannung erzeugt wird, die auf die beiden Teile 23 Vorgangs fließende Schweißstrom durchgehen kann,
und 24 der in Serie liegenden Funkenstrecke zur Ein- Die Wirkungsweise der Lichtbogenzündvorrichwirkung kommt. Die Folge davon ist, daß die Kon- io tung ist in F i g. 2 erläutert. Die an der Schweißelekdensatoren 26, 27 und 28 über die Funkenstrecke 23 trode 11 herrschende Spannung ist mit der Kurvet und den Widerstand 29 mit den Leitungen 18 und 19 angegeben. Vor dem Zünden des Lichtbogens ist die verbunden sind. Die Kondensatoren entladen sich in Spannung an der Elektrode ebenso groß wie diejedie Wicklung 15 und in den zwischen der Elektrode nige der Stromquelle 10; es handelt sich hierbei um 11 und dem Werkstück 12 gebildeten Lichtbogen, 15 eine Spannung von etwa 75 Volt. Wenn der Spandessen Strom sie vergrößern. Obgleich sich auf nungsimpuls von der Wicklung 17 auf die Wicklung Grund des von der Wicklung 17 auf die Wicklung 15 15 zur Einwirkung kommt, ergibt sich an der Elekübertragenen Spännungsstoßes ein Lichtbogen zwi- trode 11 eine starke negative Spannungsspitze, durch sehen den Elektroden 11 und 12 bilden sollte, ergibt die die Zündung des Lichtbogens zwischen der Eleksich nur eine sehr schwache Entladung, weil die hier- 20 trode und dem Werkstück hervorgerufen wird. Die bei auftretende Stromstärke sehr begrenzt ist. Der bei Funkenstrecken 23 und 24 werden ebenfalls in dieder Entladung der Kondensatoren 26, 27 und 28 ab- sem Augenblick wirksam. Sobald der Lichtbogen gegegebene Strom wirkt sich daher nur als eine Ver- zündet ist, sinkt die Spannung an der Elektrode 11 Stärkung des Lichtbogens und durch eine Verringe- auf einen sehr niedrigen Wert ab, der sich nach der rung dessen Widerstandes aus. Die Folge davon ist, 25 Lichtbogenlänge richtet. Die Kurve B in F i g. 2 stellt daß der von der Schweißstrom liefernden Quelle den die Elektrode 11 durchfließenden Strom dar. Sokommende Strom auf den Bogen übergeht. Die Kon- lange der Lichtbogen nicht gezündet ist, fließt kein densatoren 26, 27 und 28 können eine Polarität er- Strom. Der Einschaltstrom des Lichtbogens ist sehr halten, bei der der Durchgang des Stroms in der glei- schwach, erhöht sich jedoch in dem Maße, in welchen Richtung gewährleistet ist, wie der von der 30 chem sich die Kondensatoren 26, 27 und 28 entla-Stromquelle 10 gelieferte Strom fließt. den. Hierdurch nimmt der Widerstand des Iichtbo-

Wenn das Relais 58 mit einer gewissen Verzöge- gens ab, so daß der gesamte Schweißstrom fließen

rung anspricht, entregt sein Kontakt 58 α das Relais kann. Durch Kurzschließung der Wicklung 15 ändert

61, so daß die Wicklung 17 von den Kondensatoren sich die Spannung oder die Schweißstromstärke nicht

37 und 38 getrennt wird. Die Kondensatoren laden 35 wesentlich, wie bereits weiter oben festgestellt wurde,

sich daher für die nächste Zündung eines Lichtbo- Es kann daher ein Transformator verwendet werden,

gens wieder auf. Der Kontakt 58 b des Relais 58 be- dessen Wicklung 15 eine geringe Kapazität aufweist,

tätigt das Relais 62, das seinerseits die Kontakte 62 α was wiederum eine erhebliche Verbilligung des

und 62 b schließt. Hierdurch wird die Wicklung 15 Transformators 14 bedeutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 556 204 1 2 Stromquelle über eine Induktivität mit der Elektrode Patentansprüche: verbunden ist, bestehend aus einem ersten, eine Energiequelle aufweisenden und duich eine Unter-

1. Einrichtung zum Zünden des Lichtbogens brechereinrichtung schließbaren Zündstromkreis, der zwischen einem Werkstück und einer Elektrode 5 zur Übertragung eines Zündimpulses in den Schweißeiner elektrischen Schweißmaschine, deren den Stromkreis mittels' einer Induktivität induktiv mit der Schweißstrom zur Verfügung stellende Strom- Induktivität des Schweißstromkreises gekoppelt ist, quelle über eine Induktivität mit der Elektrode und aus einem zweiten, ebenfalls eine Energiequelle verbunden ist, bestehend aus einem ersten, eine aufweisenden und durch eine weitere Unterbrecher-Energiequelle aufweisenden und durch eine Un- io einrichtung schließbaren Zündstromkreis, der nach terbrechereinrichtung schließbaren Zündstrom- Schließung durch die Unterbrechereinrichtung der kre^:.:, der zur Übertragung eines Zündimpulses in Elektrode zusätzliche Energie zur Verstärkung des der. Schweißstromkreis mittels einer Induktivität Zündstromes zuführt.

mit der Induktivität des Schweißstromkreises ge- Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art liegt in

koppelt ist, und aus einem zweiten, ebenfalls eine 15 Reihe zur Induktivität des Schweißstromkreises eine

Energiequelle aufweisenden und durch eine wei- weitere Induktivität, an der ein Ignitron angeschlos-

tere Unterbrechereinrichtung schließbaren Zünd- sen ist. Der zweite Zündstromkreis ist über die wei-

stromkreis, der nach Schließung durch die Unter- tere Unterbrechereinrichtung galvanisch an dem

brechereinrichtung der Elektrode zusätzliche Schweißstromkreis angeschlossen. Zur Auslösung des

Energie zur Verstärkung des Zündstromes zu- 20 Lichtbogens wird das zwischen den Stromzuführun-

führt, dadurch gekennzeichnet, daß gen des Schweißstromkreises hinter der ersten Induk-

der zweite Zündstromkreis (20 bis 35) mit der In- tivität angeschlossene Ignitron geöffnet, so daß sich

duktivität (17) des ersten Zündstromkreises (37 die Spannung dieser Induktivität der Spannung an

bis 43) derart gekoppelt ist, daß der Zündimpuls der weiteren Induktivität im Schweißstromkreis über-

in der Induktivität (17) die Schließung der Unter- 25 lagert. Der so gebildete Hochspannungsimpuls leitet

brechereinrichtung (22 bis 24) im zweiten Zünd- die Zündung des Lichtbogens zwischen der Elek-

stromkreis (20 bis 33) bewirkt, und daß eine trode und dem Werkstück ein. Außerdem bewirkt er,

Steuerungsschaltung (46 bis 62) vorgesehen ist, daß die Unterbrechereinrichtung des zweiten Zünd-

die die Unterbrechereinrichtung (36, 61) schließt Stromkreises geschlossen wird, so daß zur Verstär-

und nach Zünden des Lichtbogens die Induktiv!- 30 kung des Lichtbogens zusätzliche Energie dem

tat (15) des Schweißstromkreises (18, 19) kurz- Schweißstromkreis aus der Energiequelle des zweiten

schließt. Zündstromkreises zugeführt wird. Wie hoch die Aus-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- lösespannung für die Unterbrechereinrichtung des kennzeichnet, daß der zweite Zündstromkreis (20 zweiten Zündstromkreises wird, hängt von der Bebis 33) als Unterbrechereinrichtung (22 bis 24) 35 schaffenheit des Werkstückes, vom Abstand der eine Funkenstrecke aufweist, deren notwendige Elektrode vom Werkstück und anderen, ähnlichen Zündspannung in einer Induktivität (16) erzeugt Einflußgrößen ab. Wegen dieser Abhängigkeit kann wird, die induktiv mit der Induktivität (17) des der Zündzeitpunkt der Unterbrechereinrichtung des ersten Zündstromkreises (37 bis 43) gekoppelt zweiten Zündstromkreises nicht genau vorherbeist. 40 stimmt werden. Ein weiterer Nachteil dieser bekann-

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- ten Schaltung besteht noch darin, daß sie ein Ignikennzeichnet, daß der Schweißstromkreis und die iron zur Steuerung der Spannung an der weiteren Inbeiden Zündstromkreise über einen Transforma- duktivität im Schweißstromkrcis benötigt (französitor mit drei Wicklungen induktiv gekoppelt sind, sehe Patentschrift 1 371 447).

wobei die Wicklungen die genannten drei Induk- 45 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

tivitäten (15,16,17) sind. Einrichtung zum Zünden des Lichtbogens zwischen

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 einem Werkstück und einer Elektrode einer elektribis3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- sehen Schweißmaschine der eingangs genannten Art schaltung (46 bis 62) für die Betätigung an der zu schaffen, die bei weniger Aufwand einen von der ersten Unterbrechereinrichtung (36, 61) ein Re- 50 Werkstückoberfläche, dem Abstand zwischen der lais (52) und zum Kurzschließen der Induktivität Elektrode und dem Werkstück und anderen ähnli-(15) des Schweißstromkreises (18, 19) einen zu- chen Einflußgrößen weitgehend unabhängigen Lichtsätzlichen Schalter (62) sowie Verzögerungsmittel bogen erzeugt.

(58) aufweist, die von dem Relais (52) derart ge- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer steuert werden, daß sie erst nach Zünden des 55 Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch geLichtbogens den Schalter (62) schließen. löst, daß der zweite Zündstromkreis mit der Indukti-

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 vität des ersten Zündstromkreises derart gekoppelt bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur ist, daß der Zündinipuls in der Induktivität die Schweißstromquelle (10) ein Stromzweig (25, 35) Schließung der Unterbrechereinrichtung im zweiten liegt, der Wechselstrom durchläßt. 60 Zündstromkreis bewirkt, und daß eine Steuerungsschaltung vorgesehen ist, die die Unterbrecherein-

richtung des ersten Zündstromkreises schließt und

nach Zünden des Lichtbogens die Induktivität im Schweißstrom kurzschließt.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zün- 65 Der technische Fortschritt der Erfindung liegt

den des Lichtbogens zwischen einem Werkstück und darin, daß von einem Zündimpuls unmittelbar so-

einer Elektrode einer elektrischen Schweißmaschine, wohl der Hochspannungsimpuls im Schweißstrom-

deren den Schweißstrom zur Verfugung stellende kreis als auch die Energiezufuhr aus dem zweiten