DE2837450A1

DE2837450A1 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONTROLLING A BOLT WELDING MACHINE

Info

Publication number: DE2837450A1
Application number: DE19782837450
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: SOYER BOLZENSCHWEISSTECHNIK
Current assignee: SOYER BOLZENSCHWEISSTECHNIK
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1980-03-13
Also published as: DE2837450B2; DE2837450C3; GB2031236A; IT7925312A0; CH642292A5; IT1122516B; FR2434676A1

Description

PATENTANWALT UNTERPFAFFENHOFEN v. MÖNCHEN · HERMANN-EHLHRS-STR. 21 aPATENT ADVOCATE UNTERPFAFFENHOFEN v. MÖNCHEN · HERMANN-EHLHRS-STR. 21 a

28.8.1978 ki/haAugust 28, 1978 ki / ha

Anwaltsakte: S-173Lawyer File: S-173

Soyer Bolzenschweißtechnilc D-8034 GermeringSoyer Bolzenschweißtechnilc D-8034 Germering

. Verfahren und Schaltungsanordnung zum Steuern eines. Method and circuit arrangement for controlling a

BolzenschweißgerätsStud welding device

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Anwaltsakte: S-173Lawyer File: S-173

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Steuern einer Bolzenschweißpistole gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a method and a circuit arrangement for controlling a stud welding gun according to the preamble of claim 1.

Bei den herkömmlichen Bolzenschweißpistolen wird zwischen dem Steuergerät und der Schweißpistole außer dem eigentlichen Schweißkabel noch ein zusätzliches Steuerkabel benötigt, über dieses Steuerkabel wird der Zündbefehl übertragen. Hierbei wird ein Schweißthyristor entweder unmittelbar nach Betäti gung einer Auslösetaste an der Schweißpistole gezündet, oder aber die Zündung wird vorbereitet und erfolgt dann nach Auftreffen des Schweißelements, vorzugsweise eines Schweißbolzens, auf das Grundmetall, welches das Werkstück ist, auf das ein Schweißbolzen aufzuschweißen ist.With conventional stud welding guns, there is a separate connection between the control unit and the welding gun Welding cable requires an additional control cable, the ignition command is transmitted via this control cable. Here a welding thyristor is ignited either immediately after actuation of a trigger button on the welding gun, or but the ignition is prepared and then takes place after impact of the welding element, preferably a welding stud, on the base metal, which is the workpiece, on the a welding stud is to be welded on.

Trotz der verschiedenartigsten Ausführungsformen weisen die Bolzenschweißgeräte im wesentlichen ähnliche Z und- und Ladebedingungen auf. Hierbei wird die bei dieser Art von Bolzenschweißgeräten im allgemeinen vorgesehene KondensatorbatterieDespite the most varied of embodiments, the Stud welding equipment has essentially similar Z and loading conditions on. This is the case with this type of stud welding device generally intended capacitor bank

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auf einen voreingestellten Wert aufgeladen. Dann werden die miteinander verbundenen Füße der Bolzenschweißpistole auf das Grundmetall aufgesetzt, mit dem das Massekabel verbunden ist bzw. an dem es angebracht ist. Das eigentliche Schweißelement, vorzugsweise der Schweißbolzen, hat zu diesem Zeitpunkt noch keinen Kontakt mit dem Grundmetall. Erst jetzt wird der Auslöseschalter und damit der Zündschalter betätigt und damit die für einen Schweißvorgang erforderliche Energie zugeführt. Um den vorstehend erwähnten Ladebedingungen zu genügen, wird die Kondensatorbatterie -.solange geladen, bis sie den vorher eingestellten Wert erreicht. .. Ferner ist die Pistole von dem Schweißelement und damit auch von dem Werkstück abgezogen. Ferner muß bei der Verwendung von Bolzenschweißpistolen noch gewissen Sxcherheitsbestimmungen genügt sein.charged to a preset value. Then the interconnected feet of the stud welding gun are attached to the Put on base metal to which the earth cable is connected or to which it is attached. The actual welding element, preferably the welding stud, still has at this point no contact with the base metal. Only now does the trigger switch and thus the ignition switch is actuated and the energy required for a welding process is thus supplied. In order to satisfy the above-mentioned charging conditions, the capacitor battery - charged until it was previously set value reached. .. Next is the pistol withdrawn from the welding element and thus also from the workpiece. Furthermore, when using stud welding guns, certain safety regulations must also be complied with.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Steuern, einer Bolzenschweißpistole zu schaffen, bei welchen die Zünd- und Ladebedingungen ohne ein zusätzliches Steuerkabel aufrechterhalten werden und bei einer minimalen Störanfälligkeit eine einwandfreie Betriebssicherheit erreicht ist. Gemäß der Erfindung ist dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche T und 2 erreicht. The object of the invention is therefore to provide a method and a Circuit arrangement for controlling to create a stud welding gun, in which the ignition and loading conditions without a additional control cable can be maintained and at a Flawless operational safety is achieved with minimal susceptibility to failure. According to the invention, this is achieved by the features in the characterizing part of claims T and 2.

Da sich mit dem Verfahren und der Schaltungsanordnung nach der Erfindung die Zünd- und Ladebedingungen eines Bolzenschweißgeräts auch ohne ein Steuerkabel zwischen dem Steuergerät und der Since with the method and the circuit arrangement according to the Invention the ignition and charging conditions of a stud welding device even without a control cable between the control device and the

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Bolzenschweißpistole aufrechterhalten lassen, ist dadurch für den Benutzer und Anwender einer solchen Bolzenschweißpistole, bei welcher kein Steuerkabel mehr erforderlich ist, eine bessere Handlichkeit gegeben; obendrein ist die Störanfälligkeit des Geräts erheblich geringer. Voraussetzung für den steuerkabellosen Betrieb ist jedoch, daß die Schweißpistole keinen Haltemagnet aufweist und mit ihr eine sogenannte Spalt-Schweißung durchgeführt wird.Maintaining the stud welding gun is therefore for the user of such a stud welding gun, which no longer requires a control cable, a better one Handiness given; on top of that, the device's susceptibility to failure is considerably lower. Prerequisite for the control cordless Operation is, however, that the welding gun does not have a holding magnet and with it a so-called gap weld is carried out.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention is described below on the basis of a preferred embodiment explained in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig.1 eine zum Teil als Blockschaltbild wiedergegebene Ausfuhrungsform einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung;1 shows a partially reproduced as a block diagram Embodiment of a circuit arrangement according to the invention;

Fig.2 ein Spannungsdiagramm zur Erläuterung der Funktion eines Steuergeräts der Bolzenschweißpistole; und2 shows a voltage diagram to explain the function a control device of the stud welding gun; and

Fig.3 den zum Teil als Blockschaltbild wiedergegebe-3 the partly reproduced as a block diagram

nen Logikteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung .NEN logic part of the circuit arrangement according to the invention.

In Fig.1 ist ein Massekabel 1 mit einem Grundmetall in Form eines Werkstücks 8 verbunden, während ein Schweißkabel 2 initIn Figure 1, a ground cable 1 is connected to a base metal in the form of a workpiece 8, while a welding cable 2 init

- 4- 4th

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einer schematisch als Block dargestellten Schweißpistole 6 und in dieser über einen nicht näher dargestellten Bolzenhalter mit dem aufzuschweißenden Element in Form eines Schweißbolzens 7 verbunden ist. Ferner ist schematisch ein Fuß 61 der Schweißpistole dargestellt, der auf das Werkstück 8 aufgesetzt ist. Ferner ist eine durch einen gepolten Kondensator ancTedeutete Kondensatorbatterie 3 sowie ein Schweißthyristor 4 vorgesehen, mit dessen Steuerelektrode G. eine Steuerelektronik 5 verbunden ist, die über einen Spannungsteiler aus Widerständen Ri bis R3 und einer Diode D in der dargestellten Weise mit dem Masse- und Schweißkabel 1 bzw* 2 verbunden ist. Durch die Diode D ist die Schweiß spannung von der Steuer spannung von der Steuerelektronik 5 entkoppelt. Die zwei Widerstände R2 und R3 sind in der schematisch dargestellten Schweißpistole untergebracht und mit dem Pistolenfuß 61 bzw. dem Schweißkabel 2 verbunden. Parallel zu dem Widerstand R3 des Spannungsteilers ist der Aüslöseschalter 62 der Schweißpistole 6 geschaltet.a welding gun 6 and shown schematically as a block in this via a stud holder not shown in detail is connected to the element to be welded in the form of a weld stud 7. Furthermore, a foot 61 is schematically the Welding gun is shown, which is placed on workpiece 8. Furthermore, one is indicated by a polarized capacitor Capacitor battery 3 and a welding thyristor 4 are provided, with the control electrode G. of which control electronics 5 are connected, which are composed of resistors via a voltage divider Ri to R3 and a diode D in the manner shown with the Earth and welding cable 1 or * 2 is connected. Through the diode D is the welding voltage from the control voltage from the Control electronics 5 decoupled. The two resistors R2 and R3 are accommodated in the welding gun shown schematically and connected to the gun base 61 and the welding cable 2, respectively. In parallel with the resistor R3 of the voltage divider the release switch 62 of the welding gun 6 is switched.

Der Spannungsteiler aus den Widerständen R1 bis R3 und der Diode D wird nur dann von einem Strom durchflossen, wenn, wie für den Fuß 61 der Schweißpistole 6 dargestellt ist_f. die Pistolenfüße auf dem Werkstück 8 aufsitzen. Wenn dann der Aüslöseschalter 62 an der Schweißpistole 6 geschlossen wird, stellt sich über den Widerstand Ri und damit an einer Verbindung A zwischen dem Widerstand R1 und der Diode D eine bestimmte Spannung ein. Der Spannungspegel an der Verbindung A, beispielsweise 6,0VA current flows through the voltage divider consisting of the resistors R1 to R3 and the diode D only when, as shown for the base 61 of the welding gun 6, _f . the gun feet sit on the workpiece 8. When the release switch 62 on the welding gun 6 is closed, a certain voltage is established across the resistor Ri and thus at a connection A between the resistor R1 and the diode D. The voltage level at connection A, for example 6.0V

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liefert den Zündbefehl. Um Toleranzen der verschiedenen Bauelemente auszugleichen, wird der als Zündbefehl verwendete Spannungspegel um den Schwellenwert einer Diode (d.h. im allgemeinen 0,7V) erweitert. Hierdurch ergibt sich dann ein Spannungsbereich, der im folgenden als Zündband bezeichnet wird.delivers the ignition command. About tolerances of the various components To compensate for this, the voltage level used as the ignition command is extended by the threshold value of a diode (i.e. generally 0.7V). This then results in a voltage range which is referred to below as the ignition band.

In Fig.2 ist ein Spannungsdiagramm zur Erläuterung der .Funktion einer Schweißpistole wiedergegeben. Hierbei ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Spannung Ü in Volt (V) aufgetragen. Es liegt ein Spannungspegel a vor, wenn weder die Füße (61·) noch das Schweißelement 7 das Werkstück 8 berühren. Der Spannungspegel b ergibt sich, wenn die Pistolenfüße (61) auf das Werkstück 8 aufgesetzt sind. Der Spannungspegel σ gibt das vorerwähnte Zündband wieder, und der Spannungspegel d liegt vor, wenn das Schweißelement 7 das Werkstück 8 berührt.In Fig.2 is a voltage diagram to explain the .Function reproduced from a welding gun. Here is the time t on the abscissa and the voltage U in volts on the ordinate (V) applied. There is a voltage level a when neither the feet (61 *) nor the welding element 7 touch the workpiece 8 touch. The voltage level b results when the gun feet (61) are placed on the workpiece 8. The voltage level σ reflects the aforementioned ignition band, and the voltage level d occurs when the welding element 7 touches the workpiece 8.

In Fig.3 ist der Logikteil der Steuerelektronik 5 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt. Der Logikteil
weist zwei Vergleicher 51 und 52 auf, von welchen je ein Eingang über einen nicht näher bezeichneten Widerstand mit der
Verbindung A zwischen dem Widerstand R1 und der Diode D (siehe Fig.1) verbunden ist. An den anderen Eingang jedes der Vergleicher 51 und 52 wird über nicht näher bezeichnete Elemente eine entsprechende Bezugsspannung angelegt. Hierbei liefert
dann der Vergleicher 51 am Ausgängen, wenn die Spannung anIn Figure 3, the logic part of the control electronics 5 of the circuit arrangement according to the invention is shown. The logic part
has two comparators 51 and 52, each of which has an input connected to the resistor via an unspecified resistor
Connection A between the resistor R1 and the diode D (see Fig.1) is connected. A corresponding reference voltage is applied to the other input of each of the comparators 51 and 52 via elements which are not designated in more detail. Here delivers
then the comparator 51 on outputs when the voltage is on

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der Verbindung A im Zündband liegt, beispielsweise < 6V ist. Der Vergleicher 52 gibt am Ausgang das Signal "H" ab, wenn die Spannung an der Verbindung A im Zündband liegt, beispielsweise > 5,3V ist. Wenn an den beiden Vergleichern 51- und 52 die Ausgänge H anliegen, werden sie über ein Gatter 53 an den Setzeingang S eines aus zwei weiteren Gattern 54 und gebildeten Zünd-Flip-Flops angelegt. Mit dem Gatter 53 ist ein Kondensator C verbunden, der bewirkt, daß das vorstehend erwähnte Zündband 2ms bestehen muß, damit zuverlässig ein Zündimpuls erkannt wird. the compound A is in the ignition band, for example Is <6V. The comparator 52 emits the signal "H" at the output, if the voltage at connection A is in the ignition band, for example > 5.3V. If at the two comparators 51- and 52 outputs H are present, they are transmitted via a gate 53 applied to the set input S of an ignition flip-flop formed from two further gates 54 and. With the gate 53 is a Connected capacitor C, which has the effect that the above-mentioned ignition band must exist for 2 ms so that an ignition pulse is reliably detected.

Wenn ein derartiger Zündimpuls anliegt, so wird durch diesen das aus den Gattern 54 und 55 gebildete Zünd-Flip-Flop gesetzt und an dessen Ausgang Q liegt dann ein entsprechend hohes Signal_ftH an. Dieses Signal^H liegt dann zum einen an einer Leitung 57 an, wodurch bewirkt wird, daß eine sogenannte Sicherheitsentladung ausgelöst wird, d.h. eine "interne" Entladung der Kondensatorbatterie erfolgt (VDE). ' Das Signal _H H am Ausgang Q des Zünd-Flip-Flops wird ferner an einen Eingang eines weiteren Gatters 56 angelegt. Wenn dann die Kondensatorbatterie voll geladen war, liegt an dem anderen Eingang des Gatters 56 ein entsprechendes, das Erreichen der Ladespannung anzeigendes Signal H an. Bei Anliegen der Signale H an den beiden Eingängen des Gatters 56 wird über dieses eine nicht dargestellte,dem Schweißthyristor zugeordnete Zündstufe angeschaltet und durch diese an die Steuerelektrode G des Schweißthyristors 4 die er-' . ■■ . _ * - - 7 -.When such an ignition pulse is applied, it sets the ignition flip-flop formed from gates 54 and 55 and a correspondingly high signal _ft H is then present at its output Q. This signal ^ H is then applied to a line 57, which causes a so-called safety discharge to be triggered, ie an "internal" discharge of the capacitor battery takes place (VDE). The signal _H H at the output Q of the ignition flip-flop is also applied to an input of a further gate 56. When the capacitor battery was then fully charged, a corresponding signal H indicating that the charging voltage has been reached is present at the other input of the gate 56. When the signals H are present at the two inputs of the gate 56, an ignition stage, not shown, associated with the welding thyristor is switched on via this and through this the control electrode G of the welding thyristor 4 is switched on. ■■. _ * - - 7 -.

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forderliche Zündspannung, beispielsweise eine Gleichspannung von 24V angelegt.Required ignition voltage, for example a DC voltage of 24V.

Der in der Schweißpistole vorgesehene Widerstand R2 des Spannungsteilers ist jedoch so hochohmig gewählt, daß durch die an die Steuerelektrode G des Schweiß thyristors · 4 angelegte Spannung der Zündstrom des Thyristors noch nicht erreicht wird. Der Wert des Widerstandes R2 hängt hierbei von dem jeweils verwendeten Thyristortyp ab. Der Schweißthyristor 4 wird erst dann gezündet, wenn das Schweißelement 7 auf das Werkstück 8 auf trifft. Dadurch wird dann nämlich der Widerstand R2 kurzgeschlossen und damit 0, so daß der Zündstrom des Schweißthyristors 4 nur noch durch einen nicht näher dargestellten Vorwiderstand der Steuerelektrode G bestimmt ist. Das aus den Gattern 54 und 55 gebildete Zünd-Flip-Flop und die über die Leitung 57 ausgelöste Sicherheitsentladung werden rückgesetzt, wenn an dem Rücksetzeingang R des Zünd-Flip-Flops über eine Leitung 59 ein Rückset ζ impuls angelegt ist, was der Fall ist, wenn die Spannung der Kondensatorbatterie einen bestimmten Spannungspegel erreicht bzw. unterschreitet, der beispielsweise bei = 2,7V liegt.The resistor R2 of the voltage divider provided in the welding gun However, it is chosen to have such a high resistance that the thyristor · 4 applied to the control electrode G of the welding Voltage the trigger current of the thyristor has not yet been reached. The value of the resistor R2 depends on the particular used thyristor type. The welding thyristor 4 is only ignited when the welding element 7 hits the workpiece 8 on meets. As a result, the resistor R2 is then short-circuited and thus 0, so that the ignition current of the welding thyristor 4 only passes through a series resistor (not shown in detail) the control electrode G is determined. The ignition flip-flop formed from the gates 54 and 55 and via the Line 57 triggered safety discharge are reset if at the reset input R of the ignition flip-flop via a Line 59 a reset ζ pulse is applied, which is the case when the voltage of the capacitor bank a certain Voltage level reached or falls below, for example = 2.7V.

Durch die Erfindung ist somit ein Bolzenschweißgerät geschaffen, bei welchen kein Steuerkabel benötigt wird und bei welchem nach dem Aufsätzen der Füße der Schweißpistole auf das Grundnetall und erst nach dem Betätigen eines Aus-The invention thus creates a stud welding device in which no control cable is required and in which after attaching the feet of the welding gun to the base metal and only after actuating an

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löseschalters ein entsprechender Zündimpuls abgegeben wird, durch den, wenn die Kondensatorbatterie zu diesem Zeitpunkt voll geladen ist.der Schweißthyristor angesteuert wird. Der Schweißthyristor in dem Bolzenschweiß-Steuergerät
wird . allerdings erst dann gezündet, wenn beispielsweise
ein Schweißbolzen auf das Werkstück aufgetroffen ist, auf
welchem er zu verschweißen ist. Dadurch ist also bei der Erfindung eine hohe Betriebssicherheit erreicht, da erst ein Zündstrom fließt, wenn das Schweißelement mit dem Xierkstück in Berührung gekommen ist. .With the release switch, a corresponding ignition pulse is emitted which, if the capacitor battery is fully charged at this point in time, controls the welding thyristor. The welding thyristor in the stud welding controller
will . however only ignited if, for example
a weld stud has hit the workpiece
which it is to be welded. In this way, a high level of operational reliability is achieved with the invention, since an ignition current only flows when the welding element has come into contact with the Xierkstück. .

End of description

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Claims

PATENT Attorney 8034 UNTERPFAFFENHOFEN v. MÖNCHEN · HERMANN-EHLERS-STR. 21a 8/28/1978 ki / mü lawyers file: S-T7 3 patent claims

1.) Method for controlling a stud welding device with a Capacitor battery and a welding thyristor, characterized in that after placing the feet (61) the welding gun (6) after actuation of a trigger switch (62) in the gun (6) with a time delay from a control

electronics (5) an ignition pulse is emitted; by the one hand an internal safety discharge is triggered and, on the other hand, when the capacitor battery (3) is fully charged, the Welding thyristor (4) is activated, and that only when it hits a welding stud (7) on the base metal (8) the welding thyristor (4) is ignited.

2. Circuit arrangement for carrying out the method according to Claim 1, characterized in that the control electronics (5) via a voltage divider (R1 to R3; D) between

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see welding and earth cables (1, 2) is switchable and over
a diode (D) of the voltage divider is decoupled.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the control electronics (5) have a control logic with two comparators (51, 52), which have a gate (53) with storage capacitor (C), a flip-flop (54, 55) and a
further gate (56) are connected downstream.

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