DE4445503C1 - Schaltungsanordnung zur Steuerung der Schweißtaktfolge bei einem Kondensatorschweißgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steu­ erung der Schweißtaktfolge bei einem Kondensatorschweißgerät, insbeson­ dere bei einem Bolzenschweißgerät.

Bolzenschweißgeräte arbeiten üblicherweise mit einem Lade­ kondensator, welcher über eine Spannungsversorgungsschaltung auf einen vorbestimmten Wert aufgeladen wird, woraufhin der Ladekondensator zur Durchführung des Schweißvorgangs über den zu verschweißenden Bolzen und einen leitenden Träger entladen wird. Dadurch wird der Bolzen mit diesem ver­ schweißt.

Da hierbei sehr hohe Ladeströme erforderlich sind, kann es innerhalb der Spannungsversorgungsschaltung zu einem star­ ken Betriebstemperaturanstieg kommen, der eine Zerstörung der Spannungsversorgungsschaltung und damit des Kondensatorschweißge­ räts zur Folge haben kann.

Aus diesem Grund ist bei bisher bekannten Geräten eine maxi­ male Schweißtaktfolge, d. h. eine maximale Anzahl von Schweißungen pro Minute, vorgegeben, welche eingehalten wer­ den muß, um kontinuierlich arbeiten zu können. Andernfalls schaltet das Gerät bei Überschreiten einer vorbestimmten Be­ triebstemperatur in der Spannungsversorgungsschaltung auto­ matisch ab und es muß eine gewisse Zeitspanne gewartet wer­ den, bis die Temperatur innerhalb der Spannungsversorgungs­ schaltung wieder auf einen zulässigen Wert gesunken ist, um weitere Schweißungen vornehmen zu können.

Aus der AT 375 289 ist eine Schutzschaltung zur Pulsstrom­ begrenzung für ein elektronisches Schweißgerät bekannt, wo­ bei als Stellglied für das Schweißstrom- und/oder die Schweißspannung ein geregeltes Schaltnetzgerät vorgesehen ist, welche primärseitig geregelt und mit Transistoren als Schalter ausgebildet ist. Da beim Auftreten einer zu hohen Sättigungsspannung und/oder eines zu hohen Kollektorstromes die Transistoren abgeschaltet werden, ist eine konstant hohe Schweißtaktfolge, wie bei Bolzenschweißgeräten erforderlich, nicht gewährleistet. Diese Stromsteuerschaltung ist für Schweißgeräte vorgesehen, aber nicht für Kondensatorschweiß­ geräte.

Aus DE 43 31 200 C1 und DE 35 08 465 A1 sind zwar Schal­ tungsanordnungen für Bolzenschweißgeräte bekannt, die aber sekundärgesteuerte Spannungsversorgungsschaltungen mit Ladekondensatoren besitzen, wodurch diese Geräte relativ schwer sind.

Aus der US 3 567 902 ist ein in einem Lichtbogenschweiß­ gerät zur Kühlung ein Lüfter vorgesehen, der über einen Kontrollwiderstand angesteuert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schal­ tungsanordnung zur Steuerung der Schweißtaktfolge bei einem Kondensatorschweißgerät anzugeben, die ein kontinuierliches Arbeiten gewährt.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Vorteil der Erfindung ist, daß der Schweißvorgang, d. h. das Verschweißen einer Vielzahl von Bolzen, nicht mehr unter­ brochen werden muß, da keine vollständige Abschaltung des Geräts erforderlich ist. Dies wird durch eine einfache Zeit­ steuerung des Ladevorgangs ermöglicht. Ab einer vorgegebenen Temperatur wird zur Vermeidung eines weiteren Anstiegs der Temperatur die Ladezeit des Ladekondensators erhöht, z. B. verdoppelt. Dadurch kann weitergearbeitet werden, wobei le­ diglich die Zeitfolge der Schweißvorgänge leicht erhöht wird.

In einer besonders einfachen Ausgestaltung kann diese Schal­ tungsanordnung ein primär getaktetes Schaltnetzteil aufwei­ sen, welches zum einen den Vorteil einer Gewichtsersparnis von bis zu 90% herkömmlicher Geräte wie auch den Vorteil von bis zu 40% weniger Leistungsbedarf mit sich bringt. Des weiteren wird die Verlustleistung gegenüber herkömmlichen Geraten um bis zu 80% reduziert.

Als Steuerung des Ladestroms kann vorteilhafterweise eine einfache Pulsstrombegrenzung vorgesehen sein. Die Erhöhung der Ladezeit des Ladekondensators kann dabei sowohl linear wie auch nichtlinear, z. B. logarithmisch, oder in vorwählba­ ren Abstufungen erfolgen.

Zur Ermittlung des Ladestroms kann vorteilhafterweise ein einfacher Stromwandler im Primärkreis des Schaltnetzteils vorgesehen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer einzigen Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Schweißtaktfolge für ein Kondensatorschweißgerät. Mit 2 und 3 sind Ver­ sorgungsspannungsanschlußklemmen und mit 1 eine Erdungs­ klemme bezeichnet. Ein Zweiweggleichrichter 4 ist wechsel­ spannungsseitig mit den Anschlußklemmen 2 und 3 verbunden. Der positive Ausgangspol des Gleichrichters 4 ist einer­ seits mit einem Glättungskondensator 5 und andererseits über die Laststrecke eines FET 8 mit einem Primäranschluß eines Hochfrequenzübertragers 11 verbunden. Der negative Ausgangspol des Gleichrichters 4 ist mit dem anderen An­ schluß des Glättungskondensators 5 sowie über eine Reihen­ schaltung aus einem Stromwandler 10 und der Laststrecke ei­ nes zweiten FET 9 mit dem anderen Primäranschluß des Hoch­ frequenzübertragers 11 verschaltet. Eine Steuerschaltung 7 ist vorgesehen, welche einerseits Eingangssignale vom Strom­ wandler 10 und von einer Temperaturüberwachungsschaltung 6 erhält und andererseits Ausgangssignale zur Ansteuerung der beiden FETs 8 und 9 sowie ein Ansteuersignal 17 für einen Lüfter erzeugt. Sekundärseitig ist der Hochfrequenzübertra­ ger 11 einerseits über eine Klemme 13 mit den ersten An­ schlüssen einer Vielzahl von den eigentlichen Ladekondensa­ tor bildenden parallelgeschalteten Kondensatoren 15, 16 . . . und andererseits über eine Diode 12 und eine weitere Klemme 14 mit den anderen Anschlüssen dieser Kondensatoren 15, 16 . . . verbunden.

Der eigentliche Ladestrom für den durch die parallel ge­ schalteten Kondensatoren 15 und 16 . . . gebildeten Ladekonden­ sator erfolgt durch das primärseitige Ansteuern der beiden Schalttransistoren 8 und 9 durch die Steuereinheit 7 auf, wie bei Schaltnetzteilen bekannter Weise.

Zur Erfassung des Ladestroms des Ladekondensators 15, 16 . . . wird primärseitig ein Stromwandler 10 verwendet und der ermittelte Strom der Steuerschaltung 7 zur weiteren Verarbei­ tung zugeführt. In der Figur ist des weiteren schematisch eine Temperaturüberwachungsschaltung 6 dargestellt, wobei der die Temperatur erfassende Sensor am Übertrager oder ei­ nem der beiden Schalttransistoren thermisch gekoppelt ange­ bracht sein kann. Selbstverständlich können auch mehrere Sensoren verwendet werden und diese entsprechend durch die Temperaturüberwachungsschaltung 6 ausgewertet werden. Diese überträgt dann z. B. ein entsprechendes Signal an die Steuer­ schaltung 7, welche die weitere Verarbeitung und Auswertung des Signals vornimmt.

Im Normalbetrieb, d. h. bei Unterschreiten einer vorbestimm­ ten Temperatur innerhalb der Schaltungsanordnung, wird die Schweißtaktfolge durch den maximal möglichen Ladestrom des Ladekondensators 15, 16 . . . und die dadurch bedingte Lade­ zeit vorgegeben. Hat der Ladekondensator 15, 16 . . . seine Sollspannung erreicht, so kann ein Bolzen verschweißt wer­ den.

Erhöht sich nach einer gewissen Zeit und einer gewissen An­ zahl von vorgenommenen Schweißungen die Temperatur inner­ halb der Schaltungsanordnung, so wird dies durch den Tempe­ ratursensor und die Temperaturüