DE1613730A1

DE1613730A1 - Stromquelle zum Erzeugen von Stromstoessen hoher Staerke mit quadratfoermigem Wellenverlauf

Info

Publication number: DE1613730A1
Application number: DE19671613730
Authority: DE
Inventors: Pesce Carl Amatore; Gore Ernst Morison; Tatham James Proctor
Original assignee: Continental Can Co Inc
Current assignee: Continental Can Co Inc
Priority date: 1966-07-26
Filing date: 1967-07-15
Publication date: 1971-05-13
Also published as: ES343438A1; NO121559B; NL6708535A; GB1158682A; BE701829A; CH462980A

Description

PATENTANWÄLTE D1PL.-INQ. FRITZ THIELEKE DR.-ING. RUDOLF DÖRING DR. JOACHIM FRICKE

BRAUNSCHWEIG - MÜNCHEN *·"..' . ^r·

Continental Can Company, Inc» ; / ·. ;

633 Third Avenue
ITew York 17». $.?+, USA

Stromquelle zum Erzeugen von Stromstößen hoher Stärke mit quadrat-

förmigem Wellenverlauf

Die 'Erfindung betrifft eine Stromquelle zum Erzeugen von Stromimpulsen hoher Stromstärke und mit quadratförmigem Wellenverlauf, welche in der Lage ist, Ausgangsimpulse mit flachem Scheitelwert in der Größenordnung vpn 10OCX)A Stromstärke und mit einer Impulsfolge von etwa 500 Hz zu liefern.

Obwohl die Stromquelle, auf welche die Erfindung Bezug nimmt, in der Praxis ein weites Anwendungsgebiet findet, führt sie zu besonderen Vorteilen bei der Verwendung zur Drucknahtschweißung und wird daher im folgenden in Verbindung mit dieser Nahtschweißung beschrieben.

Beim Drucknahtschweißen werden zwei metallische Werkstücke, die zu verschweißen sind, zwischen Druckrollelektroden hindurchgeführt und dabei durch einen von den Elektroden durch die Werkstücke hindurchgetriebenen elektrischen Strom auf'die Schweißtemperatur erhitzt und zugleich zusammengepreßt, 80 daß eine DruckschweißUng

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entsprechend der bekannten Schmiedeschweißung eintritt. Bei dieser A_rt einer Schweißung ist es erforderlich, Wechselstrom zur Erhitzung des metallischen Werkstückes zu verwenden, um Schaden durch Lichtbogen zu vermeiden. Wenn die metallischen Werkstücke zwischen den Druckrollelektroden hindurchgefuhrb werden, treten lichtbogen bereits infolge normaler Unregelmäßigkeiten und Unebenheiten des Metalles auf. Ein Gleichstromlichtbogen kann nicht gelöscht werden, es sei denn, die Elektroden werden vom Werkstück abgehoben oder die Energiezufuhr zu ihnen wird unterbrochen. Demzufolge ist es erforderlich, die metallischen Werkstücke mit Impulsen von Wechselstrom zu erhitzen, so daß lichtbogen, die eintreten, durch die Umkehr des Stromes gelöscht werden, fcevor sie Schaden an den Werkstücken verursachen können.

Darüberhinaus ist es beim Ausführen von Nahtschweißungen der beschriebenen Art erforderlich, Stromirapulse mit im wesentlichen quadratförmigen Wellenverlauf auf die" zu verschweißenden metallischen Werkstücke zur Einwirkung zu bringen, um die Temperaturen in den Werkstücken innerhalb eines relativ engen Temperaturbereiches zu halten. Dieser enge Temperaturbereich liegt unterhalb des Schmelzpunktes der metallischen Werkstücke, jedoch oberhalb der Temperatur, bei der ein Schweißvorgang nicht mehr eintritt. Wenn die metallischen Werkstücke schmelzen, wird die Naht lückenhaft, weil Metall aus dem Nahtbereich ausgestoßen wird, ^enn das Metall andererseits nioht hoch genug

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erhitzt worden ist, ergeben sich Unterbrechungen der Naht durch ungeschweißte Lücken, die bei einer Druckbeanspruchung leckstellen darstellen. Da sich der Temperaturunterschied zwischen den beiden genannten Grenztemperaturen für die meisten ^atahllegierung in der Größenordnung von 10 $ bewegt, bedeutet das in der Praxis, daß bei der Erhitzung der Werk- ■ stücke beim Passieren der Druckrollelektroden Temperaturen mit einer Genauigkeit von - 5 i° eingehalten werden müssen* Es bedarf keiner weiteren Erläuterungen, daß diese engen Temperaturtoleranzen bei Verwendung von Wechseltrom nur erzielt werden können, wenn Stromimpulse-mit im wesentlichen flachem Scheitelverlauf angewendet werden, wobei die Impuls¹

sind
flanken so steil/bzw. der ktromanstieg so schnell erfolgt, daß ein Abkühlen des metallischen Werkstoffes unter die Schweißtemperatur während der Impulspausen vermieden wird.

Pur viele bekannte Anwendungen der Drucknahtschweißung können die benötigten Stromimpulse mittels vorhandener Stromquellen erzeugt werden. ^Beim Drucknahtschweißen von Dosenrümpfen jedoch treten mehrere erschwerende Faktoren auf, welche es im Zusammenwirken unmöglich machen, die erforderlichen Stromimpulse mit bekannten Stromquellen zu erzeugen. Pur eine exakte Druokschweißung von Dosenrümpfen ist es erforderlich, daß die' Naht mit Stromimpulsen von im wesentlichen flachen Scheitelverlauf bei Stromwerten in der Größenordnung von 10000 A und Impulsfolgen in der Größenordnung von 500 Hz erhitzt wird-, .

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Da die Schweißung der Dosenrümpfe außerdem mit Vorschubgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 3Q,5 m pro Minute
vorgenommen wird, ist es erforderlich, daß die Stromimpulse
eine relativ kurze Anstiegszeit aufweisen, um ein Abkühlen
des zu verschweißenden Metalles in der Pause zwischen zwei
Stromimpulsen zu vermeiden. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß Stromimpulse dieser Art mit bisher bekannten Stromquellen nicht erzeugt werden können«

Das Haupthindernis beim Erzeugen von Stromimpulsen mit quadratförmigem Wellenverlauf und mit Stromstärken von 10 000 A stellt die Induktivität dar. Die Induktivität wirkt jeglicher Änderung eines bestehenden Zustandes eines fließenden Stromes entgegen
und ihre Wirkung ist unmittelbar der Größe der Stromänderung
proportional und damit auch unmittelbar der Größe des wechselnden Stromes proportional.

Wenn beispielsweise bei einer bekannten.Spannungsquelle die Möglichkeit besteht, Stromimpulse mit quadratförmigem Wellenverlauf bei einer Stromstärke von 10 A und 5ODHz zu erzeugen, dann kann beispielsweise eine Stromanstiegszeit von η Microseoande eingehalten werden. Bei einer derartigen Stromquelle beträgt die Durchschnittliche Inderungsgröße des Stromes 10 JnA pro Microsecunde an jeder Flanke des quadratförmigen Impulses. Um einen Impuls
quadratförmigen Wellenverlaufes mit einer Stromstärke von 10 000 A zu erzeugen, bei welchem die selbe Stromanstiegsze'it eingehalten

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wird, ergibt sich-aber eine Änderungsgröße von 10 000 : η Α pro Microsecunde an jeder Planke des quadratförmigen Impulses. Das bedeutet, daß die bei der bekannten Stromquelle vorhandene Induktivität um den Faktor 1000 vergrößert werden würde und daß infolgedessen die Anstiegszeit des Stromes jeweils um den gleichen Betrag ansteigt- Es ist daher offensichtlich, daß die Vom induktiven Widerstand hervorgerufenen Schwierigkeiten bereits allein die Erzeugung von Stromimpulsen mit quadratförmigem Wellenverlauf bei Stromstärken in der Größenordnung von 10 000 A ausschließen, und zwar selbst dann, wenn die dazu verwendeten Stromquellen in der Lage sind, quadratwellenförmige Stromimpulse in der Größenordnung von 10, 100 oder sogar 1 000 A zu liefern.

Außerdem ergibt sich beim Schweißen ein nahezu ebenso großes weiteres Hindernis, weil zur Übertragung der Stromimpulse auf die Schweißelektroden ein Transformator mit einem Eisenkern erforderlich ist, der als solcher eine beachtliche Vergrößerung der Induktivität des Kreises verursacht und damit eine weitere Ursache für eine Verzerrung der Stromimpulse bildet. Transformatoren mit Eisenkernen verzerren Impulse mit quadratförmigem Wellenverlauf bei jeder beliebigen Stärke des Stromes,der Verzerrungsfaktor hingegen steigt direkt proportional mit der ^tromänderung. Schließlich ergeben sich beim Nahtschweißen von Dosenrümpfen zusätzliche Induktivitäten, durch die Werkstücke, welche bekanntlich relativ große ferromagnetische Körper darstellen, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft der Schweißelektroden und Stromleiter befinden. Durch diese sich summierenden Induktivi-

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täten ergeben sich beträchtliche Schwierigkeiten, wenn Stromimpulse mit im wesentlichen flachen Scheitelverlauf und steilen Impulsflanken in den genannten hohen Stromstärken erzeugt werden sollen.

Die Erfindung vermittelt einen Weg zur Überwindung dieser Schwierigkeiten und betrifft eine Schweißstromquelle, die'in der Lage ist, Ausgangsstromimpulse mit im wesentlichen flachen Scheitelverlauf in Stromstärken von 10 000 A und bei Impulsfolgen in der Größenordnung von 500 Hz zu erzeugen. Die erfindungsgemäß ausgebildete Stromquelle kennzeichnet sich zu diesem Zwecke durch die Verwendung eines steuerbaren Siliciumgleichrichters, der dazu dient, der Primärwindung eines Schweißtransformators Spannungsimpulse mit quadratförmigem Wellenverlauf sowie vorbestimmter Impulsbreite und Frequenz zuzuführen. Die Verzerrung der Impulse im Transformator wird durch einen neuen Vormagnetisierungskreis für den Transformator vermieden, welcher in Kombination mit neuen, die Wellenform beeinflussenden Schaltkreisen im Sekundärscreis des Schweißtransformators sowie in der Stromquelle selbst lie den Transformator primärseitig speist, vorgesehen sind. Der verzerrende Einfluß auf die Stromimpulse wird außerdem durch 3inen neuen Löschkreis für den Silicium-Gleichrichter gemindert, lurch den die Löschzeit für flen steuerbaren Silicium-Gleichrichter vesentlich verkürzt wird. Erfindungsgemäß ist außerdem ein neuer, j'berlastbegrenzungskreis vorgesehen, der die SchaltkieLse vor 2iner Stromüberlastung schützt. Weitere neue Ausgestaltungen χηά Merkmale werden im Folgenden noch erwähnt. B^ q

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Im-einzelnen ist als Gegenstand der Erfindung eine neue Stromquelle vorgesehen, die zum Erzeugen von Ausgangsstromimpulsen mit im wesentlichen flachem Söheitelverlauf bei Impulsstromstärken in der Größenordnung von 10 000 A und Impulsfolgen in der Größenordnung von 500 Hz . dient.

Zur Erfindung gehört außerdem die Schaffung eines Vormagnetisierung; kreises für einen Transformator, der den verzerrenden Einfluß des Eisenkernes des Transformators auf den quadratförmigen Yv'eilenverlauf der Stromimpulse vermindert.

Zur Erfindung gehört außerdem die Schaffung einer neuen Kombination von Schaltkreisen zur Beeinflussung des Wellenverlaufes, deren Aufgabe darin besteht, den- verzerrenden Einfluß, den Impulskreise mit Eis enkerntransformatoren auf Stromimpulse mit quadratförmigen Wellenverlauf ausüben, zu vermindern.

Neben den bereits genannten Gegenständen betrifft die Erfindung außerdem einen neuen Löschkreie für einen steuerbaren Silicium-Gleichrichter, durch welchen die Inschzeit für einen derartigen Gleichrichter wesentlich verkürzt werden kann.

Die Erfindung beabsichtigt außerdem die Schaffung eines neuen Überlastbegrenzungskreises zum Schütze der Impulsschaltkreise vor einer Stromüberlastung.·

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Weitere Merkmale der Erfindung und Vorteile, die durch sie erzielt werden können, ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles.

Pig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der neuen Stromquelle.

Pig. 2 zeigt ein Blockschaltbild für einen gemäß Pig. 1 verwendeten, als Zeitglied dienenden Schaltkreis.

Pig. 3 zeigt ein Schaltbild eines Überlastbegrenzungskreises.

Pig. 4 zeigt das Schaltbild eines in der Stromquelle gemäß Pig. 1 verwendeten Löschkreises für einen steuerbaren Silicium-Gleichrichter sowie eines Vormagnetisierungskreises für den Transformator.

Pig. 5 zeigt ein Blockschaltbild für die zur Betätigung der in Pig. 4 dargestellten Schalter dienenden Kreise.

Pig. 1 zeigt das Schaltbild für ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung, welche insbesondere für die Verwendung als Stromquelle zum Drucknahtschweißen von Dosenrümpfen vorgesehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel

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werden Spannungsimpulse vorbestimmter Breite und Frequenz in die Primärwicklung 10 eines Schweißtransformators T 1 über einen steuerbaren Silicium-Gleichrichter Q1 eingespeist, welcher in Reihe mit der Primärwicklung 10 des Schweißtransformators geschaltet ist«, ^ie elektrische Energie wird diesem Kreis von einer Gleichstromquelle zugeführt, die aus einem Zweiweggleichrichter und einem Filterkreis 11 besteht, der seinerseits von einem Dreiphasen-Wechselstrom-Eingangskreis gespeist wird, welcher seine Spannung über einen Regeltransformator und einen Schaltkreis 12 erhält. Die Kreise 11 und können in irgendeiner geeigneten und bekannten Weise als Gleichrichterkreise ausgebildet werden. Die Ausgangsklemmen des Gleichrichter- und Filterkeises 11 sind über eine Induktivität L 1 und eine Kapazität C 1 miteinander verbunden. Diese dienen gemeinsam mit anderen Kreiselementen zur Erzeugung einer im Scheitelbereich im wesentlichen abgeflachten Wellenform des Stromes, bei welcher eine schnelle Stromanstiegszeit gegeben ist. Einzelheiten werden noch beschrieben.

Der steuerbare Silici-um-Gleichrichter Q1 wird an- und abgeschaltet um der Primärwicklung 10 Spannungsimpulse mit im wesentlichen quadratförmiger Wellenform zuzuführen. Zum Schalten des Gleichrichters Q. 1 dient ein Zeiuglied 13 zur Bestimmung der Impulspausenlänge, welches den steuerbaren Silicium-Gleichrichter Q 1 zündet, sobald er während einer vorbestimmten

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Zeitspanne gesperrt war, während ein Zeitglied H IUr die Im-ulsdauer über einen Löschkreis 15 dafür sorgt, daß der Gleichrichter Q1 gesperrt wird, sobald er während einer vorbestimmten Zeitspanne stromdurchlänsig war. Dadurch wird der Primärwicklung 10 eine zeitliche Folge von Gleichstromspannungsimpuloen mit im wesentlichen quadratförmigem Verlauf zugeführt, welche eine vorbestimmte Impulsdauer und auch eine vorberstimmte Impulspause aufweisen. Ein Vormagnetisierungskreis 16 dient zur Erzeugung einer Vormagnetisierung des Transformatorkernes des Transformators TI. Dadurch wird der große Schaltimpuls vermieden, der ohne diesen Vormagnetisierungskreis durch daa Unterbrechen der Magnetfelder im Transformator beim Abschalten des Krßioos erzeugt werden würde«

Hin Lastbegrenzungskrein 17 bewirkt eine automatische Unterbrechung der Energiezufuhr zum Gleichrichter- und Filterkreis 11 sobald die Breite des d"r Primärwicklung 10 zugeführten Spannungsimpulses einen vorbestimmten- Wert überschreitet. Dadurch wird eine Zerstörung oder Beschädigung des Kreises vermieden, welche eintreten würde, sobald dan Zeitglied 14 zur Begrenzung der Impulsdauer versagen würde und infolgedessen zulassen würde, daß der Gleichrichter Q1 kontinuierlich stromdurchlässig bleibt.

Im gezeigten Ausführungsbeiepiel Bind das Zeltglied 13 zur BegraiEUng der Impulspause, dad Zeitglied 14 zur Üegrenzung der Inipulsdauer sowie der Lnstbegrenzungskreis 17 in ihrer Punktion

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von den Spannungsabfall en abhängig, welche normalerweise über dem gesteuerten Siliciumgleichrichter Q1 und der Primärwicklung 10 "beim Ein- und Ausschalten des Gleichrichters Q1 auftreten. Dies läßt sich am "besten bei Betrachtung der Spannungsabfälle längs der Kreisschleife ABCDE erkennen, welche eintreten, wenn der Siliciumgleichrichter Q1 an- und abgeschaltet wird. Im Ausgangszustand ist der Gleichrichter Q1 abgeschaltet und die volle Ausgangsspannung des Gleichrichterkreises 11 liegt am Siliciumgleichrichter Q1 an, während über der Primärwicklung 10 kein Spannungsabfall eintritt. Das bedeutet, daß die volle Speisespannung zwischen den Punkten B und C des Kreises anliegt, und daß zwischen den Punkten C und D kein

Spannungsabfall eintritt. Durch diesen Zustand wird· dem Zeitglied 13 zur Begrenzung der Impulspause Spannung zugeführt, nicht aber dem Zeitglied 14 zur Begrenzung der Impulsdauer sowie dem Lastbegrenzungskreis 17. Das Zeitglied 1-3 zur Begrenzung der Impulspause erzeugt, sobald es eine vorbeBtimmte Zeitspanne lang durch den Spannungsabfall über dem Gleichrichter Q1 erregt wurde, einen Ausgangsimpuls. Im Anfangszustand ist das Zeitglied 13 durch einen Schalter S1 abgeschaltet. Wenn der Schalter S1 geschlossen wird, liegt die Spannung, die zwischen den Punkten B und C anliegt, auch am Zeitglied 13 zur Begrenzung der Impulspause an, so daß diesem nach einer vorbestimmten Zeit einen Ausgangsimpuls liefert. Dieser Ausgangsimpuls wird der Trigger- oder Steuerelektrode des steuerbarer Siliciumgleichrichters Q1 zugeführt, so daß dieser zündet«

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BAD C^C'SAL

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Wenn der Gleichrichter Q1 zündet bzw. stromdurchlässig wird, dann liegt die volle Spannung an ■ der Primärwicklung 10 an und die Spannung oder der Spannungsabfall 1}b,er dem Gleichrichter Q1 fällt annähernd auf den Wert Null ab. Das bedeutet, daß die volle Speisespannung nun zwischen den ,Punkten 0 und D des Kreises anliegt, während keine Spannung zwischen den Punkten B und 0 zu messen ist. Der Spannungsabfall bzw. die Potentialdifferenz zwischen den Punkten C und D dient zur Erregung des Zeitgliedes 14 zur Begrenzung der Impulsdauer sowie zur Erregung des La3tbegrenzungskreises 17. Das Zeitglied H zur Begrenzung der Impuls dauer lief ert, sobald es eine vorbestimmte Zei-fepanne lang an Spannung liegt, einen Ausgangsimpuls, der dem Löschkreis 15 zugeführt wird. Der Löschkreis 15 erzeugt eine Spannung mit einer Polarität, die der Polarität der am Gleichrichter Q1 anliegenden Spannung entgegengerichtet ist.Siehe Vorzeichen des Schaltbildes iün Kasten 15 des Schaltbildes in Mg. 1. Durch die Umkehr der am Gleichrichter Q 1 anliegenden Spannung wird dieser gesperrt bzw. gelöscht.· Wenn das Zeitglied 14 zur Begrenzung der Impulsdauer versagt und nach Ablauf einer bestimmten Zeit noch keinen Ausgangsimpuls geliefert hat, dann erzeugt der lastbegrenzungskreis 17 ein Ausgangssignal, das dem Transformator- und Schaltkreis 12 zugeführt wird und zur Folge hat, daß der Gleichrichterkreis 11 vom Netz getrennt wird. Dadurch werden der Transformator und andere Kreiselemente vor einer Zerstörung durch eine kontinuierliche Stromdurchlässigkeit des gesteuerten Silioiumgleichrichters Q 1 geschützt.« Wenn das Zeitglied 14

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für die Begrenzung der Impulsdauer jedoch exakt arbeitet, wird der Siliciumgleichrichter Q1. gelöscht weil er durch den Löschkreis15 an eine Spannung umgekehrter Polarität gelegt wird. Dadurch werden im Kreis wieder die Ausgangszustände herbeigeführt, d. h. daß die volle Speisespannung zwischen den Punkten B und C gemessen werden kann. Sobald zwischen den Punkten B und eine Spannung meßbar ist, wird jedoch das Zeitglied 13 zur Begrenzung der Impulspause erregt und dadurch ein neuer Arbeitszyklus eingeleitet. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich so lange, wie der Schalter S1 geöffnet ist und damit dem Zeitglied 13 Spannung zugeführt werden kann. Wenn der in Pig. 1 im Schaltbild wiedergegebene elektrische Kreis eingeschaltet wird, ist der Kern des Transformators 01 zunächst noch unmagneti-

siert, so daß die ersten Impulse, die seiner Primärwicklung 10 zugeführt werden, Ausgangsimpulse zur Folge haben, die um ein Vielfaches größer als die Impulse sind, die erhalten werden, sobald sich der durchschnittliche Gleichstrommittelwert auf der Primärseite eingestellt hat. Das Auftreten einer solcher unerwünschten Verzerrung wird durch den Vormagnetisierungskreis 16 vermieden. Dieser Vormagnetisierungskreis 16 wird über einen Schalter S2 · in dem Augenblick erregt, in welchem die Schweißstromquelle an sich an Spannung gelegt wird, d. h. bevor der Schalter S1 geschlos- ν sen wird, um den ersten Impuls des Pausenbegrenzungskreises 13 auszulösen. Der Vormagnetisierungskreis 16 überbrückt den Siliciumgleichrichter Q1 und leitet daher einen Gleichstrom bestimmter durchschnittlicher ständiger Stärke durch die Primärwicklung 10, bevor

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der erste Arbeitszyklus überhaupt eingeleitet wird. Der Schalter 32 wird jedoch abgeschaltet, wenn der Schalter S1 einschaltet.

Die Ausgangsimpulse des Transformators T1 werden aus einer Sekunlärwicklung 18 dem Arbeits- oder Lastwiderstand RL zugeleitet. Venn die neue Stromquelle als Schweißstromquelle verwendet wird, dann wird der Lastwiderstand JRL von den Druckrollelektroden ier Schweißvorrichtung und dem. zwischen den Elektroden jeweils ?i'' ^findenden Doeenrumpf gebildet. Die von der Sekundärwicklung 18 gelieferten S^romimpulse werden dem Arbeitswiderstand RL üb,er Jeiter zugeführt, die einen inneren Widerstand RC sowie auch einen

gewissen induktiven Widerstand LD aufweisen. Da die Streu- und iebeninduktivitäten bei einer Dosenrumpfschweißvorrichtung groß sind,im Vergleich zum Leitungs- und Arbeitswiderstande, wird der "'ransformator _fT1 sekundärsei tig vorwiegend induktiv belastet. Jiese Induktivitäten sowie die Induktivität des Transform acors

dem jeeinflussen die Form der Stromimpulse, die/Arbeitswiderstand

dazu,
IL zugeführt werden und neigen/diese zu verzerren. Um die erünschten Stromimpulse mit einer Wellenform zu erhalten, bei 'elcher ein abgeflachter Scheitel bzw_r eine angenäherte Quadratorm vorliegt, wird ein Widerstand R 2 in Reihe mit dem Arbeits-•iderstand RL geschaltet, um die Verzerrungswirkung der Induktivität LD zu dämpfen. Der Widerstand R2 ist jedoch nur eines von eiteren, die Wellenform beeinflussenden Schaltelementen, die jei der erfindungsgemäß ausgebildeten Stromquelle verwendet werden. :ie weiteren,zur Beeinflussung der Wellenform des Stromes dienenden chaltelemente werden noch beschrieben.

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Wenn der Siliciumgleichrichter Q1 durch die Arbeit des Zeitgliedes 14 zur Begrenzung der Impulsdauer abgeschaltet

wird, dann "bricht das Magnetfeld, das die Primärwicklung 10 umgibt, zusammen und es wird ein Strom erzeugt, der durch einen Widerstand R1 und eine Diode D1 fließt, welche parallel zur Primärwicklung 10 geschaltet sind. Der Abbau das Stromes in der Primärwicklung 10 induziert eine Spannung entgegengesetzter Polarität in der Sekundärwicklung 18. Der Wert des Widerstandes R1 ist so gewählt, daß der Abschaltinduktionsspannungsstoß auf ungefähr dem gleichen Wert gehalten wird, wie der Impuls, welcher ihn hervorruft; der Abschält-induktionsstromstoß wird durch Dämpfung der Primärwicklung 10 abgeflacht. Das erzeugt eine wechselnde Reihe τοη Ausgangsimpulsen in der Sekundärwicklung 18. Die positiven Impulse entsprechen denjenigen Impulsen, die während der Einschaltzeit des Siliciumgleichrichters Q1. geliefert werden, die negativen Impulse entsprechen cten 3mpulsen,welche während der Abschaltzeit erzeugt

werden.

Außer den Widerständen R1 und R2 dienen zur Beeinflussung der Y/ellenform des erzeugten Stromes auch die bereits genannte Induktivität L1, welche in Reihe mit dem Ausgang des Zweiweggleichrichter- und Filterkreises 11 geschaltet ist, sowie die Kapazität bzw. der Kondensator C1, der parallel zum Ausgang dieses Zweiweggleichrichtere- und Filterkreises 11 geschaltet ist,

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Die Induktivität L1 dient als Trenn- oder Sperrdrossel und dient dazu, den Kondensator 01 von dem Einfluß anderer Filter bzw. Glättungskondensatoren des Zweiweggleichrichters.und Filterkreises 11 zu trennen. Dadurch wird es. möglich, daß sich der Kondensator C1 bei eingeschaltetem, steuerbarem Siliciumgleichrichter Q1 völlig entlädt, während er bei abgeschaltetem Siliciumgleichrichter Q1 durch die Abschattinduktionsspannung, die in der Primärwicklung 10 erzeugt wird, wieder voll aufgeladen wird. Dadurch wird jedoch die Anstiegs- und Abfallzeit für die Stromstöße, die durch den Transformator T1 erzeugt werden, verkürzt.

Jedem Fachmann werden mehrere Wege bekannt sein, die genannten Kreise. 11, 12, 13,14, 15, 16. und 17 praktisch zu verwirklichen. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die im Folgenden, in den Fig. 2 bis 5 genannten, aus noch zu erwähnenden Gründen bevorzugten Ausführungsformen dieser Kreise verwendet werden.

Die Fig. 2 zeigt das Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Zeitgliedes 13 sowie 14, zur Begrenzung der Impulspause und Impulsdauer. Wenn der dargestellte Kreis als Zeitglied 13 zur Begrenzung der Impulspause verwendet wird, wird die mit +V bezeichnete Eingangsklemme mit dem Schalter S1 (s.Fig. 4) verbunden, während die zweite Eingangsklemme mit der Bezeichnung -V mit dem Leiter F¹O (s. Fig. 1) verbunden wird. Die Arbeitsweise des

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Kreises ist jedoch in beiden Fällen, und zwar unabhängig davon ob der Kreis als Zeitglied Ί3 oder 14 verwendet wird, die gleiche. In beiden Fällen wird nach Ablauf einer bestimmten Zeit, während welcher der Kreis an Spannung liegt, ein Ausgangsimpuls erzeugt. Wenn,bei Betrachtung des Schaltbildes in Fig. 2, an den Klemmen +V und -V eine Spannung anliegt, welche die bezeichnete Polarität aufweist, dann fließt durch die leitende Diode D2 ein Strom in Richtung und durch den Wider-

die stand R3 und i*n Gegenrichtung durch/' Zenerdiode D3, so daß der linken Hälfte des Regelwiderstandes R4 eine Spannung exakt vorbeätimmter Größe zugeführt wird. Dadurch wird einem RC-Glied, welches aus dem Widerstand R4 und dem Kondensator C2 gebildet wird, Ladestrom zugeführt. Parallel zum Kondensator G2 liegen noch drei Kapazitäten 03, 04 oder 05, welche durch einen Wahlschalter S3 wahlweise an Spannung gelegt werden können. Wenn die Ladung der Kapazitäten eine vorbestimmte Höhe erreicht hat, wird ein PNPN-Trigger Q2 leitend. Dadurch wird einem steuerbaren Siliciumgleichrichter Q3 ein Eingangsimpuls geliefert, so daß dieser leitend wird. Bei leitendem, steuerbaren Transistor Q3 fließt durch eine Primärwindung 19 eines Transformators T2 und einen Arbeitswiderstand R5 ein Strom, welcher in einer Sekundärwindung 20 des Transformators $2 einen Ausgangsimpuls erzeugt, %Der Ausgangsimpuls, der in der Sekundärwicklung 20 erzeugt wird, wird der Steuerelektrode

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des steuerbaren Siliciumgleichrichters Q1 zugeleitet, wenn der eben beschriebene Kreis als Zeitglied 13 für die Begrenung der Impulspause verwendet wird, während er hingegen dem Löschkreis 15 zugeführt wird, sobald öer beschriebene Kreis als Zeitglied H zur Begrenzung der Impulsdauer dient. Es ist oekannt, daß der Transformator T2 nur beim Einschalten oder Leitendwerden des steuerbaren Siliciumgleichrichters Q3 einen Ausgangsimpuls liefert und daß der Ausgangsimpuls, den die Sekundärwicklung 20 liefert, beendet ist, sobald sich ein konstanter jleichstromwert in der Primärwicklung 19 eingestellt hat. Der 3teuerbare Siliciumgleichrichter Q3 bleibt stromdurchlässig oder leitend, sobald er einmal gezündet hat bzw. leitend geworden ist, und er behält diesen Zustand solange bei, wie Spannung an den Qemmen +V und—V anliegt. Sobald diese Klemmen von der Spannung getrennt werden, wird der steuerbare Siliciumgleichrichter Q3 gelöscht bzw. stromdurchlässig und der Strom durch die Primärwicklung 19 wird unterbrochen. Dadurch wird ein negativer Ausgangsimpuls srzeugt, der jedoch auf die mit der Sekundärwicklung 20 verbundenen Preise keinen Einfluß ausübt. Die Induktivität der Primärwicklung 19 'ersucht jedoch, den Stromfluß durch den steuerbaren Siliciumgleichrichter Q3 weiter aufrechtzuerhalten, wenn die Klemmen +V und -V von ier Spannung getrennt werden. Deshalb ist ein Widerstand R6 parallel zum Gleichrichter Q3 und der Primärwicklung 19

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geschaltet, der diesen Abschaltinduktionsstromstoß aufnimmt.

Bei dem in der Pig. 2 im Schaltbild wiedergegebenen Kreis ist die Zeitkonstante des RC-Gliedes durch den Stufen- oder Mehrfachschalter S3 einstellbar, indem die jeweils erforderliche Kapazität' eingeschaltet wird, während außerdem der Regelwiderstand 14 eine Beeinflussung der Zeitgröße ermöglicht. Der Stufenschalter S3 wirkt als Grob- oder Stufeneinstellglied, während der Regelwiderstand R4 das Peineinstellglied bildet.

Die Pig. 3 zeigt das Schaltbild einer bevorzugten Ausgestaltung des Lastbegrenzungskreises 17. Dieser Kreis ist wie der be- . ₍ reits in Pig. 2 dargestellte, beschriebene Kreis des Zeitgliedes ausgebildet und arbeitet auch in nahezu der gleichen Weise. Wenn an Eingangsklemmen +V und -V Spannung angelegt wird, wird einem RC-Glied, das aus einem Einstellwiderstand R7 und einer Kapazität 06 gebildet ist, Spannung zugeführt, indem Strom in Durchlaßrichtung durch eine Diode D4, einen Widerstand R8 und in Gegenrichtung durch eine 'Zenerdiode D5 fließt. Wenn die Ladung der Kapazität 06 einen vorbestimmten Wert erreicht, erzeugt, der PNPN-Trigger Q4 einen Stromimpuls, der der Primärwicklung 21 eines Transformators T3 zugeführt wird.

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Die Sekundärwicklung 22 dieses Transformators liefert einen Ausgangsimpuls. Dieser Ausgangsimpuls wird dem Transformator- und Schaltkreis 12 gemäß Fig. 1 zugeführt, um zu bewirken, daß dieser Kreis vom Netz getrennt wird. Wenn der Transformator- und Schaltkreis 12 vom Netz getrennt wird, dann erhalten die Eingangsklemmen +V und -V auch keine Spannung mehr und die Leitfähigkeit des PNPN-Triggers Q4 wird beendet..Das Magnetfeld in der Primärwicklung 21 bricht zusammen. Der Abschalt-Induktionsstromstoß, der sich daraus ergibt, entläd.t sich über die Diode D6, die parallel zur Primärwicklung 21 geschaltet ist. Die Dioden D7, D8 und der Widerstand R9 bilden einen Strompfad, für den Induktionsspannungsstoß, der in der Primärwicklung 10 während der Impulspause erzeugt wird.

Das Schaltbild einer bevorzugten Ausgestaltung des Löschkreises 15 und des Vormagnetisierungskreises 16 ist in Fig. 4 gezeigt. Die in Fig. 4 als Kästen dargestellten Ze±glieder 13 und 14 für die Begrenzung der Impulsdauer und Impulspause sind in der in Fig. 2 gezeigten Weise ausgebildet, ihre Ausgangstransformatoren sind jedoch durch die in den Kästen in Fig. 4 eingetragenen großen Buchstaben A und B zur besseren Unterscheidung bezeichnet. Der Ausgangstransformator T2A für das Zeiglied 13 zur Begrenzung der Impulspause ist mit zwei Sekundärwicklungen 20 A¹I und 20 A2 ausgerüstet. Der Ausgangstransformator T2B für das Zeitglied 14

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zur Begrenzung der Impulsdauer ist mit nur einer Ausgangswicklung 2OB versehen. Bei dem in Fig. 4 wied<?rgegebenen Schaltbild ist kein Lastbegrenzungskreis 17 vorgesehen,

ί Es bereitet jedoch dem Fachmann keine Schwierigkeiten, einen Lastbegrenzungskreis gemäß Fig. 5 zwischen die Leiter CF und DE einzuschalten. Diese besondere Ausge$taltung der erfindungsgemäß 'ausgebildeten Stromquelle ist den Erfordernissen bei der Nahtschweißung von Dosenrümp.fen angepaßt. Beim Arbeiten dieser Vorrichtung wird der Schalter S2 in dem Augenblick betätigt, in welchem ein Dosenrumpf zwischen die beiden Druckrollelektroden eintritt. Dadurch wird eine Spannung von einer Vorspannungshilfsstromquelle '23 einem Widerstand R 10 zugeführt, der mit der Trigger-Elektrode eines steuerbaren Siliciumgleichrichters Q5 verbunden ist. Der steuerbare Siliciumgleichrichter Q5 wird dadurch leitend und es fließt über den Einstellwiderstand R11 ein Strom vorbestimmter Größe durch die Primärwicklung 10. Damit wird der Durchschnittsmittelwert des Gleichstromes in der Primärwicklung 10 eingestellt, welcher die Vormagnetisierung des Kernes des Transformators T1 bewirkt, bevor die Stromquelle ihre Arbeit beginnt. Dadurch werden die abnormal großen Ausgangswerie vermieden, die als Anlaufvorgang während der . ... ersten Arbeitszyklen entstehen würden·

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Der Wert des Widerstandes R11 ist wesentlich größer als der Widerstand der Primärwicklung 10. Infolgedessen liegt auch dann, wenn der steuerbare Siliciumgleichrichter Q5 'stromdurchlässig ist, nahezu die volle Speisespannung zwischen den Funken B und C an. Ein Kondensator 07, der zwischen der Anode des Silioiumgleichrichters Q5 und dem negativen Pol der Speisespannungsquelle liegt, unterstützt die Aufrechterhai tung der Spannung zwischen den Punkten BO, indem er sich über den steuerbaren Siliciumgleichrichter Q5 entlädt und auf diese Weise einen Teil des Anfangsstromes durch die Primärwicklung 10 treibt. Die beschriebenen Schaltkreise bilden einen Teil des Vormagnetisierungskreises, dessen Einzelheiten noch beschrieben werden.

Nachdem der Schalter S2 gerade geschlossen wurde, um den steuerbaren Siliciumgleichrichter Q5 zu zünden und die Einstellung des Strommittelwertes in der Primärwindung 10 herbeizuführen, wird auch der Schalter S1 geschlossen. Dies geschieht durch den..Dosenrumpf, der den Schweißvorgang einleitet. Das Schließen des Schalters S1 leitet die Arbeit des Zeitgliedes zur Begrenzung der Impulspause ein, welches in der bereits beschriebenen Weise arbeitet und nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne einen Ausgangsimpuls liefert, der in der Primärwicklung 19A des Ausgangstransformators T2A erzeugt wird.

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,I B13730

Dieser Ausgangsimpuls wird der Sekundärwicklung 20Ä1 entnommen, um den steuerbaren Siliciumgleichrichter Qt zu zünden und er wird zugleich auch der Sekundärwicklung 20A2 zugeführt, welche den Löschkreis in Tätigkeit setzt, um eine noch zu beschreibende Wirkung hervorzurufen* Das^An_ steuern, Zünden oder in den stromdurchlässigen Zustand überführen des steuerbaren Siliciumgleichrichters .Q1 bewirkt die Zufuhr eines Spannungsimpulses zur Primärwicklung 10 in der bereits beschriebenen Weise und zugleich die Verminderung des Spannungsabfalles oder der zwischen den Punkten B und C meßbaren Spannung auf einen Wert der sehr niedrig liegt und infolgedessen das Löschen des steuerbaren Siliciumgleichrichters Q5zur Folge hat. Dadurch wird automatisch der Stromfluß durch die Primärwindung 10 unterbrochen, welcher die mittlere, ständige Grleichstromvormagnetisierung bewirkt. Das Zuführen der Spannung für Primärwindung 10 bewirkt auch, das Inb etriebsetzen des Zeitgliedes 14, welches in der bereits im Vorstehenden beschriebenen Weise für die Begrenzung der Impulsdauer sorgt. Bevor jedoch die Wirkung des. Zeitgliedes 14 für die Begrenzung der Impulsdauer noch naher erläutert werden kann, ist es noch erforderlich, die Arbeit des neuen Löschkreises zu beschreiben, welcher vom Zeitglied 14 für die Begrenzung der Impulsdauer zum Sperren oder Löschen des steuerbaren Siliciumgleichrichters Q1 angesteuert wird. Der Löschkreis weist eine Kapazität 08.auf, welche gemeinsam mit Induktivitäten L2 und L3 sowie einem steuerbaren Siliciumgleichrichter Q6 einen Schwingkreis bildet.

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Wenn diesem Kreis im Ausgangszustande Spannung zugeführt wird, lädt sich der Kondensator C8 auf einen Wert auf,· welcher die Summe der vollen Speisespannung und der Spannung einer Hilfsspannungsquelle 24 darstellt, die in Reihe mit der Spannungsquelle geschaltet ist. Wenn der steuerbare Siliciumgleichrichter Q1 durch das Zeitglied I3 zur Impulspausenbegrenzung gezündet ist, wird zugleich auch der steuerbare Siliciumgleichrichter Q6 durcj'h den von der Sekundärwicklung 20 A2 entnommenen Impuls angesteuert, -^er Kondensator C8 'entlädt sich dann über den Schwingkreis und lädt sich mit umgekehrter Polarität bis auf einen Spannungswert auf, dessen Größe wiederum die Summe aus der Spannung der Speisequelle plus der Spannung der Hilfsspannungsquelle 24 ist. Die Zeit, die dieser Vorgang in Anspruch nimmt ist kürzer, als die Zeit während welcher der steuerbare Siliciumgleichrichter Q1 leitend ist, so daß der Kondensator C8 in entgegengesetzter Polarität aufgeladen ist, bevor das Zeitglied 14 zur Begrenzung der Impulslänge seinen Impuls abgibt. Der steuerbare Siliciumgleichrichter Q6 ist jedoch automatisch in dem Augenblick gesperrt, in welchem der Kondensator C8 seine volle, entgegengesetzte Ladung aufweist. Der Widerstand R12 verhindert, daß sich die Ladung des Kondensators C8 in der umgekehrten Richtung über die Hilfsspannungsquelle 24 entlädt. Auf diese Weise wird im Kondensator C8 eine große Ladung erzeugt, ehe das Zeitglied 14 zur Begrenzung der Impuls-

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dauer seinen Arbeitszyklus "beendet hat, wobei diese Ladung unter dem Einfluß des Schwingkreises eine umgekehrte Polarität aufweist. Bei Beendigung des Arbeitszyklus des Zeitgliedes 14 zur Begrenzung der Impulsdauer wird ein Ausgangs-

i ■

impuls auf die !Primärwicklung 19 B des Transformators T2B übertragen. Dieser Ausgangsimpuls wirkt sich auf die Sekundärwicklung 2OB aus, wodurch der steuerbare Siliciumgleichrichter Q7 gezündet bzw.. in seinen leitenden Zustand überführt wird. ' Dadurch wird die Ladung des Kondensators C8 an den steuerbaren Siliciumgleichrichter Q1 gelegt. Da die Ladung des Kondensators 08 größer als die Spannung der Speisequelle ist und da die Ladung eine umgekehrte Polarität zur Speisespannung aufweist, bewirkt das Zündendes steuerbaren Siliciumgleichrichters Q7, das Löschen des steuerbaren Siliciumgleichrichters Q1. Da die Spannung der Ladung des Kondensators 08 relativ hoch ist, wird der steuerbare Siliciumgleichrichter Q1 in einer wesentlich kürzeren Zeit gelöscht, als dies auf irgendeine andere Weise, beispielsweise durch ausschließliches Abschalten der Speisespannung möglich wäre.

Wenn der steuerbare Siliciumgleichrichter Q1 gelöscht ist, liegt die volle Speisespannung wieder an den Punken B und 0 an, während die Spannung zwischen den Punken C und B auf nahezu Null abfällt, ausgenommen der sich einstellenden Abschaltinduktionespannungen, die sich im Transformator T1 sekundärseitig auswirken.

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Die Auswirkung dieser aekundärseitig erzeugten Induktionsspannungen besteht darin, daß der Kondensator C8 wieder auf eine Spannung aufgeladen wird, deren Größe sich aus dem Wert der Speisespannung und der Größe der ,Induktionsspannung zusammensetzt, die über einen Strompfad zugeleitet wird, der sich aus den Leitern DE¹, dem steuerbaren Siliciumgleichrichter Q7, dem Kondensator 08, der Induktivität L2, dem Leiter AB dem Kondensator C1 und dem Leiter ED zusammensetzt. Der steuerbare Siliciumgleichrichter Q7, der gezündet oder in seinen leitenden Zustand überführt wird, sobald sich der Kondensator C8 zum Löschen des steuerbaren Siliciumgleichrichters Q1 entladen muß, bleibt während der Impulspause •leitend, bis der Kondensator 08 wieder voll aufgeladen ist. In dem Augenblick, wo dieser Zustand erreicht ist, fällt die Spannung über dem steuerbaren Siliciumgleichrichter Q7 auf NtjII zurück und der Gleichrichter Q7 wird gelöscht und sperrt. Es ist erkennbar, daß die Hilfsspannungsquelle 24 nur für die erste Aufladung des Kondensators C8 benötigt wird. Jeder, naoh der ersten Aufladung folgende, Arbeitszyklus vollzieht sich ohne diese Hilfsspannungsquelle 24, denn der Kondensator 08 wird abwechselnd von der Speisespannung oder der induzierten Abschalt- oder Einschaltinduktionsspannung aufgeladen.

Durch die geschilderte Folge von Funktionen wird die beschriebene Spannungsquelle wieder in den Ausgangszustand zurückgeführt und es wird ein neuer Arbeitszyklus eingeleitet, bei welchem

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das Zeitglied 13 für die Begrenzung der Impulspause zu arbeiten beginnt. Die Zeitglieder arbeiten dann abwechselnd ■ nacheinander, während der Dosenrumpf unter den Druckschweißelektroden hindurchgeführt wird und es wird ein Schweißstrom mit einer Wellenform mit abgeflachtem Scheitel geliefert, wie er für eine Naht schweißung benötigt wird'.. Wenn das Ende des Dosenrumpfes in den Bereich der Druckelektroden gelangt, wird augenblicklich ein Schalter S4 betätigt, welcher dafür sorgt, daß während des letzten Arbeitszyklus ein Gleichstrom mittleren Durchschnittswertes fließt, um das Entsteh? ? eines Abachaltindtalrsioasstromstoßes beim Abschalten ü&r Etxrm^ q.t?s?.l© &u TerMsidgiftiu Bas Schließen &®a Schalters M überführt ox-ii eteiaerbas^n Silieiumgleichrichtesr *1^K ...n seinen leitenden Siijtaiid, wodurch Gleichstrom durch dia S^iaärwicklung 10 fließt und sich die bereits beschriebenen Wirkungen einstellen. Wenn der Schalter S4 gerade geschlossen ist, wird der Schalter S1 geöffnet, damit der Schweißvorgang beendet wird. Die Arbeit der Schalter wird durch Betätigungseinrichtungen, die noch beschrieben werden, sychronisiert.

Nachdem der steuerbare Siliciumgleichr-richter Q5 in seinen leitenden Zustand überführt wurde, um einen AbschaltinduktionsstoJ3 zu verhindern, wenn der letzte Arbeitszyklus der Schweißarbeit abläuft, muß dafür gesorgt werden, daß der steuerbare Siliciumgleichrichter Q 5 auch wieder gelöscht wird, denn normalerweise vollzieht sich diese Löschung durch den jeweils nächsten Arbeitszyklus, der in umgekehrter Weise abläuft.

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Die Löschung des steuerbaren Siliciumgleichrichters Q5 wird durch vorübergehendes Schließen eines Schalters S5 'bewirkt. Dadurch wird nämlich die Spannung einer Hilfsspannungsquelle 25 über einen Widerstand R13 an die Steuerelektrode eines steuerbaren Siliciumgleichrichters Q8 gelegt, der unter dem Einfluß dieser Spannung in seinen leitend'en Zustand überführt wird. Dadurch, daß der steuerbare Siliciumgleichrichter Q8 leitend wird, wird die in einem Kondensator C9 gespeicherte Spannung in umgekehrter Richtung über den steuerbaren Siliciumgleichrichter Q8 an den Siliciumgleichrichter Q5 gelegt, so daß dieser gelöscht wird. Der Wert eines Widerstandes RH ist so gewählt, daß der Stromfluß durch den steuerbaren Siliciumgleichrichter Q8 unter dem Wert gehalten wird, welcher erforderlich ist, um dessen Leitfähigkeit nach der Zündung aufrechtzuerhalten. Da infolge dieses . Widerstandes RH der Stromfluß durch den steuerbaren Siliciumgleichrichter Q8 unter dem Selbsterhaltungswert liegt, wird der steuerbare Siliciumgleichrichter Q8 automatisch gelöscht.bzw. in seinen Sperrzustand zurückgeführt, sobald der Kondensator G9 entladen ist. Der Kreis ist dadurch in seinen Ausgangszustand zurückgeführt. In diesem .'Zustande ist er für eine erneute Betätigung bereit, welche möglich ist, sobald ein weiterer Dosenrumpf zwischen die Druckrollelektroden gelangt.

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Pig. 5 zeigt das Schaltbild für die Einrichtungen, welche die Schalter S1, S2, S4 und S5 in der im Vorstehenden beschriebenen Reihenfolge betätigen. Die Betätigung der Schalter erfolgt gesteuert'durch Fotozellen, welche auf die Anweasenheit von Dosenrümpfen, die zwischen Druckrollelektroden 26 und 27 hindurchgeführt werden, reagieren. In der Zeichnung sind drei Dosenrümpfe 28, 29 und 30 gezeigt, die in der Ebene der Druckrollelektroden 26 und 27 bewegt weidaii wobei jedoch die Fördereinrichtungen zur Bewegung nicht dargestellt sind, weil sie dem Fachmanne in ihrer Ausbildung geläufig sind. Ein Paar Fotozellen 31 und 32 sowie ein Paar zugeordneter Schlitzblenden 33 und 34 sind oberhalb der Dosenrümpfe in vorbestimmten Lagen angeordnet. Die Positionier Blenden und Fotozellen ist so gewählt, daß sie das Eintreten eines Dosenrumpfes zwischen die beiden Druckrollelektroden sowie den Austritt des Dosenrurapfes aus dem Arbeitsbereich der Elektroden zu überwachen vermögen. Mit den Fotozellen 31 und 32 wirken leuchten 35 und zusammen, deren Licht durch Reflektion von der Oberfläche der Dosenrümpfe, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein hohes Reflektionsvermögen aufweisen, zu den Fotozellen gelangt. Die Fotozelle 31 mit der Blende 33 und der Lampe 35 ist so angeordnet, daß das von den in Überlappstellung befindlichen Nahtkanten des Dosenrumpfes reflektierte Licht in dem Augenblick schwächer wird, in welchem die in Überlappstellung befindlichen Nahtkanten des Dosenrumpfea von den DruokrolXelektroden erfaßt

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werden. Diese Stellung ist in Fig. 5 für den Dosenrumpf 29 gezeigt. Aus der Fig. 5 geht auch hervor, daß der Lichteinfall in die Fotozelle 31, der durch die Reflektion vom Dosenrumpf erfolgt, unterbrochen wird, sobald sich der Dosenrurapf aus der in Fig. 5 gezeigten Stellung herauabewegt. Das Ausgangssignal der Fotozelle 31 wird einem Schmidt-Trigger-Kreis 31 zugeführt, welcher ein rechteckförmiges Steuersignal, entsprechend dem Durchgang der Dosenrümpfe unter der Fotozelle 31, liefert. Die Form des Ausgangssignales des Schmidt-Triggers 37 ist unmittelbar unter den jeweiligen Blockschaltbildern in Fig. 5 dargestellt. Die Anstiegs- oder Frontkante des Steuersignales ist mit T1 bezeichnet. Das Auftreten dieser Impulsflanke T1 entspricht dem Augenblick, in welchem ein Dosenrumpf erstmalig mit den Druckrollelektroden in Berührung tritt. Dieses Signal wird über eine Diode D9 dem Schalter S2 zugeführt, um den steuerbaren Siliciumgleichrichter Q5 in seiren leitenden Zustand zu überführen und auf diese Weise den Durchschnittswert des magnetischen Flusses im Kern des Schweißtransformators T-] zu erzeugen. Es ist zu berücksichtigen, daß das Signal zur Aussteuerung des Schalters S2 von der Nullklemme der Ausgangsseite des Schmidt-Triggers 37 abgeleitet wird und daß die Wellenform, die an der Nullklemme entnommen werden kann, umgekehrt zu der in den Zeichnungen dargestellten verläuft, so daß eine ins Positive ansteigende Impulsfront erzielt wird. Die Klemme 1 des Ausganges des Schmidt-Triggers 37 ist mit einer Verzögerungslinie 37 verbunden, welche eine vorbestimmte Verzögerung des

der Ausgangssignales bewirkt, um sicherzustellen, daß/Dosenrumpf

auch eioher «wischen den Druokrollelektroden erfaßt ist, bevor

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der .Schweißvorgang eingeleitet wird. Nach dieser vorbestimmten Verzögerung wird das Ausgangssignal des Schmidt-Triggers 37 einer Diode D10 zugeführt, welche mit der Eingangsklemme eines Flip-Flop 39 verbunden ist. Die erste Ausgängsklemme des

Flip-Flop liefert ein Signal, das die Schließung des Schalters SI bewirkt. Zugleich hält dieses Signal den Schalter SI solange geschlossen, bis der Flip-Flop 39 umspringt. Dadurch wird der Schweißvorgang eingeleitet,.bei welchem die in Überlappstellung befindlichen, von den Druckrollelektroden erfaßten Nahtkanten vereint werden. Wenn sich der Dosenrumpf zwischen den Druckrollelektroden hindurchbewegt, werden Stc'oMiimpulse mit im wesentlichen flachen Scheiteln in periodischer Folge .durch die ·. Druckrollelektroden hindurchgetrieben, um einen Schweißvorgang in der bereits beschriebenen Weise zn bewirken. Unmittelbar bevor der Bosenrumpf dis.Brackrollelektroden verläßt, erreicht die Frontkante des Rumpfes die in der lig. mit X bezeichnete Lage und es wird erstmalig Licht in die Fotozelle 32 reflektiert. Die Fotozelle 32 ist mit einem zweiten Schmidt-Trigger 40 verbunden, der ein rachteckförmiges Ausgangssignal liefert. Dieses Signal wird nur dann erzeugt, wenn sich ein Dosenrumpf in dem ErfassungsbereicTi der Fotozelle 32 befindet. Die Form des Ausgangssignales des.Schmidt-Triggers 40 ist unmittelbar unter dem Blockschaltbild für d en Trigger 40 in Fig«· 5 dargestellt. Die Frontkante der Wellenform ist durch die Bezeichnung T2 hervorgehoben. Das Auftreten dieser Impulsfront entspricht dem Zeitpunkt , zu welchem der Dosenrumpf gerade im Begriff ist, aus dem

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Einfluß der Rollelektroden26, 27 herauszutreten. Das Signal, das der Schmidt-Trigger liefert, wird über eine Diode D11 weitergeleitet, um das Zurückspringen des Flip-Flop 39 · und des Trigger-Schalters S4 zu bewirken. Das Umspringen des Flip-Flop 39 führt zum Öffnen des Schalters S1, sowie zur Ansteuerung des Schalters S4-, durch den der steuerbare Siliciumgleichrichter Q5 ein zweites Mal in seinen leitenden Zustand überführt wird. Das Aus gangs signal des Schmidt-Trigg"ers 40 wird über die Diode 11 außerdem einer Verzögerungslinie 41 und über die Verzögerungslinie 41 einem Schalter S5 zugeführt, welcher einen steuerbaren Siliciumgleichrichter Q8 in seinen leitenden Zustand überführt und den steuerbaren Siliciumgleichrichter Q5 in der bereits beschriebenen Weise löscht. Die im Vorstehenden beschriebene Folge von Vorgängen wird für jeden Dosenrumpf wiederholt, sobald sich dieser durch die Rolldruckelektroden hinduchbewegt. Dadurch wird der in Fig. 4 im Schaltbild gezeigte Arbeitskreis in der gewünschten Folge gesteuert betätigt.

Aus der vorstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäß ausgebildeten Stromquelle ist erkennbar, daß es sich um eine Hochstromquelle handelt, die in der Lage ist, Stromimpulse in der Größenordnung von 10 000 A mit im wesentlichen flachem oder geradlinigem Scheitelverlauf und einer Frequenz von 500 Hz zu erzeugen. Es ist außerdem erkennbar, daß bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Stromquelle wesentlich verbesserte Schaltkreise verwendet werden, welche dazu dienen

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Stromstöße mit flachem Scheitelverlauf zu erzeugen» Eb werden außerdem verbeeaerte Schaltkreise verwendet, die zur Löschung der steuerbaren Siliciumgleichrichter sowie zur .Vormagnetisierung des Transformators dienen und welche gemeinsam dazu fUhren, daß hohe Stromwerte erzielt werden können. Obwohl eine spezielle Form der Stromquelle im Beispiel beschrieben'und erläutert wurde, ist jedoch verständlich, daß die Ausgestaltung der Stromquelle in Einzelheiten in zahlreichen Details abgewandelt werden kann, ohne vom Wesen und Inhalt der durch die anhängenden Ansprüche wiedergegebenen Erfindung abzuweichen·

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Claims

Pa t en t ans pr üch e

1. Stromquelle zum Erzeugen von Stromstößen hoher Stromstärke mit im wesentlichen quadratförmigem Wellenverlauf bei abgeflachtem Scheite!verlauf der Stromimpuls« und Im wesentliehen steilem Stromanstieg, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichstromquelle und ein Transformator mit Primär^ und Sekundärwicklungen sowie erste Schalteinrichtungen vorgesehen sind, welche in Reihe zwischen der Primärwicklung des Transformators und der Spannungsqüelle geschaltet sind tind denen Betatigungseinrichtungen zur periodischen Betätigung zugeordnet sind, um quadratwellenförmige Spannungsimpulse in die Primärwicklung des Transformators einzuleiten und daß die Stromwellenform beeinflussende Glieder vorgesehen sind, zu denen ein parallel zu den Schalteinrichtungen und der Primärwicklung geschalteter Kondensator sowie eine Induktivität gehören, die sowohl mit einer Klemme der Spannungsquelle als auch mit einer Klemme des Kondensators leitend verbunden sind und zugleich in Reihe mit der ersten Schalteinrichtung und der Primärwicklung dea Transformators geschaltet sind, während die Sekundärwicklung dta Transformators in Reihe mit einem Widerstand geschaltet ist.

2. ' Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn* ζ e i ο h η et , daß die Schalteinrichtung periodisch für bestimmte Zeitspannen ein- und ausgeschaltet wird und eine Diode

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' sowie einen Widerstand aufweist, welche in Reihe in Bezug aufeinander jedoch parallel zur Primärwicklung geschaltet sind, wobei die Diode entgegengesetzt zur Polarität der Spannungsquelle geschaltet ist.

3. Stromquelle zum Erzeugen von Stromimpulsen hoher Stromstärke sowie mit quadratförmigem Wellenverlauf bei im wesent- . liehen flachem Scheitelverlauf und im wesentlichen steilem Stromanstieg, dadurch g e k e η η a.e i c h η e t , daß die Stromquelle eine Gleichstromquelle sowf.e einen Transformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung aufweist und mit ersten Sehalteinrichtungen ausgerüstet ist, die in Reihe zwischen der Primärwicklung des Transformators und der Spannungsquelle geschaltet sind uncj/äenen Betätigungseinrichtungen zur periodischen Betätigung der ersten Schalteinrichtungen zugeordnet sind, um der Primärwicklung des Transformators Spannungsimpulse mit quadratförmigem Wellenverlauf zuzuführen, während zweite Sehalteinrichtungen parallel zu den ersten Schalteinrichtungen vorgesehen sind, denen zweite Betätigungseinrichtungen zugeordnet sind, welche dazu dienen, diese zweiten Schalteinrichtungen kurzfristig vor der ersten Zufuhr eines Spannungsimpulsea sowie unmittelbar vor der Zufuhr des letzten.Spannungsirapulses zur Primärwicklung zu betätigen, wobei in Reihe mit diesen zweiten Schalteinrichtungen und der Primärwindung zur Strombegrezung ein Widerstand in Reihe geschaltet ist, der bei eingeschalteter zweiter Schalteinrichturig den durch die. Primärwicklung fließenden Gleichstrom auf einem Durchschnittswert hält wobei das Fließen

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dieses Siromes in/Abhängigkeit von der Betätigung der ersten Schalteinrichtung erfolgt.

4. Stromquelle nach Anspruch 3, dadur ch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Schalteinrichtung erste und zweite, steuerbare Siliciumgleichrichter aufweist, während die zweite Betätigungseinrichtung zur Überführung des zweiten, steuerbaren Siliciumgleichrichters in seinen.leitenden Zustand dient und diese Aufgabe sowohl vor der ersten'Überführung des ersten,steuerbarenJSiliciumgleichrichters in seinen stromdurchlässigen Zustand, als auch nach der letzten Überführung'des ersten steuerbaren Siliciumgleichrichters in diesen Zustand ausführt, während die Betätigungseinrichtung für die erste Schalteinrichtung periodisch betätigbar ist, um den ersten steuerbaren Siliciumgleichrichter nach Überführung des zweiten steuerbaren Siliciumgleichrichters in seinen stromdurchlässigen Zustand in den leitenden Zustand zu-versetzen, während die erste Überführung dieses ersten, steuerbaren Siliciumgleichrichters in seinen leitenden Zustand dazu dient, den zweiten steuerbaren SilicLungleichrichter zu löschen, indem die Spannung über diesem zweiten steuerbaren Siliciumgleichrichter unter den Wert abgesenkt wird, der zur Aufrechterhaltung des leitenden Zustandes erforderlich ist, während außerdem Mittel zur Löschung des zweiten steuerbaren Siliciumgleichrichters vorgesehen sind, welche eine Spannung entgegengesetzter Polarität an den zweiten steuerbaren Siliciumgleichrichter anlegen, sobald dieser im Anschluß an die letzte

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Überführung des ersten steuerbaren Siliciumgleichrichters in den leitenden Zustand ebenfalls in seinen stromdurchlässigen Zustand überführt wurde.

5« Stromquelle nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannten Mittel einen dritten, steuerbaren Siliciumgleichrichter aufweisen, der parallel zu den ersten und zweiten steuerbaren Siliciumgleichrichtern geschaltet ist, während ein Kondensator parallel zum dritten steuerbaren Siliciumgleichrichter und der Primärwicklung vorgesehen ist, welchem Mittel zur Überführung in den leitenden ' Zustand zugeordnet sind, die die Herbeiführung dieses Zustandes bewirken sobald der zweite,steuerbare Siliciumgleichrichter nach der letzten Zündung des ersten steuerbaren Siliciumgleichrichters in seinen leitenden Zustand überführt wurde,¹ wodurch dem Kondensator in umgekehrter Richtung über den zweiten steuerbaren Siliciumgleichrichter zu dessen Löschung eine Ladung zugeführt wird, während ein Widerstand in Reihe mit dem dritten Siliciumgleichrichter vorgesehen jat, welcher den von der Spannungsquelle durch den dritten steuerbaren Siliciumgleichrichter getriebenen Strom unter dem Minimalwert hält, welcher zur Aufrechterhaltung des leitfähigen Zustandes des dritten, steuerbaren Siliciumgleichrichters erforderlich ist, so daß dieser dritte, steuerbare Siliciumgleichrichter automatisch gelöscht wird, wenn sich der Kondensator entlädt.

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6. Stromquelle zum Erzeugen von quadratwellenförmigen Stromimpulsen hoher Stärke mit im wesentlichen.flachem Scheitelverlauf und steilem Stromanstieg , dadurch g e kennzeic h-n et , daß die Stromquelle eine Gleichstromquelle _t einen Transformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, einen ersten steuerbaren Siliciumgleichrichter, der in Reihe zwischen der Primärwicklung des Transformators und der Spannungsquelle geschaltet ist sowie Mittel zur periodischen

f. !

Zündung des steuerbaren Siliciumgleichrichters aufweist, so daß quadratwellenförmige Spannungsimpulse auf die Primärwicklung des Transformators übertragen werden, wobei ein Löschkreis für den

steuerbaren Siliciumgleichrichter vorgesehen ist, der einen Kondensator aufweist, der mit einem Schwingungskreis verbunden ist und der mittels einer Ladeeinrichtung auf eine über der Spannung der Gleichstromquelle liegende Spannung.aufladbar ist, während die zweiten Schalteinrichtungen mit dem Schwingungskreis verbunden sind und mittels geeigneter Betätigungseinrichtungen zugleich mit dem Zünden des ersten steuerbaren Siliciumgleichrichters betätigbar sind, um die Entladung des Kondensators über den Schwingungskreis und die Wiederaufladung in entgegengesetzter Richtung zu ermöglichen, wobei dritte Schalteinrichtungen in Reihe zwischen dem Kondensator und dem ersten steuerbaren Siliciumgleichrichter vorgesehen sind, denen Betätigungseinrichtungen zugeordnet sind, welche die dritte Schalteinrichtung in vorbestimmter Zeitspanne naoh der Überführung des ersten steuerbaren Siliciumgleichrichters in seinen leitenden Zustand betätigen, >\ia dessen Löschung durch Anlegen einer vom Konden-

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eator gelieferten Spannung umgekehrter Polarität zu bewirken.

7. Stromquelle nach Anspruch 6 ,dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Schalteinrichtung zweite und dritte steuerbare Siliciumgleichrichter aufweise,

und daß der Kondensator und der dritte,steuerbare Siliciumgleichrichter in Reihe zueinander, jedoch parallel zum ersten steuerbaren Siliciumgleichrichter geschaltet sind, während parallel zum Konden-" sator eine Induktivität zur Bildung des Schwingungskreises vorgesehen ist und den zweite steuerbare Siliciumgleichrichter in Reihe mit dieser Induktivität und dem Kondensator des Schwingungskreises geschaltet ist.

8. Stromquelle nach Anspruch 1,dadur ch gekennzeichnet , daß eine zweite Schalteinrichtung, die parallel zur ersten geschaltet ist, vorgesehen und mit zweiten Betätigungseinrichtungen ausgerüstet ist, welche zur vorübergehenden Betätigung der zweiten Schalteinrichtung vor der ersten und unmittelbar nach der letzten Zuführung eines Spannungsimpulses zur Primärwicklung des Transformators dient, wobei ein Widerstand mit der zweiten Schalteinrichtung und der Primärwindung des Transformators in Reihe gestaltet ist, um den Strom zu begrenzen, der durch die Primärwicklung fließt, wenn die zweite Schalteinrichtung betätigt ist, so daß in Abhängigkeit von der periodischen Betäti-

. gung der ersten Schalteinrichtung ein Gleichstrom mit vorbestimmten·

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Durchschnittswert durch die Primärwicklung des Transformators fließt.

9. Stromquelle nach Anspruch 8, da durch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Schalteinrichtung erste und zweite steuerbare Siliciumgleichrichter aufweist, wobei die zweite Betätigungseinrichtung zur Zündung des zweiten Siliciumgleichrighters vor der ersten Zündung des ersten steuerbaren Siliciumgleichrichters und nach der letzten Zündung dieses ersten steuerbaren Siliciumgleichrichters dient, während die Betätigungseinrichtung für die erste Schalteinrichtung zur periodische: Zündung des ersten steuerbaren Siliciumgleichrichters unmittelbar nach Überführung des zweiten,steuerbaren Siliciumgleichrichters in seinen leitenden Zustand dient und die erste Überführung des ersten steuerbaren Siliciumgleichrichters in seinem leitenden Zustand zugleich dazu dient, den zweiten steuerbaren Siliciumgleichrichter zu löschen, indem die an ihm anliegende Spannung unter den zur Aufrechterhaltung des leitenden Zustandes erforderlichen Mindestwert abgesenkt wird, während außerdem Mittel zur Löschung des zweiten Siliciumgleichrichters vorgesehen sind, welche eine Spannung umgekehrten Vorzeichens an den zweiten, steuerbaren Siliciumgleichrichter anlegen, sobald dieser im Anschluß an die letzte Zündung des ersten, steuerbaren Siliciumgleichrichters in seinen leitenden Zustand überführt wurde.

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10. Stromquelle nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß ein Löschkreis für den steuerbaren Siliciumgleichrichter vorgesehen ist,der einen Kondensator aufweist, der in Reihe mit einem ^öchwingungskreis geschaltet ist und dem Mittel· zur Aufladung auf einen über der Spannung der Spannung&quella liegenden Wert zugeordnet ₍sind, während dritte ^üchalteinrichtungen mit dem Schwingungskreis verbunden '■' - denen Betätigungseinrichtungen zugeordnet sind, die die dritte Schalteinrichtung zugleich mit der Zündung des ersten, steuerbaren Siliciumgleichrichters betätigen, um die Entladung des Kondensators in seinen Schwingungskreis und dessen Wiederaufladung mit umgekehrtem Vorzeichen zu ermöglichen, während vierte Schalteinrichtungen in Reihe mit dem Kondensator und dem ersten, steuerbaren Siliciumgleichrichter geschaltet sind, denen vierte Betätigungseinrichtungen zugeordnet sind, um die vierte Schalteinrichtung nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach Zündung des ersten steuerbaren Siliciumgleichrichters zu betätigen, um diesen ersten steuerbaren ,Siliciumgleichrichter durch Anlegen einer entgegengesetzt gepolten Spannung zu löschen.

11. Stromquelle nach Anspruch 10, dadurch- gekennzeichnet , " daß die dritte und vierte Schalteinrichtung dritte und vierte steuerbare Siliciumgleichrichter aufweiset", wobei der Kondensator und der vierte steuerbare Siliciumgleichrichter in Reihe miteinander, jedoch parallel zum ersten,

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steuerbaren Siliciumgleichrichter geschaltet sind, während eine Induktivität parallel zum Kondensator vorgesehen ist, um gemeinsam mit diesem einen Schwingungskreis zu bilden, wobei der dritte, steuerbare Siliciumgleichrichter in Reihe mit der Induktivität und den} Kondensator, welche gemeinsam den Schwingungskreis bilden, geschaltet ist.'

12. Stromquelle nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet , daß ein Lastbegrenzungskreis parallel zur Primärwicklung vorgesehen ist, welcher Mittel zur Erzeugung eines Ausgangssignales aufweist, das nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, nachdem der Lastbegrenzungskreis durch seine Verbindung mit der Primärwicklung an Spannung gelegt wurde, geliefert wird, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Gleichspannungsquelle

und

von der Stromquelle zu trennen,/ denendas Ausgangssignal des Lastbegrenzungskreises zugeführt wird, um eine automatische Abtrennung der Gleichspannungsquelle von der Stromquelle zu gewährleisten, sobald die Spannung an der Primärwicklung des Transformators über die vorgesehene Zeitspanne hinaus anliegt.

13. Stromquelle nach Anspruch 12, dadurch gekennz e ic h η e t , daß der Lastbegrenzungskreis ein R-C-Glied aufweist,, welches parallel mit der Primärwicklung des Transformators geschaltet ist, während ein Trigger mit dem Kondensator verbunden ist, welcher so betätigbar iet, daß er bei einer vorbe-

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stimmten Spannung am Kondensator seinen leitenden Zustand beibehält und wobei Ausgangsglieder mit dem Trigger verbunden sind, welche in Abhängigkeit von dessen Leitfähigkeit arbeiten, um das Ausgangssignal zu erzeugen.

14. Stromquelle nach Anspruch 13» dadurch ge-, kennzeichnet , daß eine Zenerdiode und ein Widerstand in Reihe miteinander, jedoch parallel zur Primärwicklung,

. geschaltet sind, und daß das RC-Glied mit der Zenerdiode verbunden ist und durch den Spannungsabfall über dieser Zenerdiode gespeist wird.

15. Kombination nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß ein zweiter Transformator vorgesehen ist, der eine Primär- und eine Sekundärwicklung aufweist, wobei die Primärwicklung äes zweiten Transformators in Heihe mit Ö3Bi Trigger geschaltet ist_s während die Sekundärwicklung des zweiten Transformators mit der Trennvorrichtung verbunden ist und daß parallel zur Primärwicklung des zweiten Transformators eine Diode so geschaltet ist, daß ihre Polarität entgegengesetzt zur Richtung des Stromes steht, welcher bei leitendem Zustand des Triggers durch die Primärwicklung fließt.

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