DE1906858A1 - Widerstandsschweissmaschine,insbesondere zum Abbrennstumpfschweissen - Google Patents

Description

• WIDEHSTANDSSCffWEISSMASCHINE, INSBESONDERE ZUM ABBRENNSTUMPFSCHWE 1 SSEN Die Erfindung betrifft eine Widerstandsschweissmaschine, insbesondere zum Abbrennstumpfschweissen, die mit steuerbaren elektrischen Ventilen ausgeru#stet ist, und deren Schweissspannungsfrequenz und/oder Schweissspannung während des Schweissens veränderbar ist.
• Eine Aenderung der Schweissspannung- und/ oder -frequenz nährend des Schweissens ist zur Erzblung einer optimalen Arbeitsgeschwindigkeit und/ oder Qualität der Schweissverbindung häufig erwünscht oder erforderlich, Insbesondere beim Abbrennstumpfschweissen ist es zweckmässig, zuerst eine höhere Sehweissspannung anzuwenden, um den Abbrennvorgang bei der ersten gegenseitigen Berührung der Werkstückteile sicher einzuleiten und ein rasches Abbrennen zu ermöglichen. Sobald der Abbrennvorgang sich gleichmässig über die beiden zu verschweissenden Flächen der Werkstückteile erstreckt und die Werkstückenden eine bestimmte Temperatur erreicht haben, ist die Anwendung einer niedrigeren Schweissspannung zweckmässig. Bei einem so geführten Schweissprozess wird gleichmässiger abgebrannt, die zu verschweissenden Flächen erhalten eine regelmässigere Oberfläche und eine gleichmässiger verteilte Temperatur, bevor sie zusammengestaucht werden. Weiterhin kann bei bestimmten Materialien durch eine weitere Spannungsänderung vor oder während des Stauchens eine Verbesserung der Güte der Schweissung erzielt werden.
• Es ist bekannt, zur stufenweisen Umschaltung der Schweissspannung einen Schweisstransformator zu verwenden, dessen Primärwicklung mehrere Abgriffe hat. Weiterhin ist es bekannt, die Schweissspannung durch Zu- und Abschalten von Impedanzen zu ändern.
• Dabei werden Schalter mechanischer Art verwendet durch welche die Schweissspannung während des Umschaltens vorübergehend unterbrochen wird. Es ist auch bekannt, die Schweissspannung durch Anschnittsteuerung zu verändern, wobei der Effektivwert der Spannung geändert wird, die Amplitude aber unverändert bleibt, solange nicht mehr als die Hälfte einer Halbwelle unterdrückt wird. In jedem Falle ändert sich dabei die Wellenform des Schweissstromes, und es entstehen SpannungslUcken zwischen den angeschnittenen Hatbwellene Der Erfindung zugrunde liegende Feststellungen haben gezeigt, dass die Wellenform der Schweissspannung die Güte der Schweissung und beim Abbrennstwnpfschweissen die optimale Abbrenngeschwindigkeit beeinflusst, wobei insbesondere Lücken im Spannungsverlauf, die bisher bei Spannungs- oder Frequenzänderungen auftraten, nachteilig sind.
• Demgemäss liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schweissspannung und/oder deren Frequenz während des Schweissvorgangs ohne Unterbrechung des Spannungsverlaufs zu ändern, und solche Spannungsänderungen ohne Veränderung der Wellenform vorzunehmen.
• Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zur Aenderung der Schweissspannungsfrequenz die Ventile derart gesteuert werden, dass an das Ende einer Halbwelle einer Frequenz unmittelbar eine entgegengesetzte Halbwelle einer anderen Frequenz anschliesst, und eine unmittelbare Fortsetzung des Wechselstromes dieser anderen Frequenz erfolgt und/oder zur Aenderung der Schweissspannung von der Steuerung wenigstens eines Ventils, das in einer mit einer Wechselspannung gespeisten Leitung liegt, auf die Steuerung wenigstens eines anderen Ventils, das in einer anderen, mit einer Wechselspannung gleicher Frequenz und Phase, aber anderer Amplitude, gespeisten Leitung liegt, derart umgeschaltet wird, dass an eine Halbwelle der einen Spannung unmittelbar eine entgegengesetzte# Halbwelle der anderen Spannung anschliesst, wobei die weiteren Halbwellen dieser anderen Spannung unmittelbar folgen.
• Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
• Fig. 1 zeigt ein Schaltschema einer Abbrennstumpfschweissmaschine für Einphasenstrom, Fig. 2 zeigt den Spannungsverlauf beim Umschalten von einer höheren zu einer niedrigeren Spannung.
• In Fig. 1 sind nur die im vorliegenden Zusammenhang wesentlichen Teile der Schaltung einer Abbrennstumpfschweissmaschine dargestellt. Diese Schaltung enthält einen Schweisstransformator 1. Ein Ende 2 der Primärwicklung 3 ist mit einer Wetzleitung S, das andere Ende 4 und ein Abgriff 5 sind je durch zwei antiparallel geschaltete, steuerbare, elektronische Ventile 6 und 7 bzw. 8 und 9 mit der anderen Netzleitung n verbunden ist. Zwei Zündimpulsgeneratoren lO und 11 sind Je einem Ventilpaar 6, 7 bzw 87 9 zugeordnet und @inz@ln von einem gemeinsamell Impulsgeber 2 steuert bar. Der Impulsgeber 12 liefert zur Spannung des Netzes R, S synchron verlaufende Impulse, die je nach der Stellung eines elektronischen Umschalters 13 entweder dem Zündimpuisgenerator 10 oder dem Zündlmpulsgenerator 11 zugeführt werden, welche aus diesen Impulsen die Zündimpulse für die Ventile bilden. Die Zündzeitpunkte sind so gewählt, dass die Halbwellen nicht angeschnitten werden. Der elektronische Umschalter 13 ist so ausgeführt,'dass er während dem Auftreten jedes Zündimpulses blockiert ist, also jeweils nur im Zeitraum zwischen zwei Zündimpulsen umschalten kann. Er kann durch ein Umschaltsignal betätigbar sein, welches beim Erreichen eines bestimmten Betriebszustandes während Abbrennens, z B. eines bestimmten des/Abbrennweges, einer vorbestimmten Abbrennzeit oder beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur der zu verschweissenden Flächen automatisch ausgelöst wird, um den Umschalter von. der dargestellten Schalterstellung I in die andere Schalterstellung II wmzustellen. Durch ein anderes Umschaltsignal kann der Schalter 13 am Ende der Schweissung in die Stellung I zurückgestellt werden.
• Wenn der Schweissvorgang durch Abbrennen der Enden der Werkstückteile eingeleitet wird, befindet sich der Schalter in der Stellung I, die Ventile 8 und 9 werden abwechselnd gezündet, und die Netzspannung liegt nur an einem Teil der Primärwicklung.
• An der Sekundärwicklung 13 entsteht eine sinusförmige Spannung mit der Amplitude U1. Beim Erreichen des bestimmten Betriebszustandes wird der Umschalter 13 durch das Umschaltsignal in die Jtellung II gebracht. Dasjenige der beiden Ventile 8 und 9 welches in diesem Augenblick brennt, löscht dann erst am Ende der zugeordneten Halbwelle. Der Ziindlmpuls, welcher vom nächsten Impuls des Impulsgebers 12 ausgelöst wird, gelangt dann an dasjenige der Ventile 6, 7, welches die dieser Halbwelle entgogengesetzte Polarität hat, und zündet dieses Ventil, so dass die nächste Halbwelle der Netzspannung unverzüglich an das andere Ende der Primärwicklung gelegt wird, und die Umschaltung beim Nulldirchgang der Spannung ohne Unterbrechung des Spannungsverlaufs wirksam wird. Da nun die ganze Primärwicklung 3 eingeschaltet ist, ergibt sich eine kleine Spannung U2 an der Sekundärwicklung 13.
• Die beschriebene Schaltung kann sinngemäss auch für mehrphasigen Netzstrom ausgeführt werden, wobei eine Frequenzuntersetzung angewandt und die Schweissspanmlng und/oder Frequenz geändert werden kann. Auch bei einer Frequenzanderung werden die Ventile dabei so gesteuert, dass die nacheinander auftretenden llalbwellen verschiedener Periodendauer ummittelbar aneinander anschliessen.

Claims (3)

P a t e n t a n s p r u c h e

1. Widerstandsschweissmaschine, insbesondere zum Abbrennstumpfschweissen, die mit steuerbaren elektrischen Ventilen ausgerüstet ist, und deren Schweissspannungsfrequenz und/oder Schweissspannung während des Schweissens veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aenderung der Schweissspannungsfrequenz die Ventile derart gesteuert werden, dass an das Ende einer Halbwelle einer Frequenz unmittelbar eine entgegengesetzte Halbwelle einer anderen Frequenz anschliesst und eine unmittelbare Fortsetzung des Wechselstromes dieser anderen Frequenz erfolgt und/oder zur. Aenderung der Schweissspannung von der Steuerung wenigstens eines Ventils, das in einer mit einer Wechselspannung gespeisten Leitung liegt, auf die Steuerung wenigstens eines anderen Ventils, das in einer anderen, mit einer Wechselspannlmg gleicher Frequenz und Phase, aber anderer Amplitude, gespeisten Leitung liegt, derart umgeschaltet wird, dass an eine Halbwelle der einen Spannung unmittelbar eine entgegengesetzte Halbwelle der anderen Spannung anschliesst, wobei die weiteren HalbwelJ-en dieser anderen Spannung unmittelbar folgen.

2. Maschine nach Anspruch 1, deren Sehazeisstransformator je einer dchweissspanriungsstufe zugeordnete Abgriffe hat dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abgriff tt, 5) durch ein Paar antiparallel geschaltpter, steuerbarer elektrischer Ventile (f, 7 bzw. 8, 9 ) mit einer für alle Spannungsstufen gemeinsamen Leitung (R) verbunden und jedem Ventilpaar (6, 7 bzw. 8, 9) ein biindimpulsgenerator 10 bzw. 11) zugeordnet ist, diese Zündimpulsgeneratoren von einerr.

gemeinsamen Impulsgeber (12) synchron zur Speisespannung der Maschine steuerbar sind, ein Umschalter (12) In jeder seiner Stellungen (I, II) die Impulse des Impulsgebers einem der Zündimpulsgeneratoren zufi5hrt und jeweils nur im Zeitraum zwischen zwei Zündimpulsen umstellbar ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter (13) während jedes Zündimpulses blockiert ist.