DE2262962B2 - Verfahren und einrichtung zur bestimmung des gesamtwirkwiderstandes waehrend dem widerstandsschweissen mit wechselstroemen - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur bestimmung des gesamtwirkwiderstandes waehrend dem widerstandsschweissen mit wechselstroemenInfo
- Publication number
- DE2262962B2 DE2262962B2 DE19722262962 DE2262962A DE2262962B2 DE 2262962 B2 DE2262962 B2 DE 2262962B2 DE 19722262962 DE19722262962 DE 19722262962 DE 2262962 A DE2262962 A DE 2262962A DE 2262962 B2 DE2262962 B2 DE 2262962B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- output
- divider
- value
- welding
- integrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/20—Measuring earth resistance; Measuring contact resistance, e.g. of earth connections, e.g. plates
- G01R27/205—Measuring contact resistance of connections, e.g. of earth connections
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
- B23K11/25—Monitoring devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
- B23K11/25—Monitoring devices
- B23K11/252—Monitoring devices using digital means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung des Gesamtwirkwiderstandes
während dem Widerstandsschweißen mit Wechselströmen, wobei der Strom und die Spannung
kontinuierlich erfaßt und die erhaltenen Größen multipliziert werden und anschließend die Multiplikationsgrößen
für die Zeitdauer einer oder mehrerer Halbwellen integriert werden und am Ende der
Integrationszeit ein Integrationswert, welcher ein Maß für die Leistung als auch für die Arbeit ist, erhalten wird.
Für die Leistungsmessung von Wechselströmen werden bisher Instrumente mit elektrodynamischen
Meßwerten verwendet, die in den verschiedensten Formen als eisengeschlossenes, eisengeschirmtes und
als statisches System gebaut werden. Das Meßprinzip beruht auf der elektrodynamischen Kraftwirkung
zweier stromdurchflossener Spulen, von denen die eine fest, die andere drehbar gelagert ist. Das Drehmoment
ist dem Produkt der beiden Stromstärken und dem Cosinus ihres gegenseitigen Phasenverschiebungswinkels
proportional. Derartige Meßinstrumente haben sich zum Messen von Leistungen, die für eine bestimmte
Zeitdauer auftreten, in der Praxis bewährt. Es ist jedoch mit diesen Meßinstrumenten, bedingt durch die Trägheit
derselben, nicht möglich, kurzzeitig auftretende Leistungen, beispielsweise für die Dauer weniger Halbwellen
(1 — 10) wie es beim Widerstandsschweißen, insbesondere beim Widerstandspunktschweißen, der Fall ist, zu
- ^iP Messung und Steuerung der elektrischen
J-./i distune beim Punktschweißen ist es aus der
'••-«c 17 65 801 bekannt, Strom und Spannung
DT · lirh zu erfassen und die erhaltenen Größen zu
kOntmuSren und anschließend die Multiplikatinnsgrö-
ßen zu.integjn"a bekannt, daß tür reproduzierbare
ELnhweißverbindungen an gleich dicken Blechen
punktschwe'bve Schweißteüen während des Schweiß-
oderangeic r Elektrodenkraft jeweils die
VÄsetromstäike fließen muß.
gleiche Stroms^ ^ ^ .^^ ^.^ ^ ^
«na konstanter Elektrodenkraft und gleichblei-
»r Reglerstellung für die Schweißstromstärke die
Λ* Schweißstromes für die einzelnen Schweiß-•
Je,,η deichen Schweißteilen Unterschiede auf-
io
t Polee davon sind Streuungen in den Festigkeitse
2Ghißten Punkte und unter Umständen "^ÄÄngen. Sieht man vom Einfluß der
sogar be"',^sschwanicungen ab, die sich kompensie-Hetzspannung
schwank gnd ^ Stromstärkeände.
renltsscSeßich in den Veränderungen der Wider-""^
werte arι der Schweißstelle. Solche Verändernstandsweri
widerstandswerte können zurück-
ger£ werden auf unterschiedliche Oberflächenbei¥
der Werkstoffe, auf Toleranzen in den
αϊ- sonstigen Abmessungen der SchweiB-
20
^riSSäSS^nkuchweiBvecbig
Tn ist es daher zweckmäßig, in bestimmten
Abständen Widerstandskontrollmessungen auszu-
rh Pn Fallen diese Messungen unterschiedlich aus,
Pn sSflüsse vor, die die geforderte Festigken
hSdern und bekanntlich durch bloßes Betrachten der
pSSweiBten Stelle von außen nicht erkennbar
üsse sind zu beseitigen wenn man eine
SÄ
to toömnung des
Art zu schaffen, mit der es möglich ist, den Wirkwiderstandsteil des Gesamtwiderstandes beim
Widerstandsschweißen, insbesondere beim wiaerstandspunktschweißen,
nahezu fehlerfrei zu messen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird davon ausgegangen, daß zunächst in bekannter Weise der Strom und die
Spannung kontinuierlich gemessen und die erhaltenen
Größen multipliziert werden und anschließend die Multiplikationsgrößen für die Zeitdauer einer oder
mehrerer Halbwellen integriert werden und am Ende der Integrationszeit ein Integrationswert, welcher ein
Maß für die Leistung als auch für die Arbeit ist, erhalten wird und daß dann erfindungsgemäß der Integrationswert dem ersten Eingang eines Dividierers zugeführt
wird, und daß ferner die Strom- bzw. Spannungsmel·
größen quadriert und die Quadratgroßen fur die Zeitdauer einer oder mehrerer Halbwellen gespeicher
werden und am Ende einer der {ntegrauonsze t
entsprechenden Speicherzeit der gespeicherte Hochstwert abgefragt und dem anderen Eingang des
Dividiere's zugeführt wird, und daß weiterhin das dem
Gesamtwirkwiderstand proportionale Ausgangssignal des Dividierers einer Anzeige- bzw. Schalt- bzw.
