DE1765139A1

DE1765139A1 - Verfahren und Geraet zum Widerstandsschweissen

Info

Publication number: DE1765139A1
Application number: DE19681765139
Authority: DE
Inventors: Reginald Catherall; Ley Anthony John; Levinge Rodney Walter
Original assignee: Solartron Electronic Group Ltd
Current assignee: Gemalto Terminals Ltd
Priority date: 1967-04-11
Filing date: 1968-04-09
Publication date: 1971-07-08
Also published as: FR1579557A; GB1177987A; US3558849A

Description

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j The Solartron Electronic Group Limited, Parnborough,Hampshire/ \ ■ England

Verfahren und Gerät zum Widerstandsschweißen

'..{ Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät

I zum Widerstandsschweißen»

"/'< Widerstandsachweißgeräte werden im allgemeinen von einem

, j Zeitgeber gesteuert, der die Schweißung nach einer vorgegebenen

\ Periodenanzahl des Schweißwechselstromes unterbricht. Hierzu

:;, ι werden vorzugsweise in Vollwegschaltung angeordnete Ignitron-

i sohalter benutzt, da es notwendig ist, den Schweißstromkreis innerhalb einer halben Periode zu unterbrechen,

,^;. Infolge von Speisespannungsschwankungen, die beispielsweise

, von anderen Schweißgeräten hervorgerufen werden können, und

j infolge von inneren Unsymraetrien in den Ignitrons ist die

ν j der Schweißstelle während jeder Halbperiode zugeführte

_: , Leistung nicht genau konstant« Wenn ein Zeitgeber zur

J Steuerung der Einschaltdauer des Schweißstromes benutzt

1. wird, dann können einige Schweißstellen zu wenig Leistung

Λ und andere zuviel Leistung erhalten, wobei in beiden

j fällen die Söhweißgüte beeinträchtigt wird. Aus diesen

V_;) Gründen arbeitet man bei der Punkt schweißung sehr oft

.·'! mit einer hohen üediindanz, beispielsweise von 80 °/o_t um die

;' geforderte Festigkeit in jedem PaIl sicherzustellen.

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Ein weiterer Nachteil bei der Benutzung eines bekannten Zeitgebers besteht darin, daß er bei der Schweißung von unterschiedlichen Werkstücken jedesmal erneut eingestellt werden muß. Der Erfindung liegt die allgemeine Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Gerät zum Widerstandsschweißen zu schaffen, bei dem sich die zur Erzielung einer maximalen Schweißgüte erforderliche Schweißzeit selbsttätig einstellt, ohne .daß der Benutzer auf Speisespannungsschwankungen, auf die unterschiedliche Art der Werkstücke und auf die Unsymmetrien in den Ignitrons zu achten braucht.

Es wurde bereits bei IJiederstrom-Schweißgeräten vorgeschlagen, während der Schweißung die Spannung zwischen den Schweißelektroden zu messen und diesen momentanen Spannungswert mit der Anfangsspannung oder der maximal auftretenden Spannung zu vegleichen. Bei anderen Vorschlägen wird zur Kompensation von Spannungsänderungen auch noch der Strom durch die Werkstücke gemessen. Diese Vorschläge haben sich jedoch im allgemeinen nicht durchgesetzt. In der Praxis wird nach wie vor die Schweißdauer bei der Widerstandsschweißung von einem Zeitgeber gesteuert.

Bei der Widerstandsschweißung nimmt der Widerstand des Werkstückes mit anwachsender Erwärmung ab und sinkt schließlich augenblicklich auf einen sehr kleinen Widerstandswert ab, sobald die Metalle zu schmelzen beginnen. Wenn dann der Strom weiterfließt, wird geschmolzenes Metall weggeschleudert und weggespritzt, so daß eine aufgebrochene, aufgerissene und zerspritzte Schweißstelle entsteht. Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, den Strom unmittelbar nach dem Beginn des momentanen Widerstands- ; abfalls abzuschalten, um eine maximale Schweißgütö zu erhalten.

