DE3233691A1

DE3233691A1 - Resistance welding appliance

Info

Publication number: DE3233691A1
Application number: DE19823233691
Authority: DE
Inventors: Heinz 2800 Bremen Fahlbusch; Richard Goldgrabe
Original assignee: ELEKTRON BREMEN
Current assignee: ELEKTRON BREMEN
Priority date: 1982-09-10
Filing date: 1982-09-10
Publication date: 1984-03-15
Also published as: DE3233691C2

Abstract

The resistance welding appliance has an additional unloaded secondary winding (A3-E3) at the welding transformer (T1) and a device which detects the differential voltage between this unloaded winding and the winding electrically loaded during welding. This differential voltage is a measure of the welding current. The duration of the welding operation is influenced as a function of this differential voltage to the effect that the welding time is reduced at high welding currents and increased at low welding currents. In this way, irrespective of interference such as fluctuating mains voltage, variable transition resistance between the parts to be welded, etc., sound welded joints are created, especially when welding on body pins, washers, etc. If the welding current falls below a predetermined minimum value, an alarm (H1) is triggered. As long as a making-current limit (R2) is effective, the alarm is cut off. <IMAGE>

Description

Widerstandsschweißgerät Resistance welder

B e s c h r e i b u n g Die Erfindung betrifft ein Widerstandsschweißgerät mit einem Schweißtransformator, der mindestens eine Primär- und mindestens eine beim Schweißen elektrisch belastbare Sekundärwicklung aufweist, und mit einem Zeitsteuerkreis für die Dauer des Schweißvorganges. D e c e r o u t The invention relates to a resistance welding device with a welding transformer that has at least one primary and at least one has electrically resilient secondary winding during welding, and with a timing control circuit for the duration of the welding process.

Herkömmliche Widerstandsschweißgeräte arbeiten üblicherweise mit im wesentlich konstanten Schweißströmen und fest vorgegebenen Schweißzeiten, d. h. mit fest vorgegebenen Zeiten, in denen der Schweißstrom fließen kann. Auch ist es bekannt, den Schweißstrom durch Thyristoren oder Thyratrons zu regeln.Conventional resistance welding machines usually work with im substantially constant welding currents and fixed welding times, d. H. with fixed times in which the welding current can flow. It is too known to regulate the welding current through thyristors or thyratons.

Durch Netzspannungsänderungen, Spannungseinbrüche bei langen Zuleitungen, unterschiedliche elektrische Widerstände der Schweißanschlüsse, unterschiedlichen Anpressdruck der Schweißelektrode und veränderbaren übergangswiderstand zwischen den zu verschweißenden Teilen hängt die Güte der Schweißverbindung von einer Vielzahl von Parametern ab, die im rauhen Betrieb kaum beherrschbar sind. So kommt es bei fest vorgegebenen Schweißzeiten gleichwohl zu fehlerhaften Schweißverbindungen, da sich die Schweißströme aufgrund der obigen Einflüsse in beträchtlichem Umfange ändern.Due to changes in the mains voltage, voltage drops in long supply lines, different electrical resistances of the welding connections, different Contact pressure of the welding electrode and changeable contact resistance between The quality of the welded joint depends on the number of parts to be welded on parameters that can hardly be controlled in rough operation. This is how it happens fixed welding times nevertheless lead to faulty welded joints, because the welding currents due to the above influences to a considerable extent change.

Regelt man dagegen den Schweißstrom auf konstanten Wert, so setzt dies zum einen aufwendige Regelkreise voraus und zum anderen beträchtlich große Schweißtransformatoren.If, on the other hand, the welding current is regulated to a constant value, then sets On the one hand, this precedes complex control loops and, on the other hand, it is considerably large Welding transformers.

Zusätzlich besteht die Gefahr, daß bei Regelung der Stromstärke Spannungen an der Sekundärseite des Schweißtransformators und damit an der Elektrode auftreten, die gefährlich hoch werden können.In addition, there is a risk of voltages when regulating the current intensity occur on the secondary side of the welding transformer and thus on the electrode, which can get dangerously high.

Mit der Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden.The invention is intended to eliminate these disadvantages.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Widerstandsschweißgerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß unabhängig von Störeinflüssen stets einwandfreie Schweißverbindungen geschaffen werden. Insbesondere soll das Widerstandsschweißgerät nach der Erfindung für das Aufschweißen von Unterlegscheiben, Karosseriestiften etc.The object of the invention is the resistance welding device of the opening to improve mentioned type in such a way that regardless of interferences always flawless welded joints are created. In particular, the resistance welder should according to the invention for welding on washers, body pins Etc.

bei konstantem Einbrand geeignet sein.be suitable for constant penetration.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schweißtransformator eine zusätzliche unbelastete Sekundärwicklung aufweist, daß eine Einrichtung zum Erfassen der Differenzspannung zwischen der zusätzlichen unbelasteten Sekundärwicklung und der mindestens einen elektrisch belastbaren Sekundärwicklung vorhanden ist und daß der Zeitsteuerkreis durch die Differenzspannung steuerbar ist.This object is achieved according to the invention in that the welding transformer has an additional unloaded secondary winding that a device for Detection of the differential voltage between the additional unloaded secondary winding and the at least one electrically loadable secondary winding is present and that the timing circuit can be controlled by the differential voltage.

Mit der Erfindung wird also der Spannungsabfall der Sekundärwicklung des Schweißtransformators als Differenz #wischen der belasteten Sekundärwicklung und der zusätze lichen unbelasteten Sekundärwicklung erfaßt. Die in der unbelasteten Sekundärwicklung induzierte Spannung ändert sich durch Belastung des Transformators beim Schweißvorgang nur sehr gering und kann als Vergleichsnormal verwendet werden. Der Spannungsabfall der Sekundärwicklung des Schweißtransofrmators dient somit als Maß für den Schweißstrom. Dieser Spannungsabfall liegt dann in Form einer Differenzspannung vor, die den Zeitsteuerkreis und damit die Schweißdauer beeinflußt.With the invention, therefore, the voltage drop in the secondary winding of the welding transformer as the difference #between the loaded secondary winding and the additional unloaded secondary winding detected. The ones in the unencumbered Secondary winding induced voltage changes as the transformer is loaded only very slightly during the welding process and can be used as a comparison standard. The voltage drop of the secondary winding of the welding transformer thus serves as a Measure for the welding current. This voltage drop is then in the form of a differential voltage that affects the timing circuit and thus the welding time.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung beeinflußt der Zeitsteuerkreis die Schweißdauer in einer solchen Richtung, daß bei großer Differenzspannung (und damit großem Schweißstrom) die Schweißdauer (relativ) kurz ist, während bei kleiner Differenzspannung (und damit kleinem Schweißstrom) die Schweißdauer (relativ) lang ist. Somit wird die Schweißdauer in Abhängigkeit vom Schweißstrom geregelt.According to one embodiment of the invention, the timing circuit has an influence the welding time in such a direction that with a large differential voltage (and thus high welding current) the welding time is (relatively) short, while with smaller Differential voltage (and thus small welding current) the welding duration (relatively) long is. The welding time is thus regulated depending on the welding current.

Vorzugsweise ist die Abhängigkeit zwischen Schweißstrom und Schweißdauer eine e-Funktion. Hierdurch wird der Wärmefluß im Werkstoff bei unterschiedlich langen Schweißzeiten kompensiert, wobei etwa eine Halbierung des Schweißstromes zu einer etwa dreifachen Schweißzeit führt.The dependency between welding current and welding duration is preferred an exponential function. As a result, the heat flow in the material is of different lengths Welding times compensated, with about a halving of the welding current to one leads to about three times the welding time.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Einrichtung zur Erfassung der Differenzspannung einen an die unbelastete Sekundärwicklung angeschlossenen Spannungswandler und einen diesem nachgeschalterten Gleichrichter. Die gleichgerichtete Spannung wird dann zur Regelung der Schweißzeit herangezogen mit der Wirkung, daß große Spannungen entsprechend großen Schweißströmen zur Verkürzung, kleine Spannungen entsprechend kleinen Schweißströmen zur Verlängerung der Schweißzeit führen.In a preferred embodiment of the invention, the Device for detecting the differential voltage on the unloaded secondary winding connected voltage converter and a rectifier connected downstream of this. The rectified voltage is then used to control the welding time with the effect that high voltages correspond to high welding currents to shorten, small voltages correspond to small welding currents to extend the welding time to lead.

In besonders einfacher Weise enthält der Zeitsteuerkreis ein RC-Glied, dessen Kondensator einerseits über eine im wesentlichen konstante Versorgungsspannung und zusätzlich über die Ausgangsspannung des Gleichrichters aufgeladen wird, wobei über einen Schwellwertschalter die Energiezufuhr des Schweißtransformators abgeschaltet wird, wenn die Kondensatorspannung einen vorgegebenen Wert erreicht hat.In a particularly simple way, the timing circuit contains an RC element, its capacitor on the one hand via an essentially constant supply voltage and is additionally charged via the output voltage of the rectifier, wherein The energy supply of the welding transformer is switched off via a threshold switch is when the capacitor voltage has reached a predetermined value.

Durch die überlagerung der Ausgangsspannung des Gleichrichters, die der Differenzspannung proportional ist, zu einer im wesentlichen konstanten Versorgungsspannung erreicht die Kondensatorspannung den vorgegebenen Schwellwert in um so kürzerer Zeit,je größer die Ausgangsspannung des Gleichrichters ist. Durch die Verwendung des RC-Gliedes wird auch die zeitliche Abhängigkeit der Schweißdauer in Abhängigkeit von der Differenzspannung und damit dem Schweißstrom gemäß einer e-Funktion automatisch erreicht.By superimposing the output voltage of the rectifier, the the differential voltage is proportional to a substantially constant supply voltage the shorter the capacitor voltage reaches the specified threshold value Time, the greater the output voltage of the rectifier. By using of the RC element, the time dependency of the welding duration is also dependent of the differential voltage and thus the welding current according to an exponential function achieved.

Da nun bei sehr kleinen Schweißströmen auch eine sehr lange Schweißdauer nicht mehr zu befriedigenden Schweißergebnissen führen würde, ist eine zusätzliche überwachung vorgesehen, dergestalt, daß ein Signalgeber vorgesehen ist, der bei Unterschreiten der Differenzspannung unter einen vorbestimmten Wert ein Signal gibt. Die Bedienperson wird dann durch dieses Signal gewarnt und weiß, daß ein Fehler vorliegt.Since now with very small welding currents a very long welding time would no longer lead to satisfactory welding results is an additional one Monitoring provided, in such a way that a signal generator is provided, which at If the differential voltage falls below a predetermined value, a signal is given. The operator is then warned by this signal and knows that there is an error is present.

Um Einschaltstromspitzen, die besonders dann auftreten, wenn während des Nulldurchganges der Netzspannung eingeschaltet wird, zu unterdrücken, ist eine Einschaltstromdämpfung vorgesehen, die in Form eines Vorwiderstandes ausgebildet ist. Nach kurzer Zeitdauer wird dieser Vorwiderstand entfernt (überbrückt), so daß erst dann der volle Schweißstrom fließen kann. Damit der Signalgeber während der Einschaltdauer der Einschaltstromdämpfung nicht anspricht, ist vorgesehen, daß er bei wirksamer Einschaltstromdämpfung gesperrt ist.To inrush current peaks that occur especially when during of the zero crossing of the mains voltage is switched on, is one Inrush current attenuation is provided, which is designed in the form of a series resistor is. After a short period of time, this series resistor is removed (bridged) so that only then can the full welding current flow. So that the signal generator during the Duty cycle of the inrush current damping does not respond, it is provided that it is blocked with effective inrush current damping.

Der Signalgeber ist vorzugsweise ein piezo-elektrischer (akustischer) Wandler, der ein akustisches Warnsignal gibt. Vorzugsweise kann ein Grundwert der Schweißdauer über einen einstellbaren Widerstand des RC-Gliedes vorgegeben werden.The signal transmitter is preferably a piezo-electric (acoustic) Converter that gives an acoustic warning signal. Preferably, a basic value can be the Welding duration can be specified via an adjustable resistance of the RC element.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des Widerstandsschweißgerätes nach der Erfindung; Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild des bei der Erfindung verwendeten Reglers; Fig. 3 und Fig. 4 Diagramme des zeitlichen Verlaufes des Schweißstromes bei unterschiedlichen Netzspannungen.In the following the invention is based on an exemplary embodiment explained in more detail in connection with the drawing. They show: Fig. 1 a Basic circuit diagram of the resistance welding device according to the invention; Fig. 2 is a detailed Circuit diagram of the controller used in the invention; 3 and 4 are diagrams the course of the welding current over time at different mains voltages.

In dem Schaltbild der Fig. 1 ist ein Schweißtransformator T1 dargestellt, dessen Primärwicklung Al-El über Klemmen L1 bzw. L2 einer Steckverbindung X1 mit Netzspannung von beispw. 380 V, 50 Hz verbindbar ist. In die Verbindungsleitungen zwischen der Primärwicklung und der Netzspannung sind Schalter Sl, S2 und S3 eingeschaltet, die über ein Hauptschütz Kl betätigbar sind. In Fig. 1 sind alle Schalter in Ruhestellung. Der Schalter 51 verbindet den Anschluß Al der Primärwicklung mit der Klemme Li, während die Schalter S2 und S3 den Anschluß Ei der Primärwicklung mit der Klemme L2 verbinden, wobei zwischen den Anschlüssen 14 und 17 des Reglers Al wirkungsmäßig ein Schweißstrombegrenzungswiderstand R2 liegt, wie detaillierter im Zusammenhang mit Fig.2 erläutert wird.In the circuit diagram of Fig. 1, a welding transformer T1 is shown, its primary winding Al-El via terminals L1 and L2 of a plug connection X1 with Mains voltage of, for example, 380 V, 50 Hz can be connected. In the connecting lines switches S1, S2 and S3 are switched on between the primary winding and the mains voltage, which can be operated via a main contactor Kl. In Fig. 1 all switches are in the rest position. The switch 51 connects the terminal Al of the primary winding to the terminal Li, while the switches S2 and S3 connect the primary winding to the terminal Ei Connect L2, with between the terminals 14 and 17 of the controller Al operationally a welding current limiting resistor R2 is, as detailed in the context is explained with Fig.2.

Die Sekundärseite des Schweißtransformators besitzt eine elektrisch belastbare Wicklung A2-E2, welche über die Steckverbindung X2 mit den Schweißelektroden verbindbar ist. Zusätzlich besitzt der Schweißtransformator T1 eine elektrisch unbelastete Wicklung A3-E3, deren Anschluß A3 mit dem Anschluß A2 der anderen Sekundärwicklung verbunden ist. Der Anschluß E3 der zusätzlichen unbelasteten Sekundarwicklung ist mit dem Anschluß 11 des Reglers Al verbunden.The secondary side of the welding transformer has an electrical Resilient winding A2-E2, which is connected to the welding electrodes via plug connection X2 is connectable. In addition, the welding transformer T1 has an electrically unloaded one Winding A3-E3, its connection A3 with the connection A2 of the other secondary winding connected is. The connection E3 of the additional unloaded secondary winding is connected to the terminal 11 of the controller A1.

An die Netzspannungsklemmen L1 bzw. L2 ist weiterhin die Primärseite eines Steuertransformators T2 angeschlossen, der die Betriebsspannung für den Regler und das Hauptschütz K.1 liefert. Die Sekundärwicklung A2-E2 dieses Transformators T2 führt beispw. eine Spannung von ca. 40 V. Der Anschluß A2 des Transformators T2 ist einerseits mit dem Anschluß 6 des Reglers Al verbunden und andererseits mit einem Steueranschluß des Hauptschützes Kl. Der andere Anschluß des Hauptschützes K1 ist mit dem Anschluß 2 des Reglers Al verbunden. Der Anschluß E2 des Transformators T2 ist über eine Steckverbindung X3 mit einem Pistolentaster S5 verbunden, welcher letztlich den Anschluß E2 des Transformators T2 mit dem Anschluß 4 des Reglers Al verbindet. über diesen Pistolentaster 55 wird der Schweißvorgang eingeleitet, indem - wie im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wird - das Hauptschütz K1 betätigt wird. Weiterhin betätigt das Hauptschütz Kl noch einen Schalter S4, welcher die Anschlüsse 1 und 13 des Reglers Al miteinander verbindet. Zwischen den Anschlüssen 5 und 7 des Reglers Al liegt noch ein einstellbarer Widerstand R5, über den die Schweißzeit einstellbar ist. Aus Fig. 1 ist bereits erkennbar, daß zwischen den Anschlüssen 10 und 11 des Reglers, wobei der Anschluß 10 mit dem Anschluß E2 der belasteten Sekundärwicklung des Schweißtransformators T1 verbunden ist, die Differenzspannung zwischen den beiden Sekundärwicklungen A2-E2 und A3-E3 liegt.The primary side is still connected to the mains voltage terminals L1 and L2 connected to a control transformer T2, which supplies the operating voltage for the controller and the main contactor K.1 supplies. The secondary winding A2-E2 of this transformer T2 carries, for example, a voltage of approx. 40 V. Terminal A2 of the transformer T2 is connected on the one hand to the connection 6 of the controller Al and on the other hand with one control connection of the main contactor terminal. The other connection of the main contactor K1 is connected to terminal 2 of controller A1. The connection E2 of the transformer T2 is connected to a gun button S5 via a plug connection X3, which ultimately the connection E2 of the transformer T2 with the connection 4 of the controller A1 connects. The welding process is initiated via this gun button 55 by - As explained in connection with FIG. 2 - the main contactor K1 is actuated. The main contactor Kl also actuates a switch S4, which the connections 1 and 13 of the controller Al connects to each other. Between connections 5 and 7 of the controller Al there is still an adjustable resistor R5, over which the welding time is adjustable. From Fig. 1 it can already be seen that between the connections 10 and 11 of the controller, connection 10 with connection E2 of the loaded Secondary winding of the welding transformer T1 is connected to the differential voltage between the two secondary windings A2-E2 and A3-E3.

Fig. 2 zeigt ein detaillierteres Schaltbild des Reglers Al der Fig. 1. Gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnen gleiche Teile.FIG. 2 shows a more detailed circuit diagram of the controller A1 of FIG. 1. The same reference numerals as in Fig. 1 denote the same parts.

An die Klemmen 10 und 11 ist die Primärwicklung eines Transformators T3 angeschlossen, der als Spannungswandler dient. Die Sekundärwicklung des Transformators T3 ist an einen Brückengleichrichter V1 angeschlossen. Der negative Ausgang des Brückengleichrichters V1 ist mit dem Anschluß 6 verbunden und damit mit dem Anschluß A2 des Steuertransformators T2. Dieser Anschluß stellt das Bezugspotential dar.The primary winding of a transformer is connected to terminals 10 and 11 T3 connected, which serves as a voltage converter. The secondary winding of the transformer T3 is connected to a bridge rectifier V1. The negative outcome of the Bridge rectifier V1 is connected to terminal 6 and thus to the terminal A2 of the control transformer T2. This connection represents the reference potential.

Der positive Ausgang des Brückengleichrichters V1 ist über einen Widerstand R10 mit einem Anschluß eines Kondensators C2 verbunden, welcher mit seinem anderen Anschluß mit dem Bezugspotential (Anschluß 6) verbunden ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt des Widerstandes R10 und des Kondensators C2 führt zu dem Anschluß 7, welcher über den einstellbaren Widerstand R5 mit dem Anschluß 5 verbunden ist, wobei von dort über einen weiteren Widerstand R3 und eine Diode V3 eine Verbindung zu dem Anschluß 4 und damit über den Pistolentaster S5 zu dem Anschluß E2 des Steuertransformators T2 hergestellt ist. Weiterhin ist der Kondensator C2 über eine Zener-Diode V11 mit der Basis eines npn-Transistors V12 verbunden. Der Emitter dieses Transistors liegt wieder auf Bezugspotential, während der Kollektor mit der Wicklung eines Relais K3 verbunden ist, dessen anderer Anschluß über einen Widerstand R4 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R3 und der Diode V3 verbunden ist, worüber letztlich die Betriebsspannung für den Regler vom Anschluß 4 zu dem Relais K3 gelangt. Parallel zu der Wicklung des Relais K3 liegt eine Diode V5, welche Spannungsspitzen verhindert. Weiterhin liegt parallel zu der Reihenschaltung aus Relais K3 und Transistor V12 ein Kondensator C3 zur Spannungsglättung. Das Relais K3 betätigt einen Schalter S6, welcher in seinem Ruhezustand die Anschlüsse 2 und 4 des Reglers miteinander verbindet und in seiner Arbeitsstellung den Anschluß 4 über eine Reihenschaltung aus einer Diode V6 und einem Widerstand R6 mit dem positiven Anschluß des Kondensators C2. Zwischen dem positiven Anschluß des Kondensators C2 und dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen der Diode V3 und dem Widerstand R4 liegt noch eine Diode V4, über die nach Beendigung des Schweißvorgangs der Kondensator C2 entladen wird. Schließlich liegt zwischen dem Ausgang des Gleichrichters V3 und dem Anschluß V6 und damit dem Bezugspotential noch eine Parallelschaltung aus einem Widerstand Rl und einem Kondensator Cl, welche zur Spannungsglättung dienen.The positive output of the bridge rectifier V1 is through a resistor R10 connected to one terminal of a capacitor C2, which with its other Terminal is connected to the reference potential (terminal 6). The common connection point of the resistor R10 and the capacitor C2 leads to the terminal 7, which over the adjustable resistor R5 is connected to the terminal 5, from there A connection to the terminal via a further resistor R3 and a diode V3 4 and thus via the gun button S5 to the connection E2 of the control transformer T2 is established. Furthermore, the capacitor C2 is connected via a Zener diode V11 connected to the base of an npn transistor V12. The emitter of this transistor lies back to reference potential, while the collector with the winding of a relay K3 is connected, the other terminal of which via a resistor R4 to the common Connection point between the resistor R3 and the diode V3 is connected via what ultimately the operating voltage for the controller from connection 4 to relay K3. In parallel with the winding of the relay K3 there is a diode V5, which shows voltage peaks prevented. Furthermore, it is parallel to the series circuit of relay K3 and transistor V12 a capacitor C3 for voltage smoothing. The relay K3 operates a switch S6, which in its idle state connects ports 2 and 4 of the controller to one another connects and in its working position the connection 4 via a series connection from a diode V6 and a resistor R6 with the positive Connection of capacitor C2. Between the positive terminal of the capacitor C2 and the common connection point between the diode V3 and the resistor R4 is still a diode V4, through which the capacitor C2 discharges after the welding process has ended will. Finally, there is between the output of the rectifier V3 and the connection V6 and thus the reference potential still a parallel connection of a resistor Rl and a capacitor Cl, which are used to smooth the voltage.

Der positive Ausgang des Gleichrichters V1 ist über eine in Durchlaufsrichtung geschaltete Diode V2 mit dem Anschluß 1 des Reglers Ai verbunden.The positive output of rectifier V1 is in the forward direction switched diode V2 connected to terminal 1 of controller Ai.

Weiterhin ist der Ausgang des Gleichrichters V1 mit einer Alarmeinrichtung verbunden, die wie folgt aufgebaut ist: Der positive Ausgang des Gleichrichters V1 ist über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R11 und einer Zener-Diode V10 mit der Basis eines npn-Transistors V14 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand R:13 mit dem Anschluß 13 verbunden ist. Weiterhin ist der Kollektor des Transistors V14 mit der Basis eines npn-Transistors V16 verbunden, dessen Kollektor über eine Zener-Diode V8 mit einem piezoelektrischen Wandler H1 verbunden ist. Der andere Anschluß dieses piezo-elektrischen Wandlers H1 ist mit dem Anschluß 13 verbunden. Parallel zu der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors V14 liegt noch ein weiterer npn-Transistor V15, wobei die Emitter der Transistoren Vi4, Vi5 und V16 jeweils mit dem Anschluß 6 verbunden sind. Die Basis des Transistors V15 ist über einen Widerstand R12 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen der Wicklung eines Relais K2 und dem Kollektor eines Transistors V13 verbunden. Der Emitter dieses Transistors V13 ist wiederum mit dem Anschluß 6 verbunden, während der andere Anschluß des Relais K2 über einen Widerstand R8 mit der gleichgerichteten (V3)Spannung des Anschlusses 4 verbunden ist. Auch hier ist das Relais K2 durch eine Diode V7 überbrückt. Die Basis des Transistors V13 ist über eine Zener-Diode V9 mit einem RC-Glied aus einem Kondensator C5 und einem Widerstand R7 verbunden, welche zwischen der gleichgerichteten Versorgungsspannung des Anschlusses 4 und dem Bezugspotential des Anschlusses 6 liegen.Furthermore, the output of the rectifier V1 is equipped with an alarm device connected, which is structured as follows: The positive output of the rectifier V1 is connected in series with a resistor R11 and a Zener diode V10 connected to the base of an npn transistor V14, the collector of which has a Resistor R: 13 is connected to terminal 13. Furthermore, the collector of the Transistor V14 connected to the base of an npn transistor V16, the collector of which is connected to a piezoelectric transducer H1 via a Zener diode V8. Of the The other connection of this piezo-electric transducer H1 is connected to connection 13. Another one is parallel to the collector-emitter path of transistor V14 npn transistor V15, the emitters of transistors Vi4, Vi5 and V16 respectively are connected to terminal 6. The base of transistor V15 is through a Resistor R12 with a common connection point between the winding of a Relay K2 and the collector of a transistor V13 connected. The emitter of this Transistor V13 is in turn connected to terminal 6, while the other terminal of the relay K2 via a resistor R8 to the rectified (V3) voltage of the Port 4 is connected. Here, too, the relay K2 is bridged by a diode V7. The base of the transistor V13 is made through a Zener diode V9 with an RC element one Capacitor C5 and a resistor R7 connected which between the rectified supply voltage of connection 4 and the reference potential of connection 6.

Das Relais K2 betätigt einen Schalter S7, welcher die parallel zueinander liegenden Anschlüsse 14 und 15 mit den ebenfalls parallel zueinander liegenden Anschlüssen 16 und 17 verbindet (zwischen den Anschlüssen 15 und 16 liegt der Einschaltstromdämpfungswiderstand R2, während die Anschlüsse 14 und 17 über die Schalter S2 und S3 (Fig.1) in der Verbindungsleitung zwischen dem Anschluß Ei des Schweißtransformators T1 und der Netzspannung liegen). Schließlich liegt parallel zu der Reihenschaltung aus Relais K2 und Transistor V3 noch ein Glättungskondensator C4.The relay K2 operates a switch S7, which is parallel to each other lying connections 14 and 15 with the connections also lying parallel to one another 16 and 17 connects (the inrush current damping resistor is located between the connections 15 and 16 R2, while the connections 14 and 17 via the switches S2 and S3 (Fig.1) in the Connection line between the connection Ei of the welding transformer T1 and the Mains voltage). Finally lies in parallel with the series circuit of relays K2 and transistor V3 also have a smoothing capacitor C4.

Im folgenden sei die Wirkungsweise der Schaltungen der Fig.In the following the operation of the circuits of Fig.

1 und 2 im Zusammenhang erläutert.1 and 2 explained in context.

Bei Betätigung des Schalters S5 des Pistolentasters gelangt die Betriebsspannung für den Regler an die Anschlußklemme 4.Operating voltage is applied when switch S5 of the gun button is actuated for the controller to terminal 4.

Da der Schalter S6 noch in seiner dargestellten Ruhestellung ist>gelangt diese Spannung auch an den Anschluß 2, so daß das Hauptschütz Kl betätigt wird und die Schalter S1, S2, S3 und S4 schließt. Hierdurch wird die Primärwicklung des Schweißtransformators T1 an die Netzspannung angeschlossen, wobei in der Zuleitung zu dessen Anschluß Ei noch der Einschaltstromdämpfungswiderstand R2 wirksam ist.Since the switch S6 is still in its illustrated rest position> arrives this voltage also to terminal 2, so that the main contactor Kl is actuated and switches S1, S2, S3 and S4 closes. This creates the primary winding of the welding transformer T1 connected to the mains voltage, with the lead to its connection Ei the inrush current damping resistor R2 is still effective.

Ober die Widerstände R3 und R5 wird der Kondensator C2 nun aufgeladen. Zusätzlich wird der Kodensator C2 auch noch von der hochtransformierten (Transformator T3) und gleichgerichteten (Brückengleichrichter V1) Differenzspannung zwischen den beiden Sekundärwicklungen A2-E2 und A3-E3 des Schweißtransformators aufgeladen. Sobald die Spannung an dem Kondensator C2 den durch die Zener-Diode V11 und den Transistor V12 festgelegten Schwellwert überschreitet, schaltet der Transistor V12 durch und bringt das Relais K3, wodurch der Schalter S6 umschaltet. Hierdurch wird das Hauptschütz K1 von der Betriebsspannung wieder abgetrennt und fällt ab, worauf die Schalter S1, S2, S3 und S4 öffnen, was den Schweißvorgang beendet. Da bei durchgeschaltetem Relais K3 die Versorgungsspannung des Anschlusses 4 über die Diode V6 und den Widerstand R6 direkt auf den SchwellwertschalterVll> V12 gelegt wird, ist eine Selbsthaltefunktion des Relais K3 gegeben.The capacitor C2 is now charged via the resistors R3 and R5. In addition, the capacitor C2 is also used by the stepped-up transformer (transformer T3) and rectified (bridge rectifier V1) differential voltage between the both secondary windings A2-E2 and A3-E3 of the welding transformer are charged. As soon as the voltage on the capacitor C2 passes through the Zener diode V11 and the Transistor V12 exceeds the specified threshold value, transistor V12 switches through and brings the relay K3, whereby the switch S6 toggles. This disconnects the main contactor K1 from the operating voltage and falls off, whereupon the switches S1, S2, S3 and S4 open, which ends the welding process. Since when the relay K3 is switched through, the supply voltage of connection 4 over the diode V6 and the resistor R6 directly to the threshold value switch Vll> V12 is set, the relay K3 has a self-holding function.

Es ist zu erkennen, daß die Schweißdauer durch zwei Komponenten bestimmt wird: einmal durch die Zeitkonstante der Widerstände R3, R5 und des Kondensators C2, durch die eine Grundzeit festgelegt wird,und zum zweiten durch die Aufladung des Kondensators C2 über die hochtransformierte und gleichgerichtete Differenzspannung zwischen den beiden Sekundärwicklungen des Schweißtransformators T1. Je größer diese Differenzspannung ist, desto schneller erreicht der Kondensator C2 den Schwellwert für das Durchschalten des Transistors V12 und damit für die Beendigung des Schweißvorganges. Diese Differenzspannung hängt wiederum von dem in der belasteten Sekundärwicklung A2-E2 fließenden Strom ab. Je größer dieser Strom ist, desto größer ist der Spannungsabfall in dieser Wicklung und damit auch die Differenzspannung, da sich die Spannung in der unbelasteten Sekundärwicklung A3-E3 nur in sehr geringem Umfange ändert. Das Wicklungsverhältnis zwischen Primär--und unbelasteter Sekundärwicklung des Schweißtransformators ist so gewählt, daß die in der unbelasteten Wicklung induzierte Spannung in der Größenordnung von 8 - 10 V liegt. Hieraus ergibt sich, daß bei großen Schweißströmen der Schweißvorgang relativ kurz ist, während er bei kleineren Schweißströmen entsprechend länger dauert.It can be seen that the welding time is determined by two components becomes: once through the time constant of resistors R3, R5 and the capacitor C2, by which a base time is established, and secondly by charging of the capacitor C2 via the stepped-up and rectified differential voltage between the two secondary windings of the welding transformer T1. The bigger this Differential voltage, the faster the capacitor C2 reaches the threshold value for the switching through of the transistor V12 and thus for the termination of the welding process. This differential voltage in turn depends on that in the loaded secondary winding A2-E2 flowing current. The greater this current, the greater the voltage drop in this winding and thus also the differential voltage, since the voltage is in of the unloaded secondary winding A3-E3 changes only to a very small extent. That Winding ratio between the primary and unloaded secondary winding of the welding transformer is chosen so that the voltage induced in the unloaded winding is in the Of the order of 8-10 V. It follows from this that with large welding currents the welding process is relatively short, while it is correspondingly in the case of smaller welding currents takes longer.

Der Zusammenhang zwischen Schweißstrom und Schweißdauer gehorcht einer abfallenden e-Funktion> wobei die maximale Schweißdauer durch die Widerstände R3 und R5 vorgegeben ist.The relationship between welding current and welding time obeys one decreasing e-function> where the maximum welding time due to the resistances R3 and R5 is specified.

Da die Schweißdauer bei zu kleinen Schweißströmen nicht beliebig verlängert werien kann, da anderenfalls fehlerhafte Schweißverbindungzn erzeugt würden, wird der Mindest- schweißstrom über eine Alarmeinrichtung überwacht. Diese Alarmeinrichtung wird über den Schalter S4 des Hauptschützes K1 wirksam geschaltet(Verbindung der Anschlüsse 1 und 13). Bei geschlossenem Schalter S4 erhält der piezoelektrische Wandler H1 über die Diode V3 die Betriebsspannung. Unterschreitet die Ausgangsspannung des Gleichrichters Vl einen vorgegebenen Schwell wert, der durch den Widerstand R11, die Zener-Diode V10 und die Schaltspannung des Transistors V14 vorgegeben ist, so wird der piezo-elektrische Wandler H1 eingeschaltet und gibt ein akustisches Warnsignal. Im einzelnen liegt an dem Anschluß 13 über dem geschlossenen Schalter S4 die gleichgerichtete (V3)Betriebsspannung des Anschlusses 4. Solange die Ausgangsspannung des Gleichrichters V1 den vorgegebenen Schwellwert überschritten hat, ist der Transistor V14 durchgeschaltet, so daß der Transistor V16 sperrt. Unterschreitet die Ausgangsspannung des Gleichrichters V1 den vorgegebenen Schwellwert, so sperrt der Transistor V14, wodurch die Basis des Transistors Vi6 über den Widerstand R13 die positive Versorgungsspannung erhält und durchschaltet. Der piezoelektrische Wandler H1 gibt dann sein Warnsignal ab.Since the welding time cannot be extended indefinitely if the welding current is too low This can be done, since otherwise defective welded joints would be produced the minimum welding current monitored by an alarm device. This alarm device is activated via switch S4 of the main contactor K1 (connection connections 1 and 13). When the switch S4 is closed, the piezoelectric Converter H1 supplies the operating voltage via diode V3. If the output voltage falls below of the rectifier Vl a predetermined threshold value, which is determined by the resistance R11, the Zener diode V10 and the switching voltage of the transistor V14 are specified, the piezo-electric transducer H1 is switched on and emits an acoustic signal Warning sign. In detail, the connection 13 is above the closed switch S4 the rectified (V3) operating voltage of connection 4. As long as the output voltage of the rectifier V1 has exceeded the specified threshold value, the transistor is V14 turned on, so that the transistor V16 blocks. If the output voltage falls below of the rectifier V1 the specified threshold value, the transistor V14 blocks, whereby the base of the transistor Vi6 via the resistor R13 the positive supply voltage receives and connects. The piezoelectric transducer H1 then gives its warning signal away.

Während der wirksam geschalteten (Relais K2, Schalter S7) Einschaltstromdämpfung (Widerstand R2) ist der Schweißstrom im Regelfalle noch so gering, daß der Wandler Hi ansprechen würde. Dies soll natürlich nicht der Fall sein. Aus diesem Grunde ist über den Transistor V15 dafür gesorgt, daß der Wandler nicht ansprechen kann, solange die Einschaltstromdämpfung wirksam ist.During the activated (relay K2, switch S7) inrush current damping (Resistor R2) the welding current is usually so low that the converter Hi would address. Of course, this should not be the case. For this reason the transistor V15 ensures that the converter cannot respond, as long as the inrush current damping is effective.

Im einzelnen wird die Einschaltdauer der Einschaltstromdämpfung durch das aus dem Widerstand R7 und dem Kondensator C5 gebildete Zeitglied vorgegeben. Beim anfänglichen Einschalten des Pistolentasters wird der Kondensator C5 aufgeladen. Sobald dessen Spannung den durch die Zener-Diode V9 und den Transistor V13 vorgegebenen Schwellwert erreicht hat, schaltet der Transistor V13 durch und bringt das Relais K2, welches den Schalter S7 schließt. Hierdurch wird der zwischen den Klemmen 15 und 16 liegende Widerstand R2 kurzgeschlossen, so daß die Einschaltstromdämpfung unwirksam wird. Solange die Einschaltstromdämpfung noch wirksam ist, liegt die Basis des Transistors V15 auf dem Potential der Versorgungsspannung, so daß der Transistor Vi5 durchgeschaltet ist, was den Transistor V16 sperrt.In detail, the switch-on duration of the inrush current damping is determined by the timing element formed from the resistor R7 and the capacitor C5 is specified. When the gun trigger is initially switched on, capacitor C5 is charged. As soon as its voltage is given by the Zener diode V9 and the transistor V13 Has reached the threshold value, the transistor V13 turns on and brings the Relay K2, which closes switch S7. This will cause the between the clamps 15 and 16 lying resistor R2 short-circuited, so that the inrush current damping becomes ineffective. As long as the inrush current damping is still in effect, the basis lies of the transistor V15 at the potential of the supply voltage, so that the transistor Vi5 is turned on, which blocks transistor V16.

Hat dagegen das Relais K2 angezogen, so liegt die Basis des Transistors V15 auf Massepotential, was den Transistor V15 sperrt, so daß der Transistor V16 nun in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Transistors V14 und damit in Abhängigkeit von der Differenzspannung zwischen den beiden Sekundärwicklungen des Schweißtransformators T1 durchgeschaltet werden kann.If, on the other hand, the relay K2 has picked up, the base of the transistor is connected V15 at ground potential, which blocks the transistor V15, so that the transistor V16 now as a function of the switching state of transistor V14 and thus as a function on the differential voltage between the two secondary windings of the welding transformer T1 can be switched through.

Die Einschaltdauer der Einschaltstromdämpfung ist auf etwa 50 ms eingestellt, womit Einschaltstromspitzen wirksam bekämpft werden.The switch-on duration of the inrush current damping is set to approx. 50 ms, which effectively combats inrush current peaks.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den zeitlichen Verlauf des Schweißstromes bei unterschiedlichen Netzspannungen.3 and 4 show the course of the welding current over time at different line voltages.

In Fig. 3 ist eine Netzspannung von 380 V, ein Schweißstrom von 1800 A bei einer Schweißdauer von 240 ms zu erkennen.In Fig. 3 is a line voltage of 380 V, a welding current of 1800 A can be recognized with a welding duration of 240 ms.

Während der ersten drei Perioden ~des Schweißstromes ist noch die Einschaltstromdämpfung bzw. -begrenzung wirksam. Danach geht der Schweißstrom auf den angegebenen Wert von 1800 A, und 2war für ca. 8 Perioden der Netzspannung.During the first three periods of the welding current, the Inrush current damping or limitation effective. Then the welding current goes up the specified value of 1800 A, and 2 was for approx. 8 periods of the mains voltage.

In Fig. 3 sei angenommen, daß die Netzspannung auf 340 V zusammengebrochen sei. Innerhalb der ersten drei Perioden ist wiederum die Einschaltstrombegrenzung wirksam, Danach fließt ein Schweißstrom von ca. 1500 A. Für eine einwandfreie Schweißverbindung muß dieser geringere Strom entsprechend länger fließen, was im dargestellten Diagramm dann für 12 Perioden der Netzspannung erfolgt. Insgesamt ist hierdurch sichergestellt, daß die für einwandfreie Schweißverbindungen erforderliche Energie zur Verfügung gestellt wird, wobei durch den nicht-linearen Zusammenhang zwischen Schweißstrom und Schweißdauer auch Verluste durch Wärmeleitung im zu schweißenden Material sowie Wärmeabstrahlung berücksichtigt werden.In Fig. 3 it is assumed that the line voltage collapsed to 340 volts may be. The inrush current is again limited within the first three periods effective, afterwards a welding current of approx. 1500 A. For a perfect welded connection this lower current must flow correspondingly longer, which is shown in the diagram then takes place for 12 periods of the mains voltage. Overall, this ensures that the for perfect welded connections required energy is made available, being due to the non-linear relationship between Welding current and welding time also losses due to heat conduction in the weld Material and heat radiation are taken into account.

Sämtliche in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.All in the claims, the description and the drawings The technical details shown can be used both on their own and in any Combination be essential to the invention.

Claims

Resistance welder patent claims Resistance welder with a welding transformer that has at least one primary and at least one at Welding has electrically resilient secondary winding and with a timing control circuit for the duration of the welding process, The welding transformer (T1) has an additional unloaded secondary winding (A3-E3) has that a device (T3) for detecting a differential voltage between the additional unloaded secondary winding (A3-E3) and the minimum a loadable secondary winding (A2-E2) is available and that the timing control circuit (R3, R5, C2, Voll, V12, K3) can be controlled by the differential voltage.

2. Resistance welding device according to claim 1, characterized in that that the timing circuit starts the welding process with increasing differential voltage in Affected towards shorter welding times.

3. Resistance welding device according to claim 2, characterized in that that the welding time as a function of the differential voltage approximately after one e function decreases.

4. Resistance welding device according to claim 1, characterized in that that the device for detecting the differential voltage one to the unloaded Secondary winding (A3-E3) connected voltage transformer (T3) and one of this has downstream rectifier (V1).

5. Resistance welding device according to one of claims l to 4, characterized characterized in that the timing circuit has an RC element (R3, R5, C2) whose Capacitor (C2) on the one hand via an essentially constant supply voltage and can also be charged using a voltage proportional to the differential voltage is, with the power supply of the welding transformer via a threshold switch (Vii, Vl2) (Tl) can be switched off when the capacitor voltage reaches a predetermined value Has.

6. Resistance welding device according to one of claims 1 to 5, characterized by a signal generator (kl), which falls below the differential voltage when the voltage drops below emits a signal at a predetermined value.

7. Resistance welding device according to claim X, characterized by a Inrush current attenuation (R2), which occurs during a short period of time at the start of the welding process limits the maximum current, and that the signal transmitter (Hl) at effective Inrush current damping (R2) is blocked.

8. Resistance welding device according to claim 6 or 7, characterized in that that the signal transmitter is a piezoelectric transducer.

: 9. Resistance welding device according to Claim 5, characterized in that that the designed as a timing circuit RC element (R3, R5, C2) an adjustable Has resistor (R5).