Regelvorrichtung zugeführt wird. .
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft
eine nahezu fehlerfreie Wirkw.derstandsrnessung
möglich, die eine Güteüberwachung der Schwelung (insbesondere bei Punktschweißung von großer Bedeu-Lg)
erlaubt. Durch die Erfindung ist es möglich
geworden, mit einer Meßeinrichtung den Wirkwider
ftand zu messen und die erhaltenen MeBagnate entsprechend anzuzeigen oder einem Rege kreis zur
Konstanthaltung (Regelung) der Schwe.ßle.stung bzw_
einem Stromkreis zum Unterbrechen der Schwelung
"Et'v'teilhafte Weiterbi.dung der Erfindung; liegt
darin, daß der Integrationswert und der Hochswert
nach dem Abfragen für eine bestimmte Z«t gespeichert
wird Erfolgt eine Speicherung dieser Werte, so wirü bevorzugt der Integrator bzw. der Höchster^
nach dem Abfragen bzw. Speichern des jeweilgen
Wertes auf Null zurückgesetzt. Dadurch wirdIerreicht
daß eine erneute Wirkwiderstandsmessung bereits in de? nfctaSrί Halbwelle bzw. beim nächsten Strom.m-
schweitechnisch in =r„=r
ilii
Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch je eine
Vorrichtung zum Erfassen der Spannung und des Stromes, welche mit einem dem Multiplizierer nachgeschalteten
Integrator verbunden ist, dessen Ausgang über einen ersten Abfragschalter mit dem einen
Eingang eines Dividierers in Verbindung steht, und daß ferner die Vorrichtung zum Messen des Stromes mit
einem Quadrierer verbunden ist, dem ein Höchstwertspeicher nachgeschaltet ist, dessen Ausgang über einen
-L-U ;t Λβ,η anderen Eingang des
"ΓfolgSn wird die Erfindung durch d^e B.schrc,
bung eines Auslührungsbeispieles umer Hinwe«,
weitere besondere Merkmale sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In den Zeichnungen veranschaulicht
Fig. 1 —3 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig.4a-i den Verlauf von Strom- und Spannungssignalen bei der Wirkleistungsmessung eines phasenverschobenen
Wechselstromes,
F i g. 5a —e den Verlauf von Strom- und Spannungssignalen
bei der Wirkwiderstandsmessung.
Die in F i g. 1 veranschaulichte Einrichtung 10 zur Gesamtwirk-Widerstandsmessung weist eine Vorrichtung
(Meßvorrichtung z.B. einen Shunt oder eine Toroidspule einschließlich Meßwertumformer) 11 zum
Messen des Stromes und eine Vorrichtung 12 zum Messen der Spannung auf. Vorrichtung 11 und
Vorrichtung 12 sind mit einem Multiplizierer 13 verbunden. Der Multiplizierer 13 ist beim Ausführungsbeispiel als 4-Quadranten-Multiplizierer ausgebildet,
dem die binomische Formel
Ul
(X, - X1
wobei X) die Spannung und X2 der Strom ist, zugrunde
liegt.
Der Multiplizierer 13 ist mit einem Integrator 14 verbunden. Der Integrator 14 weist einen Rechenverstärker
15 auf, dessen Ausgang 16 über einen Kondensator 17 mit dem invertierenden Eingang 18 des
Rechenverstärkers 15 rückgekoppelt ist. Dem Eingang 18 ist ferner ein Widerstand 19 zugeordnet.
Darüber hinaus ist am Integrator 14 ein Rückstellschalter 20 vorgesehen, der aus einem Transistor 21 mit
einem Basiswiderstand 22 besteht, und wobei der Kollektor 23 des Transistors mit dem invertierenden
Eingang 18 und dem Emitter 24 des Transistors mit dem Ausgang 16 des Verstärkers 15 in Verbindung steht.
Dem Integrator 14 ist ferner ein erster Abfragschalter 25 nachgeschaltet, der einen Rechenverstärker 26
aufweist, dessen invertierender Eingang 27 über einen Eingangswiderstand 28 mit dem Ausgang 16 des
Integrators verbunden ist. Ferner ist parallel zum Eingang 27 und dem Ausgang 29 des Verstärkers 26 ein
Schalttransistor 30 mit einem Basiswiderstand 84 vorgesehen, wobei der Kollektor 31 mit dem invertierenden
Eingang 27 und der Emitter 32 des Transistors 30 mit dem Ausgang 29 verbunden ist.
Der Ausgang 29 des Verstärkers 26 ist einem Speicher 33 zugeordnet, der aus einem Kondensator 34
sowie einer diesem Kondensator 34 vorgeschalteten Diode 35 besteht. Ferner ist der Kondensator 34 mit
einer Löschvorrichtung 36 verbunden, die einen Transistor 37 mit einem Basiswiderstand 98 aufweist,
dessen Emitter 38 mit der einen Kondensatorplatte 34a und dessen Kollektor 39 über Masse mit der anderen
Kondensatorplatte 34£> verbunden ist.
Dem Speicher 33 ist ein Endverstärker 40 nachgeschaltet, dessen Ausgang 41 über eine einen Widerstand
42 aufweisende Rückführung 43 mit dem Eingang 27 des Verstärkers 26 innerhalb des Abfrageschalters 25 in
Verbindung steht. Diese Rückführung 43 ist im Hinblick auf die Kompensation der Durchschlagspannung der
Diode 35 besonders vorteilhaft.
Das Ausgangssignal des Endverstärkers 40, welches der Wirkleistung proportional ist, wird beispielsweise
einer Regeleinrichtung zugeführt, die nachstehend näher erläutert wird.
Ferner ist, wie aus Fig. 1 und 3 hervorgeht, die
Ferner ist, wie aus Fig. 1 und 3 hervorgeht, die
: Vorrichtung 11 zum Messen des Stromes über eine
Leitung 109 mit einem Effektivwertfilter 110 verbunden, das im wesentlichen aus einem Widerstand 111 mit
parallel geschalteter Diode 112 sowie einem ausgangsseitig gegen Masse geschalteten Kondensator 113
besteht.
ίο Dem Filter 110 ist ein entsprechend dem Multiplizierer
13 aufgebauter Quadrierer 114 nachgeschaltet. Der Quadrierer 114 ist über einen Höchstwertspeicher 115,
der einen Kondensator 115a sowie eine dem Kondensator 115a vorgeschaltete Diode 1156 aufweist, mit
zugeordnetem Rückstellschalter 116, mit einem Abfragschalter 117 verbunden. Der Ausgang des Abfragschalters
117 steht mit einem Speicher 118 in Verbindung, der mit einer Löschvorrichtung 119
versehen ist. Dem Speicher 118 ist ein Endverstärker 120 nachgeschaltet.
Der Endverstärker 120 ist mit einem Eingang 121 eines Dividierers 122 verbunden, dessen anderer
Eingang 123 über Leitung 124 mit dem Verstärker 40 verbunden ist, dessen Ausgangssignal der Wirkleistung
25 proportional ist.
Der Dividierer 122 weist, wie aus F i g. 3 hervorgeht, einen Multiplizierer 125, dessen Eingänge mit dem
Verstärker 120 bzw. über die Leitung 128 mit dem Ausgang 127 des Dividierers 122 verbunden sind. Der
Ausgang 128 des Multiplizierers 125 ist über einen Widerstand 129 mit dem einen Eingang 130 eines
Recbenverstärkers 131 verbunden, dessen anderer Eingang 132 über einen Widerstand 133 und der Leitung
124 mit dem Ausgang des Verstärkers 40 in Verbindung steht.
Das Ausgangssignal des Dividierers 122, welches dem Wirkwiderstand proportional ist, wird einer Anzeigeoder
Steuervorrichtung zugeführt, die nachfolgend noch erläutert wird.
Der Aufbau des Rückstellschalters 116, des Auftragschalters
117, des Speichers 118, der Löschvorrichtung 119 sowie des Endverstärkers 120 entspricht dem der in
F i g. 2 veranschaulichten entsprechenden Bauteile. Der Übersicht halber wurden deshalb die einzelnen Elemente
(Widerstände und dergl.) der Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Rückstellschalter 20, 116, die Abfragschalter 25, 117 sowie die Löschvorrichtungen 36, 119 sind über
Leitungen 134 bzw. 135 bzw. 136 mit einer in der Gesamtheit mit 45 bezeichneten Zeitsteuerung verbunden.
Die Zeitsteuerung 45 besteht aus einem Gleichrichter 46, der über eine Leitung 47 mit dem Ausgang der
Vorrichtung 11 zum Messen des Stromes in Verbindung steht, einem Schmitt-Trigger 48 sowie den Kippstufen
49,50 und 51.
Der Gleichrichter weist zwei Rechenverstärker 52,53 auf.
Der Ausgang 54 des Verstärkers 52 ist über eine Leitung 55, in dem Widerstand 56 und eine Diode 57
b<> vorgesehen sind, mit dem invertierenden Eingang 58 des Verstärkers 52 verbunden, welcher über einen Eingangswiderstand
59 mit der Leitung 47 in Verbindung steht. Ferner ist parallel zum Widerstand 56 und der
Diode 57 ein Zweig 60 vorgesehen, in dem ein
e5 Widerstand 61 und eine zweite Diode 62 angeordnet
sind. Die Dioden 57 und 62 sind antiparallel zueinander geschaltet. Über eine Verbindung 63, die von dem Zweig
60 zwischen dem Widerstand 61 und der Diode 62
ausgeht, ist der erste Verstärker 52 mit dem invertierenden Eingang 64 des zweiten Verstärkers 53
verbunden, wobei in der Verbindung 63 ein Widerstand 64 vorgesehen ist. Ferner weist der zweite Verstärker 53
des Gleichrichters 46 eine einen Widerstand 66 ->
enthaltende Rückführung 67 auf, die über einen weiteren Widerstand 68 mit der Leitung 47 in
Verbindung steht.
