DE3301039A1 - Method and control arrangement for resistance welding - Google Patents
Method and control arrangement for resistance weldingInfo
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- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
- B23K11/25—Monitoring devices
Abstract
Description
Verfahren und Steueranordnung zum Widerstands-Method and control arrangement for resistance
schweißen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steueranordnung zum Steuern der elektrischen Arbeit beim Wideratandaschweißen ton vorzugsweise Xettengliedern bei mit gleichbleibender Periodenzahl arbeitenden Schweißverfahren, wodurch gleichmäßige Schweißabläufe sowie reproduzierbare Schweißverbindungen und eine erhölite Schweißsicherheit erzielt werden.welding The invention relates to a method and a control arrangement to control the electrical work during Wideratanda welding ton preferably Xette links in welding processes that work with a constant number of periods, resulting in uniform Welding processes as well as reproducible welded joints and increased welding reliability be achieved.
Es gibt mehrere bekannte Verfahren und Steueranordnungen mit dem Ziel, elektrische Störgrößen beim Widerstandsschweißen zu kompensieren. Die laufend gestiegenen Qualitätsanforderungen an die Schweißverbindungen setzen immer engere Tolerierung der Schweißparameter voraus, wodurch wiederum die Störgrößenkompensation an Bedeutung gewinnt und immer bessere Regel-und Steuerverfahren zur Anwendung kommen.There are several known methods and control arrangements designed to to compensate electrical disturbances during resistance welding. The steadily increased Quality requirements for the welded connections place ever closer tolerances the welding parameters ahead, which in turn makes disturbance compensation more important wins and ever better regulation and control procedures are used.
Biaherige Verfahren beruhen auf verschiedenen Prinzipien, die mehr oder weniger mit Nachteilen behaftet sind.Other procedures are based on different principles, some more or less disadvantageous.
Bekannt sind Kompensationsschaltungen für Netzspannungsschwankungen, wobei der Phasenanschnitt der Sohweißspannung in Abhängigkeit ton der Netzspannung gesteuert wird. Eine kleinere Netzspannung hat einen kleineren phasenansciinitt; eine größere Netzspannung einen größeren Phasenanschnitt zur polige. Da hierbei keine maschinengebundenen Störgrößen berücksichtigt werden, bewegt sich die zugeführte Schweißenergie in einem relativ großen Toleranzbereich.Compensation circuits for mains voltage fluctuations are known, where the phase angle of the white voltage depends on the mains voltage is controlled. A lower line voltage has one smaller phase length; a larger mains voltage a larger phase angle to the pole. Since here no machine-related disturbance variables are taken into account, the supplied one moves Welding energy in a relatively large tolerance range.
Wesentlich genauer arbeiten Steuerungen mit einem geschlossenen Wirkungsablauf. Verschiedene Verfahren benutzen verschiedene Ausgangsgrößen als Istwerte. Im allgemeinen wird der Schweißstrom und/oder die Schweißspannung gemessen und Je nach Verfahren daraus der Widerstand oder durch Integration über die Zeit die Schweißenergie gewonnen. Eine dieser gemessenen oder ermittelten Größen stellt den Istwert dar und wird mit durch Versuchsschweißungen gewonnenen Sollwerten terglichen. Bei Abweichungen der Istwerte von den Sollwerten erfolgt eine Auaregelung über eine Änderung des Phasenanschnittwinkels der Netzwechselspannng.Controls with a closed action sequence work much more precisely. Different methods use different output variables as actual values. In general the welding current and / or the welding voltage is measured and depending on the process from this the resistance or, through integration over time, the welding energy. One of these measured or determined variables represents the actual value and is displayed with compare setpoint values obtained by test welds. If the Actual values from the setpoints are controlled by changing the phase control angle the alternating mains voltage.
zwar werden bei diesen Verfahren Störgrößen erfaßt, die Ausregelung über den Phasenschnittwinkel kann Jedoch frühestens während der jeweils folgenden Netzhalbperiode erfolgen. Solche Regelverfahren werden in der DE-OS 2346561 und der DE-OS 2526870 beschrieben, Sie sind bei Schweißverfahren mit geringer Schweißperiodenzahl nachteilig, wenn während Jeder Netshalbperiode der Schweißstelle eine bestimmte Energiemenge zugeführt werden soll.Although disturbance variables are detected in this method, the adjustment However, the phase intersection angle can be used at the earliest during the following Grid half-period. Such control methods are in DE-OS 2346561 and the DE-OS 2526870 described, you are in welding processes with a low number of welding periods disadvantageous if during each net half cycle of the welding point a certain Amount of energy to be supplied.
Weiterhin sind Verfahren bekannt, wonach der Schweißstelle in einer nicht exakt einzuhaltenden, in der Regel mehrere Perioden dauernden, Schweißzeit eine bestimmte elektrische Arbeit zugeführt wird. Solche Verfahren sind in der DE-OS 1690558 und der DE-OS 1765801 beschrieben. Die Realisierung dieser Verfahren erfolgt in der Weise, daß die einer Schweißatelle zugeführte Arbeit bestimmt wird und nach Erreichen einer ge- wünschen Gesamtarbeit die Zufuhr weiterer elektrischer Energie abgeschaltet wird, ohne daß auf die exakte Einhaltung der Schweißspannung und der Schweißzeit geachtet werden muß. Nachteilig ist hierbei, daß die Schweißmaschinen und der Schweißprozeß eine Toleranz der Schweißzeit in einem gewissen Bereich zulassen müssen, was nicht immer realisiert werden kann, und daß die Abschaltung der Energiezufuhr nur bei ulldurchgang der Netzwechselspannung erfolgen kann, wodurch ton vornherein ein Toleranzbereich der Sohweißenergie gegeben ist.Furthermore, methods are known, according to which the weld in a Welding time that cannot be adhered to exactly and usually lasts for several periods a certain electrical work is supplied. Such methods are in the DE-OS 1690558 and DE-OS 1765801 described. The implementation of these procedures takes place in such a way that the work performed on a welding station is determined and by Achievement of a overall work want the supply of further electrical ones Energy is switched off without having to adhere to the exact welding voltage and the welding time must be observed. The disadvantage here is that the welding machines and the welding process allow a tolerance of the welding time in a certain range must, which can not always be realized, and that the shutdown of the energy supply can only take place when the mains AC voltage crosses zero, which means that ton is present from the outset there is a tolerance range for the sole energy.
Ein Verfahren zur exakteren Energiedosierung wird in der DE-OS 2322748 beschrieben. Hier wird nach Brreichen der der Schweißzone zuzuführenden Gesamtenergie die Zufuhr weiterer Energie bis zum Nuildurchgang der gerade die Schweißung bewirkenden Periode drastisch vermindert, indem eine zweite Sekundärwicklung des Schweißtransformators mittels eines Thyristors kurzgeschlossen wird. Dieses Verfahren erlaubt zwar eine exaktere Energiezufuhr zur Schweißstelle, als vorweg genannte Verfahren, Jedoch wird vom EurzachlLeßen der zweiten Sekundärwicklung bis zum Nulldurchgang der Netzwechselspannung ein Großteil der Elektroenergie in Abwärme umgewandelt. Dieses Verfahren ist an einen entsprechenden Schweißtransformator mit zwei Sekundärwicklungen gebunden, wodurch eine Anwendung an torhandenen Schweißmaschinen nicht möglich ist.A method for more precise energy metering is described in DE-OS 2322748 described. Here, after reaching the welding zone, the total energy to be supplied the supply of further energy until the zero passage of the one which is just causing the weld Period drastically reduced by adding a second secondary winding to the welding transformer is short-circuited by means of a thyristor. This method allows one more precise energy supply to the welding point than the previously mentioned method, however is from the second secondary winding until the zero crossing of the mains alternating voltage a large part of the electrical energy is converted into waste heat. This procedure is on a corresponding welding transformer tied with two secondary windings, which means that it cannot be used on tor-hand welding machines.
Mit den geschilderten Verfahren ist es nicht oder nur annähernd möglich, einer Schweißstelle in einer bestimmten Zeit eine exakte Energiemenge zuzuführen.With the procedures outlined, it is not or only approximately possible, to supply an exact amount of energy to a welding point in a certain time.
Da die Forderung nach immer höherer Schweißgüte besteht, ist es notwendig, die Energiezuiuhr zur Schweißstelle quantitativ und zeitlich exakt dosieren zu können.Since there is a demand for ever higher welding quality, it is necessary to dose the energy supply to the welding point quantitatively and precisely in terms of time can.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Steueranordnung zum Steuern der elektrischen Arbeit beim Widerstandsschweißen zu schaffen, mit denen es möglich ist, gleichmäßige und reproduzierbare Schweißverbindungen sowie eine gegenüber bekannten Verfahren erhöhte Schweißsicherheit zu realisieren.The aim of the invention is to provide a method and a control arrangement to control the electrical work in resistance welding with which to create it is possible to have uniform and reproducible welded joints as well to realize increased welding reliability compared to known methods.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Steueranordnung zum Steuern der elektrischen Arbeit beim Widerstandsschweißen zu schaffen, die es ermöglichen, der Schweiß stelle während Jeder Netzhalbperiode eine, einem Sollwert entsprechende, definierte Energie menge zuzuführen, was bisher bekannte Lösungen nicht exakt termochten, da die technischen Voraussetzungen fehlten.The invention is based on the object of a method and a control arrangement to control the electrical work in resistance welding to create the it enable the welding point to have a setpoint value during each network half-cycle corresponding, defined amount of energy to supply what previously known solutions did not finish exactly because the technical prerequisites were lacking.
Erfindungsgeniäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß innerhalb einer Netzhalbperiode die Energiezufuhr zur Schweißstelle eingeschaltet und nach Erreichen eines bestimmten, einem Sollwert entsprechenden Arbeitsintegrades innerhalb derselben Halbperiode abgeschaltet wird, so daß genau die für die Schweißung in der jeweiligen Halbperiode notwendige Energie zugefilhrt wird.According to the invention, the object is achieved in that within a The power supply to the welding point is switched on and after it has been reached of a certain degree of work within the same, corresponding to a target value Half-period is switched off, so that exactly the one for the welding in the respective Half-period necessary energy is supplied.
Innerhalb eines Schweißtorganges kann die zuzuhührende Energiemenge von Halbperiode zu Halbperiode variabel sein.The amount of energy to be supplied can be used within a welding gate be variable from half-period to half-period.
Die Erfassung des der Schweißstelle zugeflossenen Arbeitsintegrales U. I . dt erfolgt in an sich bekannter Weise durch Messung der in der Schweißstelle umgesetzten Leistung, die gegebenenfalls aus der Differenz ton Gesanitleistung und Verlustleistung über Nebenschlüsse ermittelt wird und deren Integration über die Zeit.The recording of the work integral that has flowed to the welding point U. I. dt takes place in a manner known per se by measuring the in the weld implemented service, which may be made up of the difference ton health service and Power loss is determined via shunts and their integration via the Time.
Das so gewonnene Arbeitsintegral dient als Kriterium der Abschaltung der Zufuhr weiterer elektrischer Energie.The work integral obtained in this way serves as a criterion for the shutdown the supply of further electrical energy.
Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß in Abhängigkeit von der jeweiligen Netzhalbperiode eines Schweißvorganges ein, der zuzuführenden Energiemenge entsprechender Sollwert bereitgestellt wird. Dieser Sollwert wird mit dem Arbeitsintegral der betreffenden Halbperiode verglichen. Erreicht das Arbeizsintegral die Größe des Sollwertes, erfolgt die Abschaltung der Energiezufuhr auf der Primärseite des Schweißtransfonnators mittels sogenannter abschaltbarer iyristoren, der im Thyristorsteller jeweils gezündete Thyristor wird gelöscht.According to the invention this is done in that, depending on the the respective network half-cycle of a welding process, the amount of energy to be supplied corresponding setpoint is provided. This setpoint is combined with the work integral of the relevant half-period. If the working integral reaches the size of the setpoint, the energy supply is switched off on the primary side of the Welding transformer by means of so-called disconnectable iyristors in the thyristor controller each triggered thyristor is extinguished.
Das Einschalten der Energiezufuhr zur Schweißstelle erfolgt innerhalb einer Netzhalbperiode durch Zünden des jeweils in Durchlaßrichtung gepolten abschaltbaren Thyristors des Tyristorstellers, spätestens aber zu einem solchen Zeitpunkt, daß im verbleibenden Teil der angeschnittenen Netzhalbperiode noch mindestens die dea Sollwert der jeweiligen Halbperiode entsprechende Energiemenge der Schweißstelle zugeführt werden kann.The energy supply to the welding point is switched on within a mains half cycle can be switched off by igniting the polarized in the forward direction Thyristor of the thyristor controller, but at the latest at such a point in time that in the remaining part of the grid half-period, at least the dea Amount of energy of the welding point corresponding to the setpoint of the respective half-period can be fed.
Der Phasenanschnittwinkel kann unter Beachtung einer gesicherten Energiezufuhr für jede Halbperiode variabel sein und zwar für eine kleine zuzuführnnde Energiemenge ein großer Phasennnschnittwinkel und umgekehrt, so daß die Abschaltung der Energiezufuhr nach Erreichen des Sollwertes nahe dem Nuildurchgang der Netzspannung erfolgt. Dadurch wird erreicht, daß der Schweißtransformator in einem Bereich geringer magnetischer Sättigung abgeschaltet wird.The phase control angle can be adjusted taking into account a secured energy supply be variable for each half-cycle for a small amount of energy to be supplied a large phase cutting angle and vice versa, so that the power supply is switched off takes place after reaching the setpoint close to zero crossing of the mains voltage. Through this it is achieved that the welding transformer is less magnetic in a region Saturation is turned off.
Der Phasennaschnittwinkel und der Sollwert der zuzug führenden Energie werden durch Versuchsschweißungen bestimmt.The phase cutting angle and the target value of the incoming energy are determined by test welds.
Die Steueranordnung kann analog und/oder digital arbeiten.The control arrangement can operate in an analog and / or digital manner.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt.The invention is illustrated using an exemplary embodiment.
Figur 1 zeigt eine Steueranordnung zur Realisierung des Verfahrens und Figur 2 zeigt einen entsprechend gesteuerten Schweißstrom.FIG. 1 shows a control arrangement for implementing the method and FIG. 2 shows a correspondingly controlled welding current.
Es existiert ein Schweißstromhalbperiodenzähler 1, der die für einen Sohweißvorgang notwendige Anzahl ton Ealbperioden zählt und entsprechend der Jeweiligen Halbperiode elektrische Signale abgibt, in deren Abhängigkeit ein Sollwertgeber 2 den Sollwert der zuzuführenden Energie für die betreffende Halbperiode in Porm elektrischer Signale an einen Trigger 3 gibt. Der Trigger 3 benutzt diese, dem Sollwert entsprechenden elektrischen Signale als Schaltschwelle für die von einem Meßsystem 7 kommenden, dem Arbeit sintegral entsprechenden elektrischen Signale. Erreicht das Arbeitsintegral die Größe des Sollwertes, erzeugt der Trigger 3 einen elektrischen Impuls, mit dem der in einem Thyristorsteller 5 entsprechend der jeweiligen Halbwelle in Durchlaßrichtung gepolte und gezündete, abschaltbare 9!hyristor gelöscht wird und somit der Energiefluß vom Netz zu einem Sohweißtranstormator 6 unterbrochen wird, Eine Zündstufe 4 sorgt für die Zündung des im IhY-ristorstellers 5 jeweils in Durchlaßrichtung gepolten Thyristor. Der Schweißstromhalbperiodenzähler 1 erzeugt entsprechend der jeweiligen Halbperiode elektrische Signale, in deren Abhängigkeit die Zundstufe 4 den Phasenanschnittwinkel für die betreffende Halbperiode vorgibt.There is a welding current half-cycle counter 1, which for one The welding process counts the necessary number of ton periods and depends on the respective Half-cycle emits electrical signals, depending on which a setpoint generator 2 the setpoint of the energy to be supplied for the relevant half-period in Porm electrical signals to a trigger 3. Trigger 3 uses this, the setpoint corresponding electrical signals as a switching threshold for that of a measuring system 7 coming electrical signals corresponding to the work sintegrally. Achieved the working integral the size of the setpoint, the trigger 3 generates an electrical one Pulse with which the in a thyristor controller 5 corresponding to the respective half-wave In the forward direction polarized and ignited, disconnectable 9! hyristor is extinguished and thus the flow of energy from the network to a Sohweißtranstormator 6 interrupted is, An ignition stage 4 ensures the ignition of the IhY-ristorstellers 5 in each case forward polarized thyristor. The welding current half-cycle counter 1 generates electrical signals corresponding to the respective half-period, depending on their dependence the Zundstufe 4 specifies the phase control angle for the relevant half cycle.
Der Phasenanschnittwinkel darf nur so groß sein, daß eine Energie zufuhr entsprechend dem Sollwert gewährleistet ist, An dem in Figur 2 gezeigten Schweißstrom ist zu sehen, daß für verschiedene zuzuführende Energiemengen verschiedene Phasenanschnittwinkel so gewählt werden, daß die Abschaltung des Schweißstromes nahe dem Nulldurchgang erfolgt.The phase control angle may only be so large that one energy supply is guaranteed according to the target value, At the one in figure 2 it can be seen that for different amounts of energy to be supplied different phase control angles can be selected so that the welding current is switched off takes place near the zero crossing.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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