DE2019165A1 - Stromversorgungseinrichtung,insbesondere fuer das Lichtbogenschweissen,mit Einstellvorrichtungen - Google Patents

Description

DR.-INCl. DH»L.-lr«a. M. «C. DIPu.-PMV·. OR. OIPC.-^HY·. HÖGER- STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

J-SjS.N₆ 819,333 2019165

16. 4. 1970

CHEMETRON CORPORATION 840 North Michigan Avenue, Chicago, Illinois 60611, U. S. A.

Strömversorgungseinrichtung, insbesondere für das Lichtbogenschweißen, mit Einstellvorrichtungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinrichtung zum Ausbilden und Aufrechterhalten eines Gleichstrom-Lichtbogens zwischen zwei Elektroden, insbesondere für das Lichtbogenschweissen, mit einem Transformator, mit einer durch eine Steuereinheit steuerbaren und insbesondere steuerbare Siliziumgleichrichter aufweisenden Gleichrichtereinheit und mit an den Eingang der Steuereinheit angeschlossenen Einstellvorrichtungen für die gewünschte Lichtbogenkennlinie.

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Eine derartige Stromversorgungseinrichtung ist in der deutschen

Patentschrift (U.S. Anmeldung 819,204) beschrieben.

Sie ist auch aus der U.S. Patentschrift 3 337 769 bekannt, in welcher ein sogenannter Schweißgleichrichter gezeigt ist, der einen Mehrphasen-Transformator und eine mit steuerbaren Siliziumgleichrichtern bestückte Gleichrichtereinheit aufweist. Diese Einrichtung verwendet eine Strom- und Spannungsrückkopplung zur Steuerung des Zündzeitpunktes der Siliziumgleichrichter, die einen Mehrphasen-Vollweg-Gleichrichter bilden. Sie enthält in Serie zu einer zu den Elektroden führenden Leitung einen sättigbaren Trans- W duktor, der eine veränderbare Serieninduktivität zum Lichtbogen bewirkt. Für die Lichtbogenspannung, die Neigung der Lichtbogenkennlinie und die Serieninduktivität sind Einstellvorrichtungen vorgesehen.

Bei verschiedenen Anwendungen einer solchen Stromversorgungseinrichtung ist der Schweißort häufig von der Stromversorgungseinrichtung räumlich entfernt. In diesem Fall und insbesondere,, wenn mehrere Einstellvorrichtungen vorgesehen sind, ist die Bedienungsperson gezwungen, wenn Veränderungen in den Schweißbedingungen auftreten, zu der Stromversorgungseinrichtung zurückzugehen, die Einstellvorrichtungen neu einzustellen und dann wieder an den* Schweißort zurückzukehren.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungseinrichtung zu schaffen, die leichter und somit genauer zu bedienen ist als die bekannte Einrichtung und die insbesondere in einfacher Weise einer Fernbedienung zugänglich ist. Sie soll überdies leichter aufzubauen, zuverlässiger und leichter zu warten sein als die bekannte Einrichtung.

Dies wird bei einer Stromversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in einem Gehäuse für den Transformator und die Gleichrichtereinheit ein ge-

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trennter Aufbau für die Steuereinheit fest angeordnet ist und daß an einer Frontplatte des Gehäuses ein getrenntes Steuergehäuse für die Einstellvorrichtungen lösbar befestigt und mit dem Aufbau für die Steuereinheit elektrisch verbunden ist. Das Steuergehäuse kann somit leicht aus dem Gehäuse der Stromversorgungseinrichtung herausgenommen und zu dem Schweißort transportiert werden.

Die Frontplatte ist vorteilhafterweise lösbar an dem Gehäuse befestigt, und die Gleichrichtereinheit unmittelbar hinter dieser Frontplatte angeordnet.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuergehäuse kastenförmig ausgebildet, ragt in das Gehäuse hinein und ist über ein Kabel lösbar mit dem Aufbau für die Steuereinheit verbunden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist bei einer Stromversorgungseinrichtung mit einem mehrphasigen Transformator und einer Anzahl von steuerbaren Gleichrichtern der Aufbau für die Steuereinheit für jede Phase des Transformators eine getrennte Schaltungsplatte mit der Zündschaltung für die dieser Phase zugeordneten Gleichrichter sowie eine Anzahl getrennter Steuerschaltungsplatten für die Steuerung der Lichtbogenkennlinie auf, und die Schaltungsplatten sind auf einer in dem Gehäuse befestigten Haupt-Schaltungsplatte angeordnet und mit dieser elektrisch verbunden.

