DE2706102A1 - Einrichtung zum zuenden und stabilisieren von lichtboegen - Google Patents

Einrichtung zum zuenden und stabilisieren von lichtboegen

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc

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Description

  • Kennwort: Zündtrafo
  • Einrichtung zum Zünden und Stabilisieren von Lichtbögen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zünden eines Gleich- oder Wechselstromschweißlichtbogens sowie zum Stabilisieren eines Wechselstromschweißlichtbogens, wobei Zünd-bzw. Stabilisierungsimpulse zwischen Werkstück und Elektrode übergehen. Mit diesem Oberbegriff wird auf einen Stand der Technik bei Zünageräten bezug genommenwie sie beispielsweise aus der DT- AS 16 15 363 sowie der DT-PS 24 49 557 bekannt geworden sind.
  • Bei den bekannten Zündgeräten werden die Zünd- und Stabilisierungsimpulse durch eine stoßartige Entladung eines Zündkondensators erzeugt. Diese Zündimpulserzeugung hat sich bei Stromquellen mit Transduktor bzw. Thyristor*Strom und/oder Spannungsverstellvorrichtung besonders bewährt. Bei diesen Stromquellen sind im Schweißstromkreis Induktionsspulen vorgesehen, die verhindern, daß der Hauptteil der Zündimpulse-nergie über den Schweißstromkreis abgeleitet wird. Diese Schutzmaßnahmen können jedoch bei Transistorstromquellen, wie sie beispielsweise aus der DT-OS 17 65 849 sowie der DT-OS 22 58 656 bekannt geworden sind, nicht eingesetzt werden, weil durch die Schutzdrosseln bzw. auch durch Schutzkondensatoren Unstabilitäten im Regelkreis auftreten können.
  • Da. es jedoch auch bei Transistorstromquellen notwendig ist den Lichtbogen berührungslos zu zünden, also Zündgeräte einzusetzen, ist gemäß der DT-US 24 59 289 eine Einrichtung bekannt geworden, gemaß'der ein Abfließen der Zündirnpulsenergie in den Hauptstromkreis durch Sperrdioden verhindert wird.
  • * als Diese Dioden sind im Schweißstromkreis vorgesehen und lassen einerseits den maximalen Schweißstrom durchfließen, zum anderen sperren sie jedoch vorteilhaft die Zündhochspannung. Ein absolut zuverlässiges Sperren der Zündhochspannung ist dann gewährleistet, wenn die erzeugte Zündhochspannung in ihrer Höhe kontrolliert ist, d.h.
  • wenn bei jedem Zünd- bzw. Stabilisierungsimpuls die maximale Zündhochspannung den gleichen Wert aufweist. Mit den auf einer Kondensatorentladung beruhenden Zündgeräten zur Zündimpulserzeugung kann es jedoch vorkommen, daß der maximale Wert der Hochspannung in einem gewissen Bereich schwankt und deshalb bei Verwendung in Transistorstromquellen der erhöhte Hochspannungswert ein Durchschlagen der Dioden mit anschließendem Zerstören der Schalttransistoren in der transistorisierten Stromquelle hervorrufen kann.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Zünden der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher in ihrer Höhe einstellbare sowie reproduzierbare Zündhochspannungsimpulse erzeugt werden können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Einrichtung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch einen Zündtransformator, dessen Primärwicklung eine Impulsspannungsbegrenzungsstufe zugeordnet ist und mit einer Gleichspannungsquelle sowie einer Schaltervorrichtung und dessen Sekundärwicklung mit dem Werkstück bzw.
  • der Elektrode verbunden ist und die ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß mittels der Scha Itervorr ichtungdie vom Gleichstrom durchflossene Primärwicklung zur Impulserzeugung abschaltbar ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird mit Abschalten der vom Gleichstrom durchflossenen Primärwicklung in Folge des sich ändernden magnetischen Flusses in der Primärwicklung eine Induktion -erzeugtldie ein Spannungsimpuls auf der Sekundärseite des Transformators hervorruft. In Folge der Übersetzung der Primärwicklung zur. Sekundärwicklung des Transformators entsteht ein Hochspannungsimpuls in der Größenordnung von 3000-4000 Volt, wobei das Übersetzungsverhältnis des Transformators vorzugsweise 1 : 20 beträgt.
  • Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Impulsspannungsbegrenzungstufe wird verhindert, daß in der Primärwicklung eine Spannung induziert wird welche höher als ein vorgegebener Wert ist, wobei sich herausgestellt hat,daß eine Primärspannung von 150 bis 200 Volt im Hinblick auf die Dimensionierung des Gerätes besonders günstig ist.
  • Die Erfindung ist für Einrichtungen mit Gleich- oder Wechselstromschweißstromquellen geeignet und hat sich als besonders vorteilhaft bei Schweißstromquellen herausgestellt, bei denen die Verstellvorrichtungen für Schweißstrom und/oder Schweiß spannung nahezu vollständig aus Halbleiterbauelementen ,insbesondere Transistoren aufgebaut sind. Die Erfindung ist außer bei Lichtbogenschweißeinrichtungen selbstverständlich auch bei Plasma-Schnejdund Schweißstromquellen zur Zündung des Plasmabogens besonders günstig anwendbar.
  • Im Nachfolgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • Es veranschaulicht: Fig. 1 ein Zündgerät nach der Erfindung Fig. 2 u. 3 das Zündgerät gemäß Fig. 1 mit anderen Impulsspannungsbegrenzungsstufen.
  • Das Zündgerät gemäß Fig. 1 ist in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet und weist einen Zündtransformator 11 auf, dessen Primärwicklung 11a eine Impulsspannungsbegrenzungsstufe 12 zugeordnet ist.
  • Die Primärwicklung 11a ist ferner mit dem Pluspol 13 einer Gleichspannungsquelle sowie über einen Widerstand 14 mit dem Kollektor eines, in einer Schaltvorrichtung 15 vorgesehenen Schalttransistors 16 verbunden. Die Sekundärwicklung 11b des Transformators 11 ist über einer Schutzdiode 17 mit der Brennerelektrode 18 sowie dem Werkstück 19 verbunden.
  • Die Elektrode 18 und das Werkstück 19 stehen ferner mit einer nicht näher dargestellten elektronischen ( transistorisierten) Stromquelle 20 in Verbindung, wobei der Anschluß der Stromquelle über eine Schutzdiode 21 vorgenommen ist.
  • Der Schalttransistor 16 derSchaltervorrichtung1Sst an seiner Basis über einen Basiswiderstand 22 mit dem Kollektor eines Steuertransistors 23 verbunden. Dieser Steuertransistor 23 wird mittels eines in seiner Gesamtheit mit 24 bezeichneten Taktgenerator getriggert. Der Taktgenerator ist dabei vorzugsweise als Rechteckgenerator mit an sich bekanntem Aufbau ausgebildet.Die Taktfrequenz ist bevorzugt synchron zur Frequenz des Schweißstromes, was insbesondere beim Stabilisieren von Wechselstromschweißlichtbögen vorteilhaft ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist die Impulsspannungsbegrenzungsstufe 12 eine Zenerdiode 25 auf, welche die Kollektor-Basis- Strecke C- B des Schalttransisors 16 überbrückt. Die Kollektor- Emitter- Strecke des Schalttransistors 16 ist von einem Kondensator 26 überbrückt, dessen Größe die. Impulsanstiegsgeschwindigkeit bestimmt. Beim Einschalten des erfindungsgemäßen Zündgerätes ( Anlegen einer Spannung an Pluspol 13 und Minu-spol 27) fließt ein Strom über den Widerstand 28 sowie den Widerstand 22 zur Basis des Schalttransistors 16. Der Transistor 16 wird dadurch leitend und über die Primärwicklung 11a des Hochspannungstransformators 11 sowie den Widerstand 14 fließt ebenfalls ein Strom.
  • Durch einen Impuls aus dem Taktgenerator 24, der den Zündzeitpunkt, also den Anfang des Zündimpulses bestimmt, wird der Steuertransistor 23 durchgeschaltet und gleichzeitig der Schalttransistor 16 gesperrt. Infolge des sich plötzlich ändernden Stromflusses in der Primärwicklung 11a des Hochspannungstransformators wird ein Induktionsstrom erzeugt, der übersetzt auf die Sekundärseite lib eine Hochspannung liefert. Die Höhe der in der Primärwicklung 11a induzierten Spannung wird durch die Impulsspannungsbegrenzungsstufe 12, also die Zenerdiode 25/vorzugsweise auf einen Wert zwischen 150 und 200 Volt begrenzt, wobei beim Überschreiten dieser vorgegebenen Spannung die Zenerdiode durchschaltet und die Primärwicklung über den Widerstand 14, die Zenerdiode 25 sowie den Widerstand 22 - und den Widerstand 28 kurzgeschlossen wird. Bei dieser Zündimpulserzeugung wird die Impulsanstiegsgeschwindigkeit durch den Kondensator 26 auf einen Wert begrenzt, der dem Schalttransistor 16 nicht schaden kann.
  • Durch den Widerstand 14 wird der maximale Strom im Transformator auf einen günstigen und optimalen Wert begrenzt.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Impulsstrombegrenzungsdiode 25 parallel zur Kollektor- Basis- Strecke des Transistors 16 geschaltet. Durch die Stromverstärkung des Transistors 16 kann eine in bezug auf die Leistung kleinere Zenerdiode verwendet werden. Es ist selbstverständlich auch möglich und liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung andere Anordnungen als Impulsspannungsbegrenzungsstufe vorzusehen. Beispielsweise ist eine Anordnung der Diode 25 parallel zum Kondensator 26 möglich. Diese Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt.
  • Auch ist eine Ausführung einer Impulsspannungsbegrenzungsstufe gemäß Fig. 3, insbesondere auf Grund der Begrenzungsgenauigkeit vorteilhaft.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird anstelle der Diode 25 ein Spannungsteiler aus den Widerständen 30, 31 vorgesehen. Damit wird die Spannungsbegrenzung durch das Teilerverhältnis dieses Spannungsteilers 30, 31 zwischen Kollektor C und Emitter E des Schalttransistors 16 in Verbindung mit dem in seiner Gesamtheit mit 32 bezeichneten Regelbaustein eingestellt. Dieser Regelbaustein 32 besteht im wesentlichen aus einem Steuertransistor 33, dessen Basis über eine Zenerdiode 34 mit dem Widerstand 30 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 33 ist über einen Widerstand 35 mit dem Pluspol 13 und damit mit der Primärwicklung 11a des Hochspannungstransformators 11 verbunden. Der Emitter des Steuertransistors 33 ist mit der Basis des Schalttransistors 16 elektrisch verbunden. Der übrige Aufbau der Zündeinrichtung gemäß den Figuren 2 und 3 entspricht dem Aufbau von Fig. 1, so daß dieser nicht näher dargestellt und beschrieben wird.
  • Bei den oben genannten Ausführungsbeispielen sind Schalttransistor 16 und Steuertransistor 23 als getrennte Bauelemente ausgebildet. Es ist jedoch auch vorteilhaft möglich beide in Form einer Darlingtonstufe auszubilden.

Claims (6)

  1. Ansprüche t) Einrichtung zum Zünden eines Gleich- oder Wechselstromschweißlichtbogens sowie zum Stabilisieren eines Wechselstromschweißlichtbogens, wobei Zünd- bzw. Stabilisierungsimpulse zwischen Werkstück und Elektrode übergehen, gekennzeichnet durch einen Zündtransformator (11),dessen Primärwicklung (via) eine Impulsspannungsbegrenzungsstufe (12) zugeordnet ist und mit einer Gleichspannungsquelle (13, 27) sowie einer Schaltervorrichtung (15) und dessen Sekundärwicklung (leib) mit dem Werkstück (19) bzw. der Elektrode (18) verbunden ist und ferner dadurch, daß mittels der Schaltervorrichtung (15) die vom Gleichstrom durchflossene Primärwicklung (via) zur Impulserzeugung abschaltbar ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltervorrichtung (15) einen in Reihe mit der Primärwicklung (1la) geschalteten Schalttransistor (16) aufweist, dessen Basis mit einem, von einem Taktgenerator (24) getriggerte Steuertransistor (23) in Verbindung steht.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsstufe (12) eine Zenerdiode (25) aufweist,welche die Kollektor-Basis-Strecke C-B des Schalttransistors (16) überbrückt.
  4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Impulsanstiegsgeschwindigkeitseinstellung die Kollektor-Emitter-Strecke C-E des Schalttransistors (16) von einem Kondensator (26) überbrückt ist.
  5. 5. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator (24) vorzugsweise als Rechteckgenerator ausgebildet und die Taktfrequenz synchron zur Frequenz des Schweißstromes ist.
  6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schalt- und Steuertransistor (16, 23) , jeweils als Darlingtonstufe ausgebildet sind.
DE19772706102 1977-02-12 1977-02-12 Schaltvorrichtung zum Stabilisieren eines Wechselstromschweißlichtbogens bzw. zum Zünden eines Gleich- oder Wechselstromschweißlichtbogens Expired DE2706102C2 (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3420434A1 (de) * 1984-06-01 1985-12-05 Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt Einrichtung zum stabilisieren eines wechselstromschweisslichtbogens und zum zuenden eines wechsel-oder gleichstromlichtbogens

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DE1928757B2 (de) * 1969-06-06 1977-12-22 Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt Schaltungsanordnung zum stabilisieren und zuenden von schweisslichtboegen

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