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Ein Verfahren zum Widerstandsschweißen, "bei dem ein Werkstück zwischen zwei Elektroden angeordnet und ein Strom durch die Elektroden und das Werkstück geschickt wird, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von elektrischen Signalen erzeugt wird, die jeweils von der zwischen den Elektroden während einer vorbestimmten Zeitperiode einer entsprechenden Zeitperiodenfolge abgetast=ben Spannung abhängen, daß eine weitere zweite Folge von elektrischen Signalen erzeugt wird, die jeweils von dem durch die Elektroden während der betreffenden Zeitperiode fließenden Strom abhängen, daß aus den beiden elektrischen Signalfolgen eine dritte Folge von elektrischen Signalen abgeleitet wird, die jeweils von der Impedanz des Werkstücks während der betreffenden Zeitperiode abhängen, daß jeweils die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden dritten Signalen gebildet und der durch die Elektroden fließende Strom beim Nachweis eines vorbestimmten Differenzbetrages abgeschaltet wird.

Ein Gerät zur Ausführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Eingangsschaltung eine Einrichtung aufweist, die aus einem ersten Eingangssignal die erste elektrische Signalfolge herstellt, daß eine zweite Eingangsschaltung eine Einrichtung aufweist, die aus einem zweiten Eingangssignal die zweite elektrische Signalfolge herstellt, daß eine weitere Einrichtung aus den beiden ersten Signalfolgen die dritte Signalfolge herstellt, daß ein Detektor die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden dritten Signalen nachweist und daß der Detektor ein Steuersignal erzeugt, das den Schweißstrom abschaltet.

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BAD ORIGiNAt

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren beschrieben:

Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild ein Wideretandeschweißgerät.

Fig. 2 stellt im einzelnen das in^Fig. 1 gezeigte Tor 25 und den Transformator 18 dar.

Fig. 3 zeigt im einzelnen den in Fig. 1 dargestellten Integrator 35 und Detektor 56.

Fig. 4a, 4b und 4c zeigen im einzelnen den In Fig· 1 dargestellten synchronen Zeitgeber 24.

Fig. 5 zeigt die Zeitverläufe von einigen Spannungen· beim Betrieb des Gerätes nach Fig# 1·

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Gerät wird ein Ignitronschalter 10 von einer Wechselspannungsquelle 11 gespeist. Dem Schalter 10 ist ein Transformator 12 nachgeschaltet, der zwei Schweißelektroden 13 und 14 versorgt. Die beiden Elektroden 13 und 14 stehen mit dem «u eohweiöenden Werkstück in Verbindung.

Eine Doppelleitung 16 1st an zwei voneinander getrennten Stellen der Elektrode 14 angeschlossen und liefert ein Eingangssignal für einen Eingangs transformer (ϊ) 21. Eine weitere Doppelleitung 20 1st mit den Elektroden 13 und 14 verbunden und gibt an einen Eingangatraneformator(t) 18 ein Eingangssignal ab. Den beiden Transformatoren 18 _sunä sind zugehörige Integratoren 31 bzw. 30 nAohgeaohe.ltet. Das Ausgangesignal des Integrators 30 wird Über ein Tor einem Subtraktionseingang des Integrators 31 augeführt.

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Weiterhin ist ein synchroner Zeitgeber 24 an die Speisespannungsquelle 11 angeschlossen. Der synchrone Zeitgeber weist einen phasenstarren Oszillator auf, dessen frequenz das 8-fache der Speisespannungsfrequenz beträgt, und eine Reihe von Binärteilern, deren rechteckwellenförmigeri Signale Frequenzen haben, die das 4-fache, 2-fache und 1-fache der Speisespannungsfrequenz von der Quelle 11 aufweisen. Diese Anordnung wird noch im einzelnen beschrieben. Dem synchronen Zeitgeber 24 sind zwei zueinander parallelgeschaltete Tore 25 und 26 naohgeschaltet, die die Signale der Transformatoren 18 und 21 steuern. An den.synchronen Zeitgeber 24 ist außerdem eingangsseitig ein Phasenschieber 53 angeschlossen.