Der Ausgang 69 des Gleichrichters 46 ist mit dem Schmitt-Trigger 48 verbunden. Der Schmitt-Trigger 48 ι ο
besteht beim Ausführungsbeispiel aus einem Rechenverstärker 70, dessen invertierender Eingang 71 über
einen Spannungsteiler 72, 73 mit einer Gleichspannungswelle verbunden ist und dessen nicht invertierender
Eingang 74 über einen Widerstand 75 mit einem Gleichrichterausgang 69 in Verbindung steht. Darüber
hinaus ist der Ausgang 76 des Verstärkers 70 über einen Widerstand 77 mit dem Eingang 74 rückgekoppelt. Der
Ausgang des Schmitt-Triggers 48 ist mit den Kippstufen
49 und 51 verbunden. Die Kippstufe 49 weist einen Rechenverstärker 77 mit
einem einen Widerstand 78 enthaltenen Rückkopplungszweig 79 auf, wobei letzterem ein RC-GWed
(Widerstand 80 und den Kondensator 81) parallel geschaltet ist.
Der Ausgang 82 der Kippstufe 49 ist einerseits über einen Kondensator 83, dem ein mit einer positiven
Gleichspannung in Verbindung stehender Widerstand 83' zugeordnet ist, sowie über die Leitung 121 mit dem
Basiswiderstand 84 des Schalttransistors 30 der Abfragschalter 25 und 117 und andererseits über ein
Zeitglied (Widerstand 85 und den Kondensator 86) mit der einen Rechenverstärker 87 aufweisenden Kippstufe
50 verbunden.
Der Ausgang 88 der Kippstufe 50 steht über die Leitung 122 mit dem Basiswiderstand 22 des Schalttransistors
21 der Rückstellschalter 20 und 116 in Verbindung.
Ferner ist der Ausgang 76 des Schmitt-Triggers 48 über einen Kondensator 89 mit dem nicht invertierenden
Eingang 90 des Rechenverstärkers 91 der Kippstufe
51 verbunden. Dem Verstärker 91 ist eine Rückführung 92, die ein RC-Glied (Widerstand 93 und Kondensator
94) aufweist, zugeordnet. Der Ausgang 95 der Kippstufe
51 ist über einen Kondensator 96, dem ein mit einer 4r>
positiven Gleichspannung in Verbindung stehender Widerstand 97 zugeordnet ist, und einer Leitung 123 mit
dem Basiswiderstand 98 des Transistors 37 der Löschvorrichtung 36 und 119 verbunden.
Beim Ausführungsbeispiel ist der Ausgang 41 des >o
Wirkleistungsendverstärkers 40 einem Regelkreis zur Regelung der Schweißleistung beim Widerstandspunktschweißen
zugeordnet, wobei der Regelkreis neben der als Istwertgeber dienenden Einrichtung, bestehend aus
den Bauteilen 13,14,25,33 und 40, einen Sollwertgeber
99, einen Sollwert-Istwertvergleicher 100 sowie eine an sich bekannte Phasenanschnittsteuerung 101 aufweist,
die aus einem Anschnittregler 101a, einer Zeitsteuerung 101 b und einer Hauptstufe 101c besteht, und durch die
die jeweils vom Transformator 102 den Punktelektro- ι,ο
den 103, 104 zuzuführenden Leistung in Abhängigkeit vom Ausgangswert des Sollistwert-Vergleichers 100
verändert wird.
Ferner ist beim Ausführungsbeispiel der Dividierer 122, dessen Ausgangssignal dem Wirkwiderstand μ
proportional ist, mit einer Anzeigevorrichtung 137 und einem Schalter 138 verbunden. Besonders vorteilhaft ist
es. wenn als Schalter 138 ein Grenzwcrtschalter, vorzugsweise ein Schmitt-Trigger, vorgesehen ist,
dessen Ausgang 139 mit einem Relais 140 in Verbindung steht, welches mit einem Kontakt 141 im Schweißstromkreis
(Leitung 142) zusammenwirkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der in Fig. 1 —3 veranschaulichten Einrichtung in Verbindung
mit dem in Fig.4a-4i sowie in Fig.5a — 5e
dargestellten Verlauf von Strom- und Spannungssignalen beschrieben. Mit der Einrichtung 12, deren Eingang
12a und 126 mit der oberen bzw. unteren Punktelektrode 103, 104 verbunden ist, wird die während des
Zusammenschweißens der Bleche 105, 106 anstehende Schweißspannung (s. F i g. 4a) kontinuierlich gemessen.
Der Widerstand 11, der in dem Schweißstromkreis 107 angeordnet ist, dient zur Messung des Schweißstromes
(F i g. 4b). Wie aus F i g. 4a und 4b hervorgeht, sind Schweißstrom und Schweißspannung gegeneinander
phasenverschoben.
Die beiden phasenverschobenen Werte werden dem Multiplizierer 13 zugeführt und in demselben kontinuierlich
miteinander multipliziert, so daß am Ausgang des Multiplizierers 13 ein dem Leistungsverlauf proportionales
Signal — in F i g. 4c veranschaulicht — vorhanden ist. Dieses Signal wird in dem Integrator 14 über die
Dauer einer oder mehrerer Halbwellen H (s. Fi g. 4d) integriert.
Der am Ende der Integrationszeit T vorhandene Spannungswert u (s. Fi g. 4d) ist ein Maß für die
tatsächliche geleistete Arbeit die bei konstanter Integrationszeit proportional der Wirkleistung ist.
Dieser Spannungswert u wird am Ende der Integrationszeit abgefragt, und zwar indem der Schmitt-Trigger
48 kurz vor dem Nulldurchgang N (s. Fi g. 4f) umkippt (Kippunkt K), wobei dieser Kippunkt Ku auch
Trigger-Schwelle genannt, mittels des Spannungsteilers 72, 73 des Schmitt-Triggers 48 einstellbar ist. Die in
F i g. 4f veranschaulichte Kurve stellt die Ausgangsspannung des Gleichrichters 46 dar. K2 kennzeichnet den
Punkt, bei dem der Schmitt-Trigger 48 wieder zurückkippt.
Durch das Umkippen des Schmitt-Triggers 48 wird dieser leitend, und es entsteht am Ausgang 76 des
Schmitt-Triggers 48 ein Signal, welches bewirkt, daß die Kippstufe 49 ebenfalls umkippt (s. Fig.4g). Dadurch
wird der Schalttransistor 30 leitend und der Abfragschalter 25 geschlossen, so daß der am Ausgang 16 des
Integrators 14 vorhandene Spannungswert u dem Speicher 33 zugeführt wird.
Unmittelbar nach Speicherung kippt die Stufe 45 zurück, wobei die Zeit zwischen Kippen und Zurückkippen
im Mikrosekundenbereich liegt und mittels de; ÄC-Gliedes (Widerstand 80 und Kondensator 81
abgestimmt werden kann.
Ferner wird unmittelbar nach Speicherung de; Spannungswertes u der Integrator 14 auf NuI
zurückgesetzt, und zwar durch den Rückstellschalter 20 Der Schalttransistor 21 des Schalters 20 wird nacl
Umkippen der Kippstufe 50 leitend (s. Fig.4h) unc löscht dadurch den Integrationskondensator 17. Da;
Umkippen der Kippstufe 50 erfolgt gegenüber den Umkippen der Stufe 49 bzw. des Schmitt-Triggers 4)
etwas verzögert, wobei die Verzögerung ebenfalls in Mikrosekundenbereich liegt und durch das ÄC-Gliei
(Widerstand 85 und Kondensator 86) bestimmt wire Die Schaltstufe 50 kippt nach dem Löschen de
Kondensators 17 sofort in ihren Ausgangszustani zurück.
Der Spannungswert u, welcher proportional den
Wert für die Wirkleistung ist, kann für eine gewisse Zeit (Zeit Zin F i g. 4e) gespeichert werden, wobei jedoch die
Speicherzeit Z kleiner ist als die Integrationszeit T. Am Ende der Speicherzeit Z wird der Speicher durch den
Transistor 37 der Löschvorrichtung 36 gelöscht, wobei -5 der Transistor 37 über die Kippstufe 51 durchgesteuert
(s. Fig.4i) und dadurch der Speicherkondensator 34 entladen wird. Die Speicherzeit ist mittels des
flC-Gliedes (Widerstand 93 und Kondensator 94)
einstellbar.
Das Ausgangssignal (F i g. 4e) wird über den Endverstärker 40 als Wirkleistungsistwert dem Soll-Istwertvergleicher
100 zugeführt, und je nach Größe von Ist- bzw. Sollwert entsteht am Ausgang des Vergleichers 100 eine
Regeldifferenz, die der Phasenanschnittregelung 101 zugeführt wird.
Parallel zu der oben beschriebenen Leistungsmessung wird eine Wirkwiderstandsmessung durchgeführt. Der
mittels der Vorrichtung 11 gemessene Schweißstrom (F i g. 4b) wird über den Gleichrichter 46 gleichgerichtet
(Fig.4f). Der gleichgerichtete Strom wird einem Effektivwertfilter HO zugeführt. Das Ausgangssignal
/ e//(F i g. 5a) des Effektivwertfilters 110 wird in einem
Quadrierer 114 mit sich selbst multipliziert, so daß am Ausgang des Quadrierers 114 das in Fig.5b veranschaulichte
Signal vorhanden ist. Dieses Signal, dessen Höchstwert Wdem Wert I2 proportional ist, wird dem
Höchstwertspeicher 115 zugeführt.
In dem Speicher 115 wird der während der Dauer einer oder mehrerer Halbwellen auftretende höchste jo
Wert W gespeichert (F i g. 5c). Dieser Höchstwert W wird nach einer der Integrationszeit rentsprechenden
Zeit T (s. Fig.5c) abgefragt und dem Speicher 118 zugeführt, in dem das dem Höchstwert !^proportionale
Signal (s. Fig.5d) für eine der Zeit Z in Fig.4e J5
entsprechende Zeit Z'gespeichert wird.
