DE4436824C1

DE4436824C1 - Safety circuit for rivet welding gun

Info

Publication number: DE4436824C1
Application number: DE19944436824
Authority: DE
Inventors: Erwin Mayr; Jun Heinz Soyer
Original assignee: BOLZENSCHWEISTECHNIK HEINZ SOY
Current assignee: BOLZENSCHWEISTECHNIK HEINZ SOY
Priority date: 1994-05-01
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2014-10-15

Abstract

The safety circuit uses a load resistance (20) connected across the output lines of a charge regulating circuit (10'), supplied from the network voltage and a parallel monitoring stage (21'), for activating a safety relay (22) for disconnecting the mains supply. A capacitor battery (14) with a capacitance of up to 135 mF is connected across the output of the charge regulating circuit, which provides a voltage of up to 300 V. A thyristor is inserted in the positive output line of the charge regulating circuit, with the load resistance connected across the lines after the latter, in parallel with a free-running diode (15).

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung für Bol zenschweißpistolen zum Kontakt- oder Spaltschweißen von Bolzen u.ä. nach Patentschrift DE 44 15 145 C1.The invention relates to a safety circuit for Bol z welding guns for contact or gap welding of studs etc. according to patent specification DE 44 15 145 C1.

Aus DE-OS 21 17 996 ist eine Sicherheitsschaltung für ein Kon densator-Entladungs-Bolzenschweißgerät bekannt, bei welcher eine mit Netzspannung versorgte Laderegelschaltung vorgesehen ist, der eine Kondensatorbatterie nachgeordnet ist. Nach einem Thyristor, welcher mit dem positive Spannung führenden Ausgang der Laderegelschaltung verbunden ist, ist zwischen den Schweißleitungen ein Widerstand vorgesehen, der eine Hilfslast zur Ableitung eines regulären Reststroms durch den Thyristor bildet, wenn sich letzterer in nichtleitendem Zustand befin det. Hierdurch ist der Aufbau einer Spannung zwischen den Schweißelektroden infolge des Leckstroms des Thyristors ver hindert. Der Widerstand ist somit lediglich zur Spannungsbe grenzung vorgesehen. From DE-OS 21 17 996 a safety circuit for a Kon capacitor discharge stud welding device known in which a charge control circuit supplied with mains voltage is provided which is followed by a capacitor bank. After one Thyristor, which with the positive voltage leading output the charge control circuit is connected between the A resistance is provided to welding lines, which is an auxiliary load to derive a regular residual current through the thyristor forms when the latter is in a non-conductive state det. This creates a tension between the Welding electrodes due to the leakage current of the thyristor ver prevents. The resistance is therefore only for voltage limit provided.

Wegen der in der Patentschrift DE 44 15 145 C1 geschilderten Schwierigkeiten, welche bei den bisher verwendeten Sicher heitsschaltungen auftreten, und welche durch die in der Pa tentschrift DE 44 15 145 C1 angegebene Schaltungsanordnung be seitigt sind, beträgt die von einer Laderegelschaltung abgege bene Spannung etwa 200 V, die um etwa 10 bis 15% kurzzeitig überschritten, d. h. auf etwa 230 V erhöht werden kann.Because of that described in the patent DE 44 15 145 C1 Difficulties with the previously used safe circuits occur, and which by the in Pa tentschrift DE 44 15 145 C1 specified circuit arrangement be are sides, the amount of a charge control circuit Flat voltage about 200 V, which is short-term by about 10 to 15% exceeded, d. H. can be increased to about 230 V.

Untersuchungen und Versuchsreihen der Anmelderin haben jedoch gezeigt, daß noch erheblich bessere Schweißergebnisse erzielt werden, wenn eine höhere Schweißspannung verwendet wird.However, investigations and series of tests by the applicant have shown that even better welding results achieved if a higher welding voltage is used.

Daher soll eine Sicherheitsschaltung für Bolzenschweißpistolen u. a. nach der Patentschrift DE 44 15 145 C1 dahingehend ver bessert werden, daß zuverlässig und sicher innerhalb einer ge nau festgelegten, eng bemessenen Zeitspanne nach Auslösen bzw. Zünden einer Bolzenschweißpistole eine angelegte Hochspannung vernichtet bzw. unter den vorgeschriebenen Höchstwert gesenkt wird. Gemäß der Erfindung ist dies bei der Sicherheitsschal tung für Bolzenschweißpistolen nach der Patentschrift DE 44 15 145 C1 durch die Merkmale im Patentanspruch erreicht.Therefore, a safety circuit for stud welding guns u. a. according to patent DE 44 15 145 C1 ver be improved that reliably and safely within a ge Precisely defined, narrowly dimensioned period of time after triggering or Ignition of a stud welding gun an applied high voltage destroyed or reduced below the prescribed maximum value becomes. According to the invention, this is the safety scarf device for stud welding guns according to the patent specification DE 44 15 145 C1 achieved by the features in the claim.

Bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung ist unmittelbar nach einem Thyristor zwischen den Ausgängen einer Laderege lungsschaltung bzw. zwischen den mit deren Ausgängen verbunde nen Leitungen eine Bürde in Form eines Lastwiderstands ge schaltet, der entsprechend der Kapazität einer vorgesehenen Kondensator-Batterie von bis zu 135 mF etwa in der Größenord nung zwischen zwei und sechs Ohm liegt.In the safety circuit according to the invention is immediate for a thyristor between the outputs of a charge regulator circuit or between those connected to their outputs a load in the form of a load resistor switches that according to the capacity of a designated Capacitor battery of up to 135 mF approximately in the order of magnitude voltage is between two and six ohms.

Parallel zu der Bürde ist eine Überwachungselektronik geschal tet, welche so ausgelegt ist, daß bei Nichteinhalten bestimm ter vorgegebener Parameter, - insbesondere während der vom Ge setzgeber vorgeschriebenen Zeit von 0,2 s - eine angelegte Hochspannung von bis zu 300 V, zumindest auf eine Spannung von 100 V oder darunter abgefallen sein muß, - bei der erfindungs gemäßen Sicherheitsschaltung durch die Überwachungselektronik ein Sicherheitsrelais aktiviert wird, durch welches dann die an die Laderegelungsschaltung angelegte Netzschaltung abge schaltet wird.Monitoring electronics are installed parallel to the burden tet, which is designed so that in the event of non-compliance ter predetermined parameters, - especially during the Ge legislator prescribed time of 0.2 s - an applied High voltage of up to 300 V, at least to a voltage of 100 V or below must have dropped - in the Invention appropriate safety circuit by the monitoring electronics a safety relay is activated, through which the network circuit applied to the charge control circuit is switched.

Bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung ist somit die als Lastwiderstand ausgelegte Bürde das ausschlaggebende Si cherheitselement, das von der Überwachungselektronik hinsicht lich seines Widerstandswerts und auch hinsichtlich Temperatur überwacht wird, da sich bei einer verhältnismäßig schnellen Zündfolge die Bürde schnell erwärmen kann, da hohe Ströme über die Bürde fließen, was zu einem schnellen Temperaturanstieg führt.In the safety circuit according to the invention, the load designed as load resistance is the decisive Si Security element that is considered by the monitoring electronics Lich its resistance value and also in terms of temperature is monitored because at a relatively fast Firing order can quickly heat up the burden because of high currents the burden flow, causing a rapid rise in temperature leads.

Bei irgendeiner Unregelmäßigkeit in der Sicherheitsschaltung oder auch im Falle eines Fehlers an der Bürde, beispielsweise eines Bruches, wird daher die Spannung über die Bürde inner halb der vorgeschriebenen Zeit auf den vorgeschriebenen Wert von mindestens 100 V abgesenkt; gleichzeitig wird die gesamte Bolzenschweißpistole abgeschaltet. Die für die Sicherheit ver antwortliche Schaltung überwacht sich insbesondere mit Hilfe der Überwachungselektronik ständig selbst, ohne daß hierfür ein besonders großer elektronischer Aufwand erforderlich ist.With any irregularity in the safety circuit or also in the event of an error in the burden, for example of a break, the tension over the burden becomes internal half the prescribed time to the prescribed value lowered from at least 100 V; at the same time the whole Stud welding gun switched off. The ver for security Responsible circuit monitors itself in particular with the help the surveillance electronics constantly themselves, without this a particularly large amount of electronic effort is required.

Mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung ist somit eine ausgesprochen einfache und zuverlässige Überwachung gewährlei stet, die darüber hinaus noch den weiteren Vorteil besitzt, daß sich die Sicherheitsschaltung selbst überwacht, ohne daß hierzu ein nennenswerter elektronischer Aufwand erforderlich ist.With the safety circuit according to the invention is therefore a extremely simple and reliable monitoring steadily, which also has the further advantage that the safety circuit monitors itself without this requires considerable electronic effort is.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anlie gende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform in Form eines Blockschaltbilds im einzelnen erläutert.The invention is described below with reference to the app ing drawing based on a preferred embodiment in Form of a block diagram explained in detail.

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, wird eine Laderegelungs schaltung 10′ über einen geöffnet dargestellten Schalter 23 mit Netzspannung versorgt. Zwischen positivem und negativem Pol der Laderegelungsschaltung 10′ ist bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung eine Kondensatorbatterie 14′ mit einer Kapazität von bis zu 135 mF vorgesehen. Mit dem positiven Pol der Laderegelungs schaltung 10′ ist ein Thyristor 13′ verbunden. Ferner ist schematisch noch Grundmaterial 16 dargestellt, mit welchem die negative Spannung führende Ausgangsleitung der Laderegelungs schaltung 10′ verbunden ist, so daß das Grundmaterial 16 geer det ist.As can be seen from the drawing, a charge control circuit 10 'is supplied with mains voltage via a switch 23 shown open. Between the positive and negative pole of the charge control circuit 10 ', a capacitor bank 14 ' with a capacity of up to 135 mF is provided in the preferred embodiment of the safety circuit according to the invention. With the positive pole of the charge control circuit 10 ', a thyristor 13 ' is connected. Furthermore, base material 16 is schematically shown, with which the negative voltage-carrying output line of the charge control circuit 10 'is connected, so that the base material 16 is geer det.

Dem Thyristor 13′ ist eine Bürde in Form eines Lastwiderstands 20′ nachgeschaltet, dessen anderer Anschluß mit dem an den ne gativen Pol der Laderegelungsschaltung 10′ angeschlossenen Leitung verbunden ist. Zu der Bürde 20′ ist eine Freilaufdiode 15 parallel geschaltet. In Abhängigkeit von der Größe der Kon densatorbatterie 14′, die eine Kapazität von bis zu 135 mF ha ben kann, liegt dann der Widerstandswert der Bürde 20 in der Größenordnung von 2 bis 6 Ohm.The thyristor 13 'is a burden in the form of a load resistor 20 ' connected downstream, the other terminal of which is connected to the line connected to the negative pole of the charge control circuit 10 '. To the burden 20 ', a free-wheeling diode 15 is connected in parallel. Depending on the size of the capacitor bank 14 ', which can have a capacitance of up to 135 mF ha, the resistance value of the burden 20 is in the order of 2 to 6 ohms.

Ferner ist zu der Bürde in Form des Lastwiderstands 20′ eine Überwachungselektronik 21′ parallel geschaltet, deren durch einen Pfeil angedeuteter Steuerausgang mit einem Sicherheits relais 22 verbunden ist, durch das, wie durch einen nach oben weisenden Pfeil am Sicherheitsrelais 22 angedeutet ist, ein Netzschalter 23 betätigbar ist. Ferner ist mit dem Sicher heitsrelais 22 ein niederohmiger Widerstand 12′ verbunden.Furthermore, to the burden in the form of the load resistor 20 ', a monitoring electronics 21 ' is connected in parallel, the control output indicated by an arrow is connected to a safety relay 22 , by which, as indicated by an upward-pointing arrow on the safety relay 22 , a power switch 23 can be actuated. Furthermore, a low-resistance resistor 12 'is connected to the safety relay 22 '.

Mit Hilfe der zu der Bürde 20′ parallel geschalteten Überwa chungselektronik 21′ ist - ganz gleich, ob bewußt oder auf Grund eines Defektes u. a. ausgelöst bzw. gezündet worden ist - sichergestellt, daß die Spannung, die einen Höchstwert bis zu 300 V erreichen kann, in der gesetzlich vorgeschriebenen Zeit von 0,2 s auf oder unter eine Spannung von 100 V abgefallen. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung absolut sicher und zuverlässig mit Hilfe der Bürde in Form des Lastwi derstands 20′ erreicht.With the aid of the monitoring electronics 21 'connected in parallel to the burden 20 ' - regardless of whether it has been triggered or ignited due to a defect, among other things - it is ensured that the voltage, which can reach a maximum value of up to 300 V, dropped to or below a voltage of 100 V in the legally prescribed time of 0.2 s. This is absolutely safe and reliable with the help of the burden in the form of Lastwi resistance 20 'achieved in the safety circuit according to the invention.

Durch die parallel zu der Bürde 20′ geschaltete Überwachungs elektronik 21′ wird somit der Widerstandswert der Bürde 20, und/oder deren Temperatur überwacht, da sich bei einer schnel len Folge von Zündvorgängen wegen des über die Bürde 20′ flie ßenden Stroms diese verhältnismäßig schnell erwärmt.Through the parallel to the burden 20 'connected monitoring electronics 21 ' thus the resistance value of the burden 20 , and / or its temperature is monitored, since in a quick len sequence of ignition processes due to the current flowing over the burden 20 'this relatively quickly warmed up.

Da die Kapazität der Kondensatorbatterie 14′ auf bis zu 135 mF gesteigert worden ist, ist es bei dieser Sicherheitsschaltung besonders vorteilhaft, daß, wie vorstehend bereits hervorgeho ben, sie sich beständig selbst überwacht. Die mit dieser Si cherheitsschaltung erreichbaren Vorteile sind somit insbeson dere darauf zurückzuführen, daß gerade bei einer hohen Span nung von bis zu 300 V ein passives und nicht ein schaltendes Element verwendet wird und somit die bei schaltenden Elementen möglichen Fehlerquellen von vornherein ausgeschlossen sind.Since the capacitance of the capacitor bank 14 'has been increased up to 135 mF, it is particularly advantageous in this safety circuit that, as already pointed out above, it constantly monitors itself. The advantages that can be achieved with this safety circuit are thus to be attributed in particular to the fact that a passive and not a switching element is used, especially at a high voltage of up to 300 V, and thus the possible sources of error in switching elements are excluded from the outset.

Claims

Safety circuit for stud welding guns for contact or gap welding of bolts and the like, with a charge control circuit ( 10 ') supplied with mains voltage, a capacitor battery ( 14 ') is connected between the outputs, with a thyristor ( 13 '), which is connected to a positive voltage output of the charge control circuit ( 10 '), between the output lines of which a load resistor ( 20 ') is provided, to which a monitoring circuit ( 21 ') is connected in parallel which, if certain predetermined parameters are not observed, a safety relay ( 22 ,) is activated by means of which then the 'is turned off) voltage applied, and with a said thyristor (13' to the charge regulation circuit (10) downstream freewheeling diode (15), characterized in that the voltage at the output of the charge Reglungs circuit (10 ') is up to 300 V and the capacitor battery has a capacitance of 135 mF.