Bin Kulldetektor 49 ist dem Integrator 31 naohgesohaltet. - Der Rtioksetzeingang einer bistabilen Kippstufe 29 ist mit dem Ausgang.des Nulldetektors 49 und der Setzeingang dieser ■bistabilen Kippstufe mit dem Ausgang des synchronen Zeitgebers 24·verbunden# Ferner ist eine monostabile Kippstufe

50 dem Bulldetektor 49 nachgesohaltet. Mitxdem Ausgang

der raonostabilen Kippstufe 50 ist eine Nullrüokstellschaltung

51 verbunden, die ausgangsseitig an den Bücksteileingang des Integr&toret 30 angeschlossen ist. Dem Tor 32 sind zwei weitere Tore 33 und 52 parallelgeschaltet. Das Tor 33 ist eingangsseitig an eine Gleichspannungsquelle 34 angeschlossen und ausgangseeitig mit einem Integrator 35 verbunden. Das Tor

52 kann de» Jntegrationakondensator des Integrators 35 einen

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Widerst;and parallelaohalten, um den Integrator während der Duroheohaltdauer des Tores 52 in einen Exponentialfunktionsgeneratoa? uaauwandeln. Der Rüokat eile ingang dea Integrators 35 iet mit einer ITullrüoketellschaltung 58 verbunden, die wiederum j über eine Leitung 59 an den eynohronen Zeitgeber 24 angeschlossen ist·

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BAD ORlGINM.

Der Ausgang des Integrators 35 ist über ein Tor 36 mit ' einem Kondensatorspeicher 40 verbünden. Der Steuereingang des Tors 36 ist an den Ausgang der monostabilen Kippstufe 50 angeschlossen. Ein Detektor 56, der noch im βinzeihen beschrieben wird, ist an den Speicher 40 angeschlossen und ausgangsseitig mit dem Rücksetzeingang einer bistabilen Kippstufe 55 verbunden. Der Setzeingang der bistabilen Kippstufe 55 erhält ein Startsignal, das den Beginn der 'Sohweißung anzeigt. Das Ausgangesignal der bistabilen Kippstufe 55 wird über eine Leitung 60 dem Ignitronsohalter 10 zugeführt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des in Jig. 1 gezeigten Gerätee beschrieben« ■'

Zuerst wird über eine Halteschaltung 57 das den Beginn der Schweißung anzeigende Startsignal der bistabilen Kippstufe 55 zugeführt. Das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe gelangt dann über die Leitung 60 zum Ignitronsohalter 10. Der Schalter 10 stellt dann über den Transformator 12 eine Verbindung zwisohen den Elektroden 13 und 14 und der Speisespannungsquelle 111 her. Die an der Leitung 16 auftretende und an der Elektrode 14 abgegriffene Spannung hängt vom . Strom durch die Elektroden und das Werkstück ab» Die zwisohen den beiden Elektroden abgegriffene und an der Leitung 20 auftretende Spannung hängt von der Spannung am Werkstück ab.

Die Tore 25 und 26 richten zusammen mit &n Transformatoren , 18 und 21 diese abgetasteten Spannungen gleich. Die gleichgerichteten Spannungen werden den Integratoren 31 und 30 zugeführt, und zwar während einer Viertelperiode innerhalb Jeder'

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Halbperiode der Speisespannung, wie es noch im einzelnen beschrieben wird.

Am Ende von allen Viertelperioden, die auch als Tastperioden bezeichnet werden, liefert der Integrator 31 eine Spannung, die vom Mittelwert der während dieser Viertelperiode den Elektroden 13 und 14 zugeführten Spannung abhängt. Die AuBgangsspannung des Integrators 30 hängt hingegen vom Mittelwert des während dieser Tastperiode durch die Elektroden 13 und H fließenden Stromes ab. BaB Tor 32 wird anschließend durchgeschaltet, und die Spannung am Ausgang des Integrators 30 wird dem Subtraktionseingang des Integrators 31 zugeführt. Das Ausgangesignal des Integrators 31 nimmt dann mit einer Geschwindigkeit ab, die dem Wert des Ausgangssignals am Integrator 30 proportional ist.

Wenn das AuegangBsignal des Integrators 31 den Wert Null erreicht, sendet der IJulldetektor 49 ein Signal zur bistabilen Kippstufe 29, die dann das Tor 32 sperrt. Die Dureheehaltzeit des Tores 32 ist daher der AuBgangBspannung des Integrators 31 dividiert durch die Spannung am Ausgang dee Integrators 30 am Ende ;}'eder Tastperiode proportional* Die Durohsehaltzeit des Tores 32 hängt daher vom Mittelwert der während jeder Tastperiode an den Elektroden 13 und 14 auftretenden Spannung geteilt duroh den durch diese Elektroden £3.ie0enden mittleren Strom ab. Wenn in der Schaltung keine Induktivitäten vorhanden sind, dann ist dta DuroüBohaltBeit dee Toree 32 dem mittleren Widerstand zwischen den Elektroden während der Tastperiode proportional·

Die dem Tor 52 |iarallelge Behalt et en Tore 33 und 52 sind daher ebenfalle nach-^jeder Tastperiode während einer Zeit durchge-

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BAD ORIGJNM.

schaltet, die vom Widerstand zwischen den Elektroden abhängt. In Wirklichkeit treten fast immer Induktivitäten auf, die in den meisten Fällen vernachlässigt werden können, so daß die Durchsehaltzeit der Tore 32, 33 und 52 dem Widerstand zwischen den Elektroden proportional ist. Über das Tor 33 wird eine konstante Spannung von der Gleichspannungsquelle 34 dem Integrator 35 während einer- Zeitdauer Zugeführt, die dem Wideretand zwischen den Elektroden proportional ist. Durch die Wirkung des Tores 52 ist die Spannung am Ausgang des Integrators 35 dem Exponential des Widerstandes zwischen den Elektroden während der zugehörigen Tastperiode proportional, was noch im einzelnen anhand von Pig# 3 beschrieben wird.

Nachdem die Tore 33 und 52 gesperrt sind, führt die monostabile Kippstufe 50 dem Tor 36 ein Signal zu, so daß dieses Tor 36 während eines kurzen vorbestimmten Zeitintervalls, beispielsweise für 1/40 einer Periode, durohgeaehaltet wird. Das Tor 36 läßt dann das Ausgangssignal des Integrators 35 zum Speicher 40 durch.

Wenn der Widerstand zwischen den Elektroden konstant bleibt, dann wird der Speicher 40 bis auf einen bestimmten Wert aufgeladen und verbleibt auf diesem Vert* Venn jedoch der Widerstand absinkt, dann nimmt auoh die I#dung auf dem Kondensatorspeicher ab. Der Detektor 56 liefert eill Signal, sobald der Abfall der Ladung des Speichers 40 einen vorgegebenen Wert überschreitet· Dieses Signal gelangt zum Ruckseteeingang der bistabilen Kippstufe 55. Mit dem RÜokeeteen der bistabilen Kippstufe 55 wird auch über die Ignitronaöfcfcltir ÜÖ dir von der Spannungsquelle 11 zu den Elektroden 13 und 14 fließende Strom unterbrochen. " " -, ·

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Der synchrone Zeitgeber 24 ist in den Fig. 4a, 4b und 4o im einzelnen gezeigt. Wie aus Fig. 4a hervorgeht, enthält· der synchrone Zeitgeber 24 einen apannungsges-teuerten Oszillator 100, der eine Reihe von Flipflops 101 bis 104 speist, die jeweils eine frequenzteilung im Verhältnis von 1 : 2 vornehmen. Der Oszillator 100 hat eine frequenz, die gleich der 8-fachen Frequenz der Speisespannung ist. Bei einer Betzfrequ'enz von 50 Hz gibt der Oszillator 100 eine Reohteokwelle mit einer Frequenz von 400 Hz ab* Das Flipflop 101 liefert zwei 200-Hz-Signale A und Γ. Das Flipflop 102, an dessen Eingang das Signal A anliegt, liefert zwei 100-Hz-Signale B und 1". Das Flipflop 103, dem das Signal A^- zugeführt wird, liefert zwei weitere 100-Hz-Signale 0 und IT. Das Flipflop 104, dem das Signal B zugeführt wird, gibt zwei 50-Hz-Signale D und U ab.

Dem einen Eingang eines phasenempfindlichen DetektorB 105 wird das Signal D und dem anderen Eingang die Speisespannung der Quelle 11 zugeführt. Der Detektor 105 liefert ein Fehlersignal, das von der Phasendifferenz zwischen dem Signal D und der Speisespannung abhängt. DaB Fehlersignal wird zusammen mit einem Signal vom Phasenschieber 55 dem epannungegesteuerten Oszillator 100 zugeführt, um sicherzustellen» daß der Oszillator in bezug auf die Netzspannung mit der gewiinaohten Phase arbeitet. Der Phasenschieber 53 weist eiji Potentiometer auf, das von Hand verstellt werden kann¹.

In der |ig*| 5 ist der typisohe Zeityerlauf der Speiaespannung ttB* däadBtrtfBB· anfidüd^dt* fuivin 210 bzw. 211

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gezeigt. Die Spannung 210 ist mit dem Strom 211 infolge von Induktivitäten nioht in Phase. Das synchrone Signal 212 eilt dem Strom 211 um 38° nach. Das Ausgangssignal 200 des Oszillators 100 ist mit dem synchronen Signal 212 in Phase. Bs soll "bemerkt werden, daß das synchrone Signal 212 nur der Einfaohheit halber eingezeichnet ist und daß in der Schaltung kein Signal vorhanden ist, das eine derartige Wellenform hat, da die relative Phase der Signale 200 und 212 vom Phasenschieber 53 bestimmt wird. *^r

Der synohrone Zeitgeber 24 liefert an die Tore 25 und 26 ein Signal, das diese Tore während einer Viertelperiode bei der maximalen Stromamplitude durch die Elektroden durohsohaltet. Zur Erzeugung der die Tore 25 und 26 durchsehaltenden Signale enthält der Zeitgeber 24 ein UHD-Glied 120, das in Pig. 4b gezeigt ist und dem die Signale U, ö und*A zugeführt werden. Ein weiteres UND-Glied 121 erhält die Signale D, und X, Die Ausgangssignale der beiden UHD-GIiede* 120 und 121 werden einem ODER-Glied 122 zugeführt. Das Auegangssignal 222 des ODER-Gliedes 122 ist in Fig. 5 gezeigt. Das Ausgangssignal 222. tritt auf, wenn entweder die Signale D", 0 und A oder D, C und X vorhanden sind.

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In ähnlicher Weise werden einem UND-Glied 124 die Signale D, C und A und einem UND-Glied 125 die Signale 15, C und I zugeführt, wie es in Pig. 4-c gezeigt ist. Den beiden UND-Gliedern 124 und 125 ist ein ODER-Glied 126 nachgeschaltet. Das Ausgangssignal 226 des ODER-Gliedes 126 ist in Fig. 5 ebenfalls dargestellt. Der synchrone Zeitgeber 24 liefert ein Signal, das die bistabile Kippstufe 29 gleichzeitig mit dem Sperren der Tore 25 und 26 zurücksetzt. Ein derartiges Signal kann man am Ausgang eines UND-Gliedes abnehmen, dem eingangsseitig die Signale A und B zugeführt werden. Der Zeitgeber 24 liefert auch noch über die Leitung 59 ein Signal an die Nullrückstellschaltung 58, um den Integrator 35 zurückzustellen. Das an die Leitung 59 abgegebene Signal kann dem Ausgang eines UND-Gliedes entnommen werden, das eingangsseitig die Signale A und C erhält.

An Hand von Pig. 5 sieht man, daß bei einer Netzfrequenz von 50 Hz die Tore 25 und 26 2,5 Millisekunden nach jedem Nulldurchgang des Stromes durchgeschaltet und 7,5 Millisekunden danach gesperrt, werden. Das Eingangssignal des Integratore 30 ist durch die Kurve 230 und das Eingangssignal dee Integrators 31 durch die Kurve 231 dargestellt. Die Kurve 232 stellt das Ausgangssignal des Integrators 30 dar. Das Ausgangssignal 232 nimmt während derjenigen Zeit zu, während der das Tor 26 durchgeschaltet ist. Sobald das Tor gesperrt wird, bleibt dieses Signal konstant. Das Ausgangseignal des Integrators 31 ist mit dem Bezugszeichen 233 versehen. Dieses Signal nimmt während einer Zeit zu, während der dae Tor 25 durchgeschaltet ist. Sobald das Tor 25 gesperrt wird, nimaat dieses Signal mit einer konstanten Steigung ab, die der Spannung am Ausgang des Integrators 30 proportional ist. Sobald das Ausgangssignal des Integrators 31 den Wert Null erreicht, liefert die roonostabile Kippstufe

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einen Impuls, der in dem Wellenzug 250 dargestellt ist. Dieser Impuls setzt die bistabile Kippstufe 29 zurück. Diejenige Zeit, während der die Tore 32, 33 und 52 mittels der bistabilen Kippstufe 29 durchgeschaltet sind, ist an Hand der Impulsfolge 240 zu sehen.

Die Parameter der Schaltung sind derart gewählt, daß die Zeit, während der das Ausgangssignal des Integrators 130 auf Null gebracht wird, für sämtliche Werkstoffe, die mit dem Gerät geschweißt werden sollen, stets kleiner als 4 Millisekunden ist. Die monostabile Kippstufe 50 ist derart ausgebildet, daß sie das Tor 36 während 0,5 Millisekunden durchschaltet, und zwar jedesmal dann, wenn der Nulldetektor 49 den Nulldurchgang des Ausgangssignals am Integrator 31 feststellt. Die monostabile Kippstufe 50 liefert auch noch über die Nullrückst ells ehalt ung 51 ein Rückstellsignal für den Integrator 30.

Die Spannung zwischen den Elektroden 13 und 14 und der Strom durch die Elektroden sind nicht genau in Phase, wie es bereits oben erwähnt ist. Wenn der plötzliche Widerstandsabfall beim Schweißen stattfindet, nimmt der Strom augenblicklich zu und die Induktivitäten treten stärker in Erscheinung, wobei diese Phasendifferenz größer wird. Wenn man den synchronen Zeitgeber 24 derart einstellt, daß er mit dem Strom durch die Elektroden und nicht mit der Spannung an ihnen in Phase ist, kann man diese Phasenverschiebung dazu ausnutzen, den plötzlichen Widerstandeabfall verstärkt darzustellen, da die maximale Spannungsamplitude nicht genau In der Mitte der Abtastperiode liegt, so daß der Mittelwert der Spannung in der Abtastperiode vermindert wird, obwohl dabei der gemessene Strom dem maximalen Strom entspricht· Diese zusätzliche Phasenverschiebung zwischen dem Strom und der Spannung

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erleichtert also die Feststellung der plötzlichen Widerstandsabnahme .

Bei der in Pig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung können Abänderungen vorgenommen werden. So kann man "beispielsweise eine "bistabile Kippstufe zwischen den Detektor 56 und die bistabile Kippstufe 55 schalten, damit das Gerät die erste Widerstandsabnahme ignoriert und erst auf den zweiten Widerstandsabfall anspricht. Ferner könnte eine der monostabilen Halteschaltung 57 parallelgeschaltete monostabile Kippstufe die bistabile Kippstufe 55 zurücksetzen, falls ein nicht meßbarer Widerstandsabfall aufgetreten ist, auf den die Schaltungsanordnung nicht angesprochen hat. Dabei kann dann noch eine Einrichtung vorgesehen sein, die dem Benutzer anzeigt, daß ein Widerstandsabfall nicht aufgetreten ist.

In der Fig. 2 sind das Tor 25 und der Transformator 18 im einzelnen dargestellt. Das Tor 26 und der Transformator 21 haben einen ähnlichen Aufbau. Das Tor 25 enthält zwei Feldeffekttransistoren 65 und 66, die zwischen Masse und die Enden der Sekundärwicklung 68 des Transformators 18 geschaltet sind. Die Steuerelektroden der Feldeffekttransistoren werden von den in Fig. 5 dargestellten Signalen 222 und 226 gesteuert. Hieraus sieht man, daß die Transistoren abwechselnd während abwechselnder Tastperioden geöffnet werden. Die Sekundärwicklung 68 ist mit ihrer Mittelanzapfung an den Eingang des Integrators 31 angeschlossen. Das Tor 25 arbeitet in einer solchen Weise, daß dem Eingang des Integrators 31 ein gleichgerichtetes Signal zugeführt wird.

Die Fife* 3 zeigt im einzelnen den Integrator 35, das Tor 36, den Speicher 40 und den Detektor 56, Der Integrator 35 weist einen Operationsverstärker 70 mit einem Kondensator 71 auf,

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der zwischen die Eingangs- und Ausgangsklemme des Verstärkers geschaltet ist. Ein Widerstand 72 liegt zwischen der Eingangsklemme des Verstärkers 70 und dem Tor 33. Ein Widerstand 74 ist in Reihe mit einem Feldeffekttransistor 73 geschaltet, der als Schalter arbeitet und der den Widerstand dem Kondensator 71 parallelschaltet, und zwar während einer Zeit, zu der das Tor 33 durchgeschaltet ist. Auf diese Weise ist der Integrator 35 in der Lage, eine Ausgangsspannung zu liefern, deren Wert dem Exponential des Widerstandes zwischen "den Elektroden während der Tastperiode proportional ist.

Wenn das Tor 33 gesperrt wird, dann wird das Tor 36, das einen Feldeffekttransistor aufweist, für 0,5 Millisekunden durchgeschaltet, wie es bereits oben beschrieben ist. Das am Kondensator 71 liegende Signal wird dann dem Kondensatorspeicher zugeführt.

Der Detektor 56 enthält eine Diode 83, die zwischen den Kondensator 40 und Masse geschaltet ist. Diese Diode leitet Strom, wenn der Kondensator 40 geladen wird. Wenn die Spannung am Kondensator 40 in irgendeiner der Tastperioden geringer wird als in der vorhergehenden, dann fließt ein Strom durch den Kondensator 40, einen Widerstand 81, einen Transistor 80 und einen Widerstand 85. Dieser Strom verursacht einen positiven Spannungsimpuls am Widerstand 85, der über einen Kondensator 86 zu einem Transistor 88 übertragen wird. Wenn die Amplitude dieses positiven Impulses einen vorbestimmten Wert überschreitet, der durch die Vorspannung am Transistor 88 bestimmt ist, dann wird der Transistor 88 leitend und sendet über eine Leitung 90 ein Signal zur bistabilen Kippstufe 55, die daraufhin die Stromzuführung zur Schweißstelle unterbricht.

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Die Verwendung eines Exponentialintegrators als Integrator vereinfacht den Aufbau des Detektors 56. Der Detektor 56 stellt einen vorgegebenen Spannungsabfall fest, der einem vorgegebenen prozentualen Widerstandsabfall zwischen den Elektroden 13 und 14 entspricht. Das gezeigte Gerät spricht fast über seinen gesamten Bereich auf einen Abfall von 4 i° an. Allerdings nimmt die Empfindlichkeit mit zunehmendem Widerstand ab, wenn der Widerstand sehr groß ist. Dies hat jedoch für die Praxis keine Bedeutung, da die notwendige prozentuale Empfindlichkeit bei sehr hohen Widerstandswerten kleiner sein kann.

Das erfindungsgemäße Gerät hat sich bereits als sehr nützlich erwiesen und· liefert nur in 0,1 % oder weniger aller Fälle eine nicht hinreichend gute Schweißverbindung. Dies ist im Vergleich zu der in der Beschreibungseinleitung genannten notwendigen Redundanz bei bekannten Geräten ein sehr gutes Ergebnis.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Widerstandsschweißen, bei dem ein Werkstück

zwischen zwei Elektroden angeordnet und ein Strom durch die Elektroden und das Werkstück geschickt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von elektrischen Signalen erzeugt wird, die jeweils von der zwischen den Elektroden während einer vorbestimmten Zeitperiode einer entsprechenden Zeitperiodenfolge abgetasteten Spannung abhängen, daß eine weitere, zweite Folge von elektrischen Signalen erzeugt wird, die Jeweils von dem durch die Elektroden während der betreffenden Zeitperiode fließenden Strom abhängen, daß aus den beiden elektrischen Signalfolgen eine dritte Folge von elektrischen Signalen abgeleitet wird, die jeweils von der Impedanz des Werkstücks während der betreffenden Zeitperiode abhängen, daß jeweils die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden dritten Signalen gebildet und der durch die Elektroden fließende Strom beim Nachweis eines vorbestimmten Differenzbetrages abgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten elektrischen Signale jeweils der zwischen den Elektroden während der aufeinanderfolgenden Zeitperioden abgetasteten Spannung etwa proportional sind, daß die zweiten elektrischen Signale dem während der einzelnen aufeinanderfolgenden Zeitperioden abgetasteten durch das Werkstück und die Elektroden fließenden Strom etwa proportional sind und daß die dritten Signale jeweils durch Bildung des betreffenden Verhältnissee des ersten Signals zum zweiten Signal erzeugt werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der durch die Elektroden und das Werkstück fließende Strom ein Wechselstrom ist und daß die vorbestimmten Zeitperioden während aufeinanderfolgenden HaIbwellen des Wechselstromes auftreten.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die vorbestimmten Zeitperioden während der maximalen Stromamplituden auftreten.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Peststellung der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden dritten Signalen ein Ladungsspeicher benutzt wird, der von einem vierten Signal, das von dem einen dritten Signal abhängt, geladen wird und dem anschließend ein weiteres viertes Signal zugeführt wird, das von dem folgenden dritten Signal abhängt, und daß bei der Zuführung des weiteren vierten Signals ein Steuersignal erzeugt wird, falls der Speicher durch dieses vierte Signal entladen wird und die Entladung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das vierte Signal einer Exponentialfunktion des entsprechenden dritten Signals proportional ist.

7. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine erste Eingangsschaltung (13, 20, 25, 31) eine Einrichtung aufweist, die aus einem ernten Eingangssignal die erste elektrische Signalfolge hersteln, daß eine zweite Eingangssohaltung (16, 21, 26, 30) eine Einrichtung aufwaist, die aus einem zweiten Eingangssi-

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gnal die zweite elektrische Signalfolge herstellt, daß eine weitere Einrichtung (32, 49) aus den beiden ersten Signalfolgen die dritte Signalfolge herstellt, daß ein Detektor die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden dritten Signalen nachweist und daß der Detektor ein Steuersignal erzeugt, das den Schweißstrom abschaltet.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung, die die erste elektrische Signalfolge herstellt, ein erstes Tor (25) enthält, daß die Einrichtung, die die zweite elektrische Signalfolge herstellt, ein zweites Tor (26) enthält, daß das erste und zweite Tor jeweils während der aufeinanderßlgenden Zeitperioden durchgeschaltet sind und daß ein Zeitgeber (24), der die beiden Tore während der aufeinanderfolgenden Zeitperioden durchschaltet , während den zwischen diesen Zeitperioden liegenden Zeitabschnitten die beiden Tore sperrt.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitgeber (24) einen Oszillator (100) aufweist, dessen Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz uet\, Schweißwechselstromes ist und dessen Phase in einer vorbestimmten Beziehung zu der Phase dieses Wechselstromes steht, daß eine Reihe von Binärteilern (101 bis 104) an den Ausgang des Oszillators (100) angeschlossen sind und da.3 Toreinrichtungen (120 bis 126) derart zwischen die beiden ersten Tore (25,26) und den Ausgang des Oszillators (100) und bzw. oder zwischen einen oder mehrere der Binärteiler (101 bis 104) geschaltet sind, daß zum Durchschalten und Sperren der beiden ersten Tore entsprechende Signale erzeugt werden.

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10. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 Ms 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Einrichtung zum Laden des Speichers (40) mit den aufeinanderfolgenden vierten Signalen, eine weitere Einrichtung zum Nächweis einer Entladung des Speichers und eine Einrichtung aufweist, die das Steuersignal erzeugt, falls die Entladung des Speichers einen vorbestimmten Wert überschreitet.

11. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 "bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die die ersten Signale herstellt, einen ersten Integrator (31), daß die Einrichtung, die die zweiten Signale herstellt, einen zweiten Integrator (30) und daß die Einrichtung, die die dritten Signale ableitet, zwischen dem Ausgang des einen der beiden Integratoren und einem Subtraktionseingang des anderen der Integratoren ein Tor (32) enthält, daß dieses Tor nach den einzelnen vorbestimmten Zeitperioden geöffnet wird und, sobald das Ausgangssignal des ersten Integrators auf Null zurüqkgegangen ist, gesperrt wird, wobei die Zeit, während der dieses Tor (32) durchgeschaltet ist, vom Verhältnis des jeweiligen ersten zum jeweiligen zweiten Signal abhängt.

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