Das Ausgangssignal (s. F i g. 5d) wird über einen Endverstärker 120 einem Dividierer 122 zugeführt,
gleichzeitig wird das Ausgangssignal (Fig.4e) über einen Verstärker 40 dem Dividierer zugeführt. Im
Dividierer 122 wird somit die Wirkleistung durch den Quadratwert des Effektivstromes (I eff2) geteilt, und das
Ausgangssignal R (Fig.5e) des Dividierers ist dem Wirkwiderstand proportional.
Weicht der Wirkwiderstand von einem vorgegebenen, eine ausreichende Schweißnahtqualität gewährleisteten
Wert ab, so wird über den Schalter 138 das Relais 140 und den Kontakt 141 der Schweißstromkreis
(Leitung 142) unterbrochen.
Da, wie aus Fig. 1 hervorgeht, die Zeitsteuerung 45 ίο
sowohl die Wirkleistungsmessung als auch die Wirkwiderstandsmessung steuert, wird bezüglich der Ansteuerung
und Löschung des Höchstwertspeichers 115 und des Speichers 118 sowie der Betätigung des
Abfragschalters 117 - um Wiederholungen zu vermei- ■>·->
den — auf die Fig. 2 sowie Fig.4a-i und die
entsprechende Funktionsbeschreibung verwiesen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt sofort nach der
Speicherung eine Zurückstellung des Integrators 14 m> bzw. Höchstwertspeichers 115 auf Null, so daß eine
erneute Messung bereits in der nächsten Halbwelle bzw.
im nächsten Stromimpuls erfolgen kann. Bei der vorliegenden Schaltungsanordnung erfolgt ferner das
Speichern und das Zurückstellen in sehr kurzer Zeit und nahe dem Nulldurchgang, so daß der dadurch
entstehende Meßfehler unbedeutend bleibt.
Beim Ausführungsbeispiel wurde die Leistung und der Widerstand in jeder Halbwelle gemessen und in einer
Wirkleistung bzw. dem Wirkwiderstand proportionales Signal umgewandelt. Es ist aber auch möglich und
inbesondere bei der Messung von länger wirkenden Leistungen vorteilhaft, den Ausgangswert des Multiplizierers
über mehrere Halbwellen zu integrieren, erst dann abzufragen und abzulesen bzw. einer Regeleinrichtung
zuzuführen.
In dem in F i g. 1 geoffenbarten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden die einzelnen Bauelemente
bevorzugt aus entsprechend geschalteten Rechenverstärkern aufgebaut. Es ist jedoch ferner möglich und
liegt im Rahmen der Erfindung, die einzelnen Bauelemente aus anderen elektronischen Bauteilen bzw.
integrierten Schaltungen aufzubauen, beispielsweise unter Verwendung von Feld-Effekt-Transistoren sowie
Unijunction-Transistoren o. ä.
Die Erfindung ist bevorzugt beim Widerstandspunktschweißen einsetzbar, da es insbesondere bei diesem
Schweißverfahren im Hinblick auf eine optimale Güte der Schweißverbindung erforderlich ist, die der
Schweißstelle zuzuführende Leistung exakt messen und regeln zu können, wobei die Leistung nur für wenige
Halbwellen wirksam ist. Darüber hinaus ist es aber selbstverständlich unmöglich und liegt im Rahmen der
vorliegenden Erfindung, das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Einrichtung auch zum
Messen der Wirkleistung bei anderen Widerstandsschweiß-Verfahren einzusetzen. Auch ist es beispielsweise
möglich, das Ausgangssignal des Wirkleistungsmessers nicht einem Regelkreis zuzuführen, sondern
einem beliebigen Anzeigegerät, beispielsweise einem Oszillographen oder einem Schreiber, so daß es möglich
wird, den Leistungsverlauf als Funktion der Zeit beobachten zu können. Darüber hinaus ist es mit der
geoffenbarten Einrichtung möglich, während einer Wirkleistungsmessung den höchsten auftretenden Leistungswert
zu speichern und erst zu einem späteren Zeitpunkt abzufragen und ihn auszuwerten. Ferner ist es
vorteilhaft möglich, das Wirkleistungssignal zum Unterbrechen des gesamten Schweißstromkreises zu verwenden.
Weiterhin ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft möglich, bei der Wirkwiderstandsbestimmung nicht den
Strom, sondern die Spannung als (Vorrichtung 12) Ausgangsgröße zu verwenden. Die Einrichtung (Bauteile
110, 114, 115, 117, 118, 120, 122) braucht hierzu nicht
verändert zu werden.
Lediglich die Eingänge der Verstärker 40 und 120 am Dividierer müßten vertauscht werden, da bei der
Ausgangsgrößenspannung das Quadrat des Spannungseffektivwertes durch die Leistung dividiert werden muß,
um ein dem Wirkwiderstand proportionales Signal zu erhalten.
Es ist selbstverständlich ebenfalls vorteilhaft möglich, den Wirkwiderstand als Istwertgröße dem in Fig. I
veranschaulichten Regelkreis (99, 100, lOia-c) zuzuführen,
so daß eine Schweißenergieregelung in Abhängigkeit vom Wirkwiderstand vorteilhaft erreicht wird.
Hierzu 5 Hlalt /.cichnimuL'ii
Claims (15)
1. Verfahren zur Bestimmung des Gesamtwirkwiderstandes während dem Widerstandsschweißen
mit Wechselströmen, wobei der Strom und die Spannung kontinuierlich erfaßt und die erhaltenen
Größen multipliziert werden und anschließend die Multiplikationsgrößen für die Zeitdauer einer oder
mehrerer Halbwellen integriert werden und am Ende der integrationszeit ein Integrationswert,
welcher ein Maß für die Leistung als auch für die Arbeit ist, erhalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Integrationswert dem ersten Eingang eines Dividierers zugeführt wird, und daß r>
ferner die Strom- bzw. Spannungsgrößen quadriert und die Quadratgrößen für die Zeitdauer einer oder
mehrerer Halbwellen gespeichert werden und am Ende einer der Integrationszeit entsprechenden
Speicherzeit der gespeicherte Höchstwert abgefragt und dem anderen Eingang des Dividierers zugeführt
wird, und daß weiterhin das dem Gesamtwirkwiderstand proportionale Ausgangssignal des Dividierers
einer Anzeige- bzw. Schalt- bzw. Regelvorrichtung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrationswert und der Höchstwert
nach dem Abfragen für eine bestimmte Zeit gespeichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch m
gekennzeichnet, daß nach dem Abfragen und/oder dem Speichern des Integrationswertes und des
Höchstwertes der Integrator bzw. der Höchstwerlspeicher
auf Null zurückgestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß der abgefragte Integrationswert
einer Vorrichtung zum Regeln der Schweißleistung zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgefragte Wirkwiderstandswert
einer Vorrichtung zum Unterbrechen des Schweißstromkreises zugeführt wird.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet
durch je eine Vorrichtung (11,12) zum Erfasssen der
Spannung und des Stromes, welche mit einem Multiplizierer nachgeschalteten Integrator (13),
dessen Ausgang (16) über einen ersten Abfragschalter (25) mit dem einen Eingang (123) eines
Dividierers (122) in Verbindung steht und daß ferner r>o
die Vorrichtung (11) zum Messen des Stromes mit einem Quadrierer (1!*) verbunden ist, dem ein
Höchstwertspeicher (115) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang über einen zweiten Abfragschalter (117)
mit dem anderen Eingang (121) des Dividierers (122) r,
verbunden ist, und daß weiterhin eine dem Integrator (14), dem Höchstwertspeicher (115) sowie
den beiden Abfragschaltern (25, 117) zugeordnete Zeitsteuerung (45) vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Integrator (14) und dem
Höchstwertspeicher (115) ein Rückstellschalter (20, 116) zugeordnet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerung (45) einen
Gleichrichter (46), einen Schmitt-Trigger (48) sowie an dem Ausgang (76) des Schmitt-Triggers (48)
aneeschlossene Schaltstufen (49,50,51) aufweist.
9 Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß als Multiplizierer (13)
und Quadrierer (114) ein Vier-Quadranten-Multiplizierer vorgesehen ist.
10 Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Inteerator
(14) einen Operationsverstärker (15), dessen Ausgang (16) mit dem invertierenden Eingang (18)
über einen Kondensator (17) verbunden ist, aufweist.
U Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellschalter (20) und
die Löschvorrichtung (36) jeweils einen Schalttransistor (21,37) aufweisen.
12 Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung
einen mit dem Integrator (14) in Verbindung stehenden Soll-Ist-Wertvergleicher
(100) einen diesem Vergleicher (100) zugeordneten Sollwertgeber (99) sowie eine mit dem Vergleicher
(100) in Verbindung stehende Phasenschnittsteuerung (101) einer Widerstandsschweißn.aschine (102,
103,104) aufweist.
13 Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Quadrierer (114) ein
Effektivwertfilter (110) vorgeschaltet ist.
14 Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dividierer (122) ausgangsseitig
mit einer Schaltvorrichtung (138-141) in Verbindung steht.
15 Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen
Grenzwertschalter, vorzugsweise einen Schmitt-Trigger (138) aufweist, dessen Ausgang mit einem
Relais (140) in Verbindung steht, welches mit einem Kontakt (141) im Schweißstromkreis (142) zusammenwirkt.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2262962A DE2262962C3 (de) | 1972-12-22 | 1972-12-22 | Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung des Gesamtwirkwiderstandes während dem Widerstandsschweißen mit Wechselströmen |
NL7316814A NL7316814A (de) | 1972-12-22 | 1973-12-07 | |
FR7344087A FR2211656A1 (de) | 1972-12-22 | 1973-12-11 | |
GB5876673A GB1421670A (en) | 1972-12-22 | 1973-12-19 | Method and apparaturs for determining active power and effective resistance |
CH1784573A CH566839A5 (de) | 1972-12-22 | 1973-12-19 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2262962A DE2262962C3 (de) | 1972-12-22 | 1972-12-22 | Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung des Gesamtwirkwiderstandes während dem Widerstandsschweißen mit Wechselströmen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2262962A1 DE2262962A1 (de) | 1974-07-11 |
DE2262962B2 true DE2262962B2 (de) | 1977-12-15 |
DE2262962C3 DE2262962C3 (de) | 1978-08-10 |
Family
ID=5865243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2262962A Expired DE2262962C3 (de) | 1972-12-22 | 1972-12-22 | Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung des Gesamtwirkwiderstandes während dem Widerstandsschweißen mit Wechselströmen |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH566839A5 (de) |
DE (1) | DE2262962C3 (de) |
FR (1) | FR2211656A1 (de) |
GB (1) | GB1421670A (de) |
NL (1) | NL7316814A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0059279A1 (de) * | 1979-01-29 | 1982-09-08 | Square D Company | Leistungsfaktor-Kontrolle und Regelsystem für Widerstandsschweissung |
DE3332697A1 (de) * | 1983-09-10 | 1985-03-28 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Steuerungssystem zur automatischen steuerung von widerstandsschweisseinrichtungen |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1072215B (it) * | 1975-12-24 | 1985-04-10 | Centre Rech Metallurgique | Dispositivo per controlalre la saldatura di prodotti d acciaio |
US4639569A (en) * | 1985-04-01 | 1987-01-27 | Unitek Corporation | Weld resistance measuring apparatus for a spot welder |
DE102005019640A1 (de) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | PROMESS Gesellschaft für Montage- und Prüfsysteme mbH | Verfahren und Vorrichtung zum Widerstandpunktschweißen |
-
1972
- 1972-12-22 DE DE2262962A patent/DE2262962C3/de not_active Expired
-
1973
- 1973-12-07 NL NL7316814A patent/NL7316814A/xx not_active Application Discontinuation
- 1973-12-11 FR FR7344087A patent/FR2211656A1/fr not_active Withdrawn
- 1973-12-19 CH CH1784573A patent/CH566839A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1973-12-19 GB GB5876673A patent/GB1421670A/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0059279A1 (de) * | 1979-01-29 | 1982-09-08 | Square D Company | Leistungsfaktor-Kontrolle und Regelsystem für Widerstandsschweissung |
DE3332697A1 (de) * | 1983-09-10 | 1985-03-28 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Steuerungssystem zur automatischen steuerung von widerstandsschweisseinrichtungen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2211656A1 (de) | 1974-07-19 |
CH566839A5 (de) | 1975-09-30 |
DE2262962A1 (de) | 1974-07-11 |
NL7316814A (de) | 1974-06-25 |
GB1421670A (en) | 1976-01-21 |
DE2262962C3 (de) | 1978-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1766450C3 (de) | Schaltungsanordnung zur Ermittlung eines einen elektrischen Leiter durchfließenden Stromes | |
DE2344338A1 (de) | Naeherungsschalterstromkreis | |
DE2726648A1 (de) | Schaltungsanordnung zur messung des werkzeug/werkstueckabstands | |
DE1448903B2 (de) | Fotoelektrische abtastvorrichtung | |
DE2730874C2 (de) | Anordnung zur Erfassung eines Stromes | |
DE1043479B (de) | Elektrisches Relaisschutzsystem | |
DE2262962B2 (de) | Verfahren und einrichtung zur bestimmung des gesamtwirkwiderstandes waehrend dem widerstandsschweissen mit wechselstroemen | |
DE2362312C3 (de) | Gepulstes Wirbelstrom-Prüfgerät | |
DE1966213A1 (de) | Elektronischer beruehrungslos arbeitender Abstandsindikator | |
DE3505165C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Messen einer Kraft | |
DE3326938C2 (de) | ||
DE1548329A1 (de) | Vorrichtung zur Messung der Staerke von Materialbahnen aus ferromagnetischem Material | |
DE3610443A1 (de) | Einrichtung zum messen des schweisswiderstandes fuer eine punktschweissmaschine | |
DE2219229A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der leistung von wechselstroemen | |
DE3826551C2 (de) | Vorrichtung zur Leistungsfaktormessung | |
DE1284110B (de) | Kapazitaets-Pegelschaltanordnung | |
DE2944502C2 (de) | ||
DE2619904C2 (de) | Schaltungsanordnung zum Messen des Durchgangswiderstandes | |
EP0219855A2 (de) | Verfahren zum Suchen und Orten Inhomogenitäten und Schaltungsanordnung zum Durchführen dieses Verfahrens | |
DE2010311B2 (de) | Vorrichtung zur Auswertung der Ungleichmäßigkeit von bewegtem Textilgut | |
DE2261963C2 (de) | Vorrichtung zum Anzeigen von Veränderungen in der Dicke von auf einer Bahn vorbewegbaren Gegenständen | |
DE3143669A1 (de) | Schaltung zum messen des effektivwertes einer wechselspannung | |
DE1955675C3 (de) | Vorrichtung zur Anzeige des Wirkstroms in einer Wechselspannungsleitung | |
DE3146492A1 (de) | Schaltung zur messung der luftfeuchtigkeit fuer anzeige und regelung | |
DE10022821A1 (de) | Messeinrichtung mit induktivem Wegsensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |