DE19626059A1

DE19626059A1 - Schweißvorrichtung

Info

Publication number: DE19626059A1
Application number: DE1996126059
Authority: DE
Inventors: Manfred Heberle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung mit einer Bolzenschweißeinrichtung insbesondere einer Bolzenschweiß pistole, und einer Leistungseinheit, in der ein Ladeteil mit einer Kondensatorbatterie zum Bereitstellen eines Schweißstromes an einen zu verschweißenden Bolzen, ein Re gelteil zur Einstellung von Schweißparametern und eine Sicherheitsschaltung vorgesehen sind.

Derartige Schweißvorrichtungen sind auch als sogenannte Bolzenschweißgeräte bekannt. Diese Schweißvorrichtungen werden vor allem zum manuellen Verschweißen eingesetzt, wo bei ein relativ hoher Schweißstrom unmittelbar durch den zu verschweißenden Bolzen geleitet wird. Eine solche Arbeits weise erfordert hohe Ansprüche in bezug auf die Sicherheit der Schweißvorrichtung.

Es sind Schweißvorrichtungen zum Bolzenschweißen mit Si cherheitsschaltungen bekannt, bei denen die Überschreitung einer maximalen Schweißspannung oder eines Schweißstromes zum Abschalten der Vorrichtung führt. Bei anderen Schweiß vorrichtungen wird ein Temperaturanstieg an einem elektri schen Widerstand gemessen, was bei einer Überschreitung einer Maximaltemperatur zu einem Abschalten führt. Übli cherweise werden solche Sicherheitsschaltungen durch An ordnung gewöhnlicher elektrischer Bauelemente, wie Wider stände, Kondensatoren etc., gebildet, wobei nur ein Para meter zur Überwachung der Schweißvorrichtung berücksichtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißvorrichtung gemäß der Gattung mit einer besonders hohen Betriebssicherheit zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sicherheitsschaltung eine Überwachungselektronik umfaßt, welche zur Ermittlung mehrerer für die Sicherheit der Vor richtung relevanter Werte, insbesondere den Abfall der Schweißspannung beim Schweißen und die Ladung der Kondensa torbatterie, ausgelegt ist, daß die Überwachungselektronik einen Speicher mit Sollwerten aufweist, und daß die Über wachungselektronik ausgelegt ist, die erfaßten Werte mit den jeweiligen Sollwerten zu vergleichen und bei Über schreiten eines der Sollwerte ein Signal abzugeben.

Mit der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung ist es möglich, zahlreiche Werte abzufragen, welche für die Be triebssicherheit der Schweißvorrichtung relevant sind. Die Überwachungselektronik kann insbesondere die Zeitspanne für den Abfall der Schweißspannung beim Schweißen auf einen vorgesehenen Wert, die Ladung der Kondensatorbatterie, die Schweißspannung und den Schweißstrom messen. Die Überwa chungselektronik kann dabei so ausgelegt sein, daß ein Ab schalt- oder Warnsignal nicht nur bei Überschreiten eines einzelnen Sollwertes abgegeben wird, sondern daß die Über wachungslogik auch bei Vorliegen bestimmter Konstellatio nen mehrerer verschiedener Werte zur Abschaltung führen kann. So kann die Überwachungselektronik beispielsweise an hand des Schweißstromes, des Spannungsabfalls beim Schweis sen und/oder der Ladung der Kondensatorbatterie frühzeitig einen eventuellen Gerätedefekt diagnostizieren, obwohl bei keinem der einzelnen Werte der jeweilige Maximalsoll wert überschritten ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht dar in, daß die Überwachungselektronik mit einem Schaltelement verbunden ist, daß ein Ein/Aus-Schalter vorgesehen ist, und daß der Ein/Aus-Schalter durch das Schaltelement auf Signal der Überwachungselektronik betätigbar ist. Das Schaltele ment, welches ein Halbleiterrelais sein kann, betätigt un mittelbar den manuellen Ein/Aus-Schalter der Schweißvor richtung, so daß der Bediener unmittelbar das Abschalten des Gerätes feststellen kann.

Eine weitere Verbesserung der Betriebssicherheit wird da durch erreicht, daß eine Signal- oder Warneinrichtung vor gesehen ist, die auf Signal der Überwachungselektronik be tätigbar ist. Diese Signal- oder Warneinrichtung kann neben der unmittelbaren Geräteabschaltung ein zusätzliches opti sches, akustisches und/oder taktiles Warnsignal an den Be diener abgeben. Die Überwachungselektronik kann so ausge legt sein, daß bei Überschreiten von Warnschwellenwerten ein Warnsignal zeitlich vor einem Abschalten erfolgt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Überwachungselektronik ausgelegt ist, vor einem erstmaligen oder einem erneuten Laden den Kondensatorbatterie eine Erfassung der Werte durchzuführen. Auf diese Weise kann die Überwachungs elektronik möglichst frühzeitig einen eventuellen Defekt ermitteln, bevor sich beispielsweise eine gefährliche hohe Spannung aufgebaut hat.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Überwachungselektronik ausgelegt ist, eine Tempera tur zu erfassen.

Eine Temperaturveränderung kann insbesondere im Bereich eines Leitungswiderstandes ermittelt werden. Dies kann bei spielsweise durch einen Temperatursensor erfolgen. Eine Temperaturerhöhung kann ein Anzeichen für einen zu hohen Schweißstrom und/oder einen zu schnellen Schweißtakt sein.

Vorteilhafterweise ist auch vorgesehen, daß die Überwa chungselektronik ausgelegt ist, einen Potentialschluß zu erfassen. Dies kann durch Überprüfung einer Spannung an einem Widerstand erfolgen, so daß eine Abschaltung recht zeitig vor einem Spannungsaufbau am Gehäuse erfolgen kann.

Die Erfindung ist zudem in vorteilhafter Weise dahingehend ausgebildet, daß die Überwachungselektronik ausgelegt ist, eine Spannungsabfallzeit zu erfassen. Für Bolzenschweiß geräte bestehen sicherheitstechnische Vorgaben bezüglich einer Zeitspanne, in der die Schweißspannung auf einen be stimmten Wert abgefallen sein muß. Aus der sogenannten Pistolenabfallzeit kann auch geschlossen werden, ob ein Kolben der Schweißpistole verschmutzt ist, da er in diesem Fall langsamer läuft.

Des weiteren ist es vorteilhaft, daß die Überwachungselek tronik ausgelegt ist, die Ladezeit der Kondensatorbatterie zu erfassen. Erhöht sich beispielsweise die Ladezeit der Kondensatorbatterie, so kann auf einen Defekt in der Kon densatorbatterie oder im Ladeteil geschlossen werden. Durch Erfassung geeigneter Parameter, wie Strom, Spannung etc., kann die Überwachungselektronik in vorteilhafter Weise in der Bolzenschweißeinrichtung, oder genauer der Bolzen schweißpistole, Magnete auf Temperatur, Widerstände auf Potentialschluß und Leitungen auf Bruch überwachen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung besteht auch darin, daß mehrere Bol zenschweißeinrichtungen vorgesehen sind, daß die Überwa chungselektronik der einzelnen Bolzenschweißeinrichtungen miteinander in Verbindung stehen, und daß bei Abschaltung einer Bolzenschweißeinrichtung alle weiteren Bolzen schweißeinrichtungen abschaltbar sind. Häufig werden mehre re Bolzenschweißeinrichtungen miteinander verkettet oder mit einer zentralen Versorgungs- oder Leistungseinheit ver bunden. Sollte bei einer derartigen Anordnung ein oder meh rere erfaßte Werte einer einzelnen Schweißeinrichtung die Sollparameter überschreiten, dann wird durch die Abschal tung aller Bolzenschweißeinrichtungen eine besonders hohe Sicherheit für das Bedienpersonal gewährleistet.

Die Überwachungselektronik der einzelnen Bolzenschweißein richtungen können über eine Leitung miteinander verbunden sein. Eine besonders flexible Anordnung besteht jedoch darin, daß die Überwachungselektronik der einzelnen Bolzen schweißeinrichtungen drahtlos miteinander in Verbindung stehen. Hierzu kann jeweils eine Sende- und Empfangsein richtung vorgesehen werden.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung be steht darin, daß eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, an welcher die erfaßten Zustandswerte und gegebenenfalls eine Fehlermeldung anzeigbar ist. Die Anzeigeeinrichtung kann fest an der Bolzenschweißeinrichtung oder der Leistungsein heit angebracht sein. Alternativ kann eine mobile Anzeige einrichtung im Zusammenhang mit einem sogenannten Diagnose gerät eingesetzt werden, das nur im Bedarfsfall zur Abfra ge von Werten über einen Anschluß an der Schweißvorrichtung mit diesem verbindbar ist. In Verbindung mit der Anzeige einrichtung kann auch eine Tastatur vorgesehen sein, mit der die Sollwerte in dem Speicher der Überwachungselektro nik veränderbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungs beispiele weiter erläutert, welche schematisch in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer ersten Ausfüh rungsform der Erfindung; und

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer zweiten Aus führungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer erfin dungsgemäßen Schweißvorrichtung 10, welche aus einer Lei stungseinheit 11 und einer nicht dargestellten Bolzen schweißeinrichtung besteht. Über die Anschlußklemmen 19 kann die Bolzenschweißeinrichtung mit der Leistungseinheit 11 verbunden werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Leistungseinheit 11 ein Ladeteil 12, welches über zwei Verbindungsleitungen mit den Anschlußklemmen 19 verbunden ist. In einer dieser Anschlußleitungen ist ein Thyristor 16 angeordnet. Alterna tiv kann auch ein anderes Halbleiterelement oder Schütz vorgesehen sein. Des weiteren ist eine Kondensatorbatterie 15 zwischen den Anschlußleitungen und parallel zum Ladeteil geschaltet. Die Kondensatorbatterie 15 kann eine Kapazität von bis zu 300 mF aufweisen, während eine Ladespannung von bis zu 350 Volt vorgesehen werden kann.

Zur Steuerung des Ladeteils 12 ist dieses über eine Leitung mit einen Regelteil 13 mit Regler 24 verbunden, welches wiederum mit einer Außenanschlußklemme 19 in Verbindung steht. Über das Regelteil 13 können Schweißparameter, wie Schweißspannung, Schweißstrom, Taktfolge etc., eingestellt werden.

In der Leistungseinheit 11 ist weiterhin eine Überwachungs elektronik 14 vorgesehen, die sowohl mit dem Ladeteil 12 als auch mit dem Regelteil 13 verbunden ist. Über diese Verbindungsleitungen kann die Überwachungselektronik 14 die Ladung der Kondensatorbatterie 15, eine Temperatur an einen Widerstand im Schweißstromkreis, die Spannung der Kondensatorbatterie 15 gegenüber einem Gerätegehäuse, die Ladezeit der Kondensatorbatterie 15 vor einem erstmaligen oder weiteren Schweißvorgang und eine sogenannte Pistolen abfallzeit erfassen. Zwischen dem Thyristor 16 und der zu gehörigen Anschlußklemme 19 ist eine Leitung 23 zur Er fassung der Abfallzeit der Schweißspannung nach dem Schweißstart zur Überwachungselektronik 14 vorgesehen.

Die Überwachungselektronik 14 vergleicht die erfaßten Meß werte mit Sollwerten, welche in einen Speicher der Über wachungselektronik 14 eingegeben sind. Wenn ein einzelner Sollwert in unzulässiger Weise überschritten wird, oder wenn eine unzulässige Konstellation mehrerer erfaßter Meß werte vorliegt, dann gibt die Überwachungselektronik 14 ein Signal zu einem Schaltelement 18 ab. Auf dieses Signal be wirkt das Schaltelement 18 über eine elektromagnetische Kopplung ein Öffnen des manuellen Ein/Aus-Schalters 17 der Schweißvorrichtung 10. Durch diesen Schaltvorgang wird die Leistungseinheit 11 von der Spannungsversorgung 20 ge trennt. Auf diese Weise wird bei Auftreten eines Defektes innerhalb der Schweißvorrichtung die Entstehung einer Ge fahr für das Bedienpersonal weitgehend unterbunden.

In Fig. 2 ist eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in einem schematischem Schaltbild dargestellt. Die ses Schaltbild entspricht dem von Fig. 1, wobei die Über wachungselektronik 14 einen zusätzlichen Verbindungsan schluß 21, einen Anzeigeeinrichtungsanschluß 22 und einen zentralen Not-Aus-Eingang 25 aufweist.

Der Verbindungsanschluß 21 dient zur Herstellung einer Ver bindung zu der Überwachungselektronik weiterer nicht darge stellter Leistungseinheiten von Bolzenschweißgeräten. Eine derartige Verbindung ist dann sinnvoll, wenn mehrere Bol zenschweißgeräte miteinander verkettet oder mit einer zen tralen Spannungsversorgung verbunden sind. Die Überwa chungselektronik 14 ist dabei so ausgelegt, daß bei über schreiten eines Sollwertes in einem Bolzenschweißgerät nicht nur dieses, sondern auch alle weiteren Bolzenschweißgeräte abgeschaltet werden. Einem ähnlichen Zweck dient der Not-Aus-Eingang 25, über den die Schweißvorrichtung 10 gleichzeitig mit anderen Schweißvorrichtungen oder damit verketteter Geräte abschaltbar ist.

Zum Verbinden einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung weist die Überwachungselektronik 14 einen Anzeigeeinrich tungsanschluß 22 auf. Dieser Anschluß 22 kann auch zur Ver knüpfung mit einer Eingabeeinrichtung oder eines Abfrage gerätes mit der Überwachungselektronik 14 beispielsweise zur Veränderung der Sollwerte verwendet werden. Zudem kann der Speicher in der Überwachungselektronik 14 ausgelegt sein, erfaßte Meßwerte vorangegangener Schweißvorgänge zu speichern, so daß diese bei einer eventuell notwendigen Fehlersuche durch die Abfrageeinrichtung mit abgerufen wer den können.

Claims

1. Schweißvorrichtung mit einer Bolzenschweißeinrichtung, insbesondere eine Bolzenschweißpistole, und einer Leistungseinheit (11), in der

- ein Ladeteil (12) mit einer Kondensatorbatterie (15) zum Bereitstellen eines Schweißstromes an einem zu verschweißenden Bolzen,
- ein Regelteil (13) zur Einstellung von Schweißpara metern, und
- eine Sicherheitsschaltung vorgesehen sind,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Sicherheitsschaltung eine Überwachungselektro nik (14) umfaßt, welche zur Ermittlung mehrerer für die Sicherheit der Schweißvorrichtung (10) relevanter Werte, (insbesondere den Abfall der Schweißspannung beim Schweißen und die Ladung der Kondensatorbatterie (15) ausgelegt ist,
daß die Überwachungselektronik (14) einen Speicher mit Sollwerten aufweist, und
daß die Überwachungselektronik (14) ausgelegt ist, die erfaßten Werte mit den jeweiligen Sollwerten zu ver gleichen und bei Überschreiten eines der Sollwerte ein Signal abzugeben.

2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachungselektronik (14) mit einem Schalt element (18) verbunden ist,
daß ein Ein/Aus-Schalter (17) vorgesehen ist, und
daß der Ein/Aus-Schalter (17) durch das Schaltelement (18) auf Signal der Überwachungselektronik (14) be tätigbar ist.

3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signal- oder Warneinrichtung vorgesehen ist, die auf Signal der Überwachungselektronik (14) be tätigbar ist.

4. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungselektronik (14) ausgelegt ist, vor einem erstmaligen oder einem erneuten Laden der Kon densatorbatterie (15) eine Erfassung der Werte durch zuführen.

5. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungselektronik (14) ausgelegt ist, eine Temperatur zu erfassen.

6. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungselektronik (14) ausgelegt ist, einen Potentialschluß zu erfassen.

7. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungselektronik (14) ausgelegt ist, eine Spannungsabfallzeit zu erfassen.

8. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungselektronik (14) ausgelegt ist, die Ladezeit der Kondensatorbatterie (15) zu erfassen.

9. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungselektronik (14) ausgelegt ist, die in der Bolzenschweißeinrichtung befindlichen Magnete auf Temperatur, Widerstände auf Potentialschluß und Leitungen auf Bruch zu überwachen.

10. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Bolzenschweißeinrichtungen vorgesehen sind,
daß die Überwachungselektronik (14) der einzelnen Bol zenschweißeinrichtungen miteinander in Verbindung ste hen, und
daß bei Abschaltung einer Bolzenschweißeinrichtung alle weiteren Bolzenschweißeinrichtungen abschaltbar sind.

11. Schweißvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungselektronik (14) der einzelnen Bol zenschweißeinrichtungen drahtlos miteinander in Ver bindung stehen.

12. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, an welcher die erfaßten Zustandswerte und gegebenenfalls eine Fehlermeldung anzeigbar ist.