Eine sehr einfache Kartungsmöglichkeit ergibt sich, wenn die Haupt-Schaltungsplatte eine Anzahl von Steckvorrichtungen aufweist, in denen die Schaltungsplatten herausnehmbar gehalten sind, die Hauptschaltungspiatte hinter dem Steuergehäuse angeordnet ist und mit ihren Steckvorrichtungen auf diese zu weist und die Haupt-Schaltungsplatte über ein Kabel lösbar mit dem Steuergehäuse verbunden ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Steuergehäuse getrennte Einstellvorrichtungen für die Lichtbogenspannung und die Neigung der Lichtbogenkennlinie und, wenn die Stromversorgungseinrichtung mit einem sättigbaren Transduktor in einer zu Anschlüssen für die Elektroden führenden Leitung versehen ist, auch eine solche für die Serieninduktivität zum Lichtbogen auf.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Steuergehäuse für jede einzustellende Größe jeweils zwei umschaltbare Einstellvorrichtungen.

Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn die Frontplatte des Gehäuses in ihrem oberen Teil eine öffnung aufweist, die etwas größer ist als das Steuergehäuse, das Steuergehäuse eine Abdeckplatte besitzt, welche über die öffnung in der Frontplatte hinausragt, und die Abdeckplatte über Schnellverbinder leicht lösbar mit der Frontplatte verbunden ist.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den "beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht des Ausführungsbeispieles

der Erfindung,
Fig.. 2 . eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig.1

mit teilweise weggebrochenen Teilen,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig..2,
Fig. 3a einen Schnitt entlang der Linie 3a-3a in Fig. 3, .. Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie

4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig.4 und Flg. 6 einen Verdrahtungsplan des Ausführungsbeispieles

der Erfindung.

Das in-den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 und 2
dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein
Gehäuse 1 mit rechteckigem Querschnitt und zwei Füßen 2, die
sich an Boden des Gehäuses 1 entlang dessen Seitenflächen erstrecken. In einer abnehmbaren Frcntplatte 4 befinden sich
zwei Anschlußeinheiten 3 zum Anschluß von nicht dargestellten Sehweißelektrodenzuleitungen.

Die Anschlußeinheiten 3 sind ait einer 'Transformator-Gleichrichter-Einheit verbunden, die einen Kehrphasen-Schweißtransformator 5 aufweist, der, wie aus Fig..2 hervorgeht, etwa in
der Mitte des Gehäuses 1 an dessen Grundplatte befestigt ist. Der Schweißtransformator 5 enthält zwei getrennte Phasenwicklungen 6 (Fig. 3), die auf einem Dreischenkelkern 7 angeordnet sind, der an der Grundplatte des Gehäuses 1 befestigt ist und sich ungefähr über die halbe Höhe des Gehäuses 1 nach oben
erstreckt. Ummittelbar hinter dem Schweißtransformator 5 sind ein Steuertransformator 8 und ein-Transduktor 9 an der Grund-

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platte des Gehäuses 1 befestigt.

Über dem Steuertransformator und dem Transduktor 9 befindet sich ein Kennlinienneigungs-Widerstand 10, der von einem flachen U-förmigen Bügel 10a in einer Öffnung in der Rückwand des Gehäuses 1 gehalten wird. Innerhalb dieser Öffnung ist gegen den Widerstand 10 ausgerichtet ein Lüfter 11 angeordnet, der durch das Gehäuse über die verschiedenen Schaltungs- und Steuerelemente und insbesondere über den. Widerstand 10 Kühlluft bläst, um eine unzulässige Erwärmung zu vermeiden. .

Mit den Phasenwicklungen 6 des Schweißtransformators 5 ist eine Anzahl von steuerbaren Siliziumgleichrichtern 12 verbunden, um an den Anschlußeinheiten 3 durch Vollweg-Gleichrichtung einen Gleichstrom zu erzeugen. Die Gleichrichter sind als eine Einheit 13 vor dem Schweißtransforniator 5 und hinter der Frontplatte 4 an der Grundplatte des Gehäuses 1, befestigt. Die Gleichrichtereinheit 13 enthält zwei L-förmige Schienen 14 (Fig. 3), die durch mit Abstandsstücken 16 versehene Bolzen 15 im Abstand von der Grundplatte gehalten werden. Die Gleichrichter 12 sind mit der Basis von U-förmigen Kühlrippen 17 verbunden, die sich zwischen den L-förmigen Schienen 14 erstrecken und an diesen befestigt sind.

Es hat sich gezeigt, daß sich besonders zufriedenstellende Ergebnisse erzielen- lassen, wenn für die Kühlrippen 17 ein relativ starkes U-förmiges StrammpreSprofil aus Aluminium verwendet wird* Beispielsweise hält ein Aluminiunsprofil einer Stärke von 9,5 mm und der Abmessungen 180 χ 180 mm die Siliziumgleichrichter bei einem Dauerstrom von 600 Ampdre sicher unterhalb ihrer maximalen Betriebstemperatur. Ein ähnlich geformtes Kupferblech von 3,2 mm Stärke ist unter vergleich-: baren Betriebsbedingungen unwirksam.

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Die Befestigung der Gleichrichtereinheit 135 unmittelbar hinter der Frontplatte 4 ermöglicht eine leichte Wartung der Gleichrichtereinheit 13. Hierfür ist die ganze Frontplatte 4 des Gehäuses 1 an dessen Oberteil und Seitenwänden durch Verbindungsbolzen 18 abnehmbar befestigt. Dies ermöglicht eine leichte Wartung der Gleichrichtereinheit für den Fall, daß ein Siliziumgleichrichter ausfällt. Die erforderliche Kühlung der Gleichrichter 12 wird durch Öffnungen 19 in der Frontplatte 4 erreicht, die derart gegen die Gleichrichtereinheit 13 ausgerichtet sind, daß die Gleichrichter 12 einer maximalen Kühlluft-Ströraung ausgesetzt sind.

Die Schaltungen zum Steuern des Zündzeitpunktes der steuerbaren Siliziumgleichrichter 12 und zum Einstellen der Kennlinie der Stromversorgungseinrichtung sind in eine Anzahl von einzelnen Bausteinen aufgeteilt. Nach einem wichtigen Merkmal der Erfindung sind die Bausteine getrennt voneinander auf einzelnen Schaltungsplatten in einer Platteneinheit 20 angeordnet, die über dem Schweißtransformator 5 an einer oberen Mittelwand des Gehäuses 1 befestigt ist. Die Platteneinheit ist über ein Kabel 45 mit einem getrennt abnehmbaren Steuerkasten 21 verbunden, welcher auf der Frontplatte 4 befestigt ist und einen Teil dieser Frontplatte bildet.

Gemäß der Erfindung enthält die Platteneinheit 20 eine als Druckschaltungsplatte ausgebildete Haupt^Schaltungsplatte (Fig.4), die an ihrem unteren Rand eine Steckleiste 23 trägt. Die Haupt-Schaltungsplatte 22 ist mit hangenden Bügeln 24 so an das Oberteil des Gehäuses 1 befestigt, daß sie sich in einer vertikalen Ebene erstreckt, über die Haupt-Schaltur.gsplatte 22 ist eine Anzahl gleich aufgebauter, als Steckvorrichtungen 25 ausgebildeter Aufnahmen für Druckschaltungsplatten verteilt, die sich gegen die Frontplatte 4 öffnen» Die Steckvorrichtungen 25 nehiaen jeweils eine DruckschaItungs-

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platte auf ₉ die einen Baustein der Steuereinheit bildet**An der Grundplatte einer Plattenabäeclrang sind Halteklammerη "25a befestigt ₉ welche die Schaltungsplatten festhalten« .

Ib äem Ausführungsbeispiel öer Erfindung-.sind sieben verschiedene Steckvorrichtungen 25 vorgesehen die eine entspre- ■chende Äagafal iron Schaltungsplatten aufnehmen.» Brei Schaltungsplatten 26j 27 und 28 enthalten die Zündschaltungen für jeweils eine Phase des Schweißtransformators 5» Sie sind jeweils mit einen Paar der steuerbaren Siliciumgleichrichter der zugehörigen Phase verbunden. Dies© drei Schaltungsplatten sind in die drei Steckvorrichtungen auf der linken Seite der Haupt-Schaltungsplatte 22 eingesteckt«

In der Mitte ist eine Transduktorplatte 29 vorgesehen, die über die Steckleiste 23 den Strom in der Steuerwicklung 'des Transduktor 9 und damit.dessen Induktivität steuert» Die Platte 30 rechts von der Transduktorplatte 29 liefert ein Spannungsrückkopplungssignal und die nächste Platte 31 ein Stromrückkopplungssignal. Die letzte Platte 32" auf der rechten Seite der Haupt-Schaltungsplatte 22 ermöglicht die Steuerung der Kennlinienneigung.

Die Platteneinheit 20 ist oit einer Schutzhaube.33 versehen, die mit lösbaren Verriegelungsbolzen 34 am der Haupt-Schaltungsplatte 22 befestigt ist» Die Platteneinheit 20 befindet sich in dem Gehäuse 1 unmittelbar hinter dem· abnehmbaren Steuerkasten 21, der einen Teil der Frontplatte 4 bildet.

Der abnehmbare Steuerkasten 21 enthält eine Frontplatte 35 ₉ mit welcher eine kastenförmige Erweiterung verbunden ist» Die !Trontpla.tte 35 ist etwas größer als öle Torderseite des "^; Steuerkastens 21 und überdeckt eine öffnung 36 in der'Prontplatte 4. Der Steuerkasten 21 ragt nach innen in das Gehäuse

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und bildet dort ein zweites Gehäuse. Die Frontplatte 55 ist « an der Frontplatte 4 durch vier Schnellverbinder 36a an den vier Ecken der Frontplatte 35 lösbar befestigt, um ein leichtes und schnelles Herausnehmen und Wiedereinsetzen des Steuerkastens 21 in das Gehäuse 1 zu ermöglichen. ·'

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Doppelsteuerung für eine Zwillings-Schwelßmaschine vorgesehen. Jeder Teil der Doppelsteuerung enthält getrennte Einstellknöpfe 37» 38 und 39 bzw. 37** 38' und 39* auf der Frontplatte 35 des abnehmbaren Steuerkastens 21 zum Einstellen der Induktivität, der Neigung der Kennlinie und der Lichtbogenspannung. Y/eiterhin ist ein gemeinsames Gleichstrom-Anpdremeter 40 und ein gemeinsames Gleichstrom-Voltmeter 41 vorgesehen, um zu jeder Zeit eine fortlaufende Anzeige der Lichtbogenspannung und des Lichtbogenstromes zu liefern. Daneben sind eine Steckdose 42 sowie Anschlüsse für eine Hilfsspannung und einen Auslösekontakt vorgesehen.

Die verschiedenen Bauelemente sind, wie schematisch in Fig.6 angedeutet, miteinander verdrahtet. Die Bauelemente sind an die einzelnen Stecker einer Steckerleiste 43 angeschlossen, die an der Rückwand des Steuerkastens 21 befestigt ist (Fig.2). Auf die Steckerleiste 43 ist eine entsprechende Büchsenleiste aufgesteckt, die über ein Kabel 45 mit der Steckleiste 23 auf der Haupt-Schaitungsplatte 22 verbunden ist.

Gemäß der Erfindung ist eine sehr zweckmäßige und kompakte j Einrichtung- geschaffen worden, die eine Fernbedienungseinheit mit allen ssura Steuern der Schweißbedingungen erforderlichen' · Einsteil- und Ablesevorrichtungen enthält. Die lösbare Verbindung des Steuerkastens mit dem Gehäuse ermöglicht zusammen mit dem Aufbau der Steuereinheit aus getrennten Schaltungs- j platten eine sehr zweckmäßige, kostensparende und schnelle > ■■■■■■ -9-

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Wartung der Einrichtung., Bartiberhinsus wiri durob den Aufbau mit einzelnen Sctoaltungsplatten ianä eiaer Haupt-Schaltungsplatte der Arbeitsatsfwand für dasVerdräliten» Lgten u.dgl. verringert j so daß ier Aufbau gut für eiö© Massenfertigung geeignet ist«,

»fateatansprüche-

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Claims (1)

1. U.S.S.N. 819,333

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   Patentansprücheί

   !,^Stromversorgungseinrichtung zum Ausbilden und Aufrechterhalten eines Gleichstrom-Lichtbogens zwischen zwei Elektroden, insbesondere für das Lichtbogenschweißen, mit einem Transformator, mit einer durch eine Steuereinheit steuerbaren und insbesondere steuerbare SiIiζiusvglelchrichter aufweisenden Gleichrichtereinheit und mit an den Eingang der Steuereinheit angeschlossenen Einstellvorrichtungen für die gewünschte Lichtbogenkennlinie, d a d u r c h ge kennzeichne t, daß in einem Gehäuse Cl) für den Transformator (5) und die Gleichrichtereinheit (13) ein getrennter Aufbau (20) für die Steuereinheit fest angeordnet ist und daß an einer Frontplatte (4) des Gehäuses (1) ein getrennte» Steuergehäuse (21) für die Einstellvorrichtung (37 - 3S) lösbar befestigt und mit dem Aufbau (20) für die Steuereinheit elektrisch verbunden ist* : .. ;," ; . -■;'.. ■' ■ \

   Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte (4) lösbar an dem Gehäuse (1) befestigt ist und daß die Gleichrichtereinheit (13) unmittelbar hinter der Frontplatte (4) angeordnet ist·

   Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse {21} kastenförmig ausgebildet ist, in das _tGehäu»e <1) hineinragt und über ein Kabel (45) lösbar mit dem Aufbau (20) für die Steuereinheit verbunden ist·

   Steuervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit einem mehrphasigen Transformator und einer Anzahl von steuerbaren Gleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau (20) für die Steuereinheit für jede Phase des Transformators (5) eine getrennte Schaltungsplatte (26-28) mit der Zünd-

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   schaltung für die dieser Phase zugeordneten Gleichrichter (12) sowie eine Anzahl getrennter Steuerschaltungsplatten (29 - 32) für die Steuerung der Lichtbogenkennlinie aufweist und daß die Schaltungsplatten (26 - 32) auf einer in dem Gehäuse (1) befestigten Haupt-Schaltungsplatte (22) angeordnet und mit dieser elektrisch verbunden -sind.

   5. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Schaltungsplatte (22) eine Anzahl von Steckvorrichtungen (25) aufweist, in denen die Schaltungsplatten (26 - 32) herausnehmbar gehalten sind/ daß die Haupt-Schaltungsplatte (22) hinter dem Steuergehäuse (21) angeordnet ist und mit ihren Steckvorrichtungen (25) auf-diese zuweist und daß die Haupt-Schaltungsplatte (22) über ein Kabel

   (45) lösbar mit dem Steuergehäuse (21) verbunden ist.

   6. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (21) getrennte Einstellvorrichtungen für die Lichtbogenspannung (39) und die Neigung der Lichtbogenkennlinie (38) aufweist.

   7. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 6 mit einem sättigbaren Transduktor in einer zu Anschlüssen für die Elektroden führenden Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (21) eine getrennte Einstellvorrichtung (37) für die Serieninduktivität zum Lichtbogen aufweist.

   8. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (21) für jede einzustellende Größe jeweils zwei umschaltbare Einstellvorrichtungen (37, 37'; 38, 38¹; 39, 39') aufweist.

   9. Stromversorgung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (21) Anzeigevor-

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   richtungen (40, 41) für den Lichtbogenstrom und die Lichtbogenspannung aufweist. .

   10. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte (4) des Gehäuses (1) in ihrem oberen Teil eine öffnung (36) aufweist, die etwas größer ist als das Steuergehäuse (21), daß das Steuergehäuse (21) eine Abdeckplatte (35) besitzt, welche über die öffnung (36) in der Frontplatte (4) hinausragt, und daß die Abdeckplatte (35) über Schnellverbinder (36) leicht lösbar mit der Frontplatte (4) verbunden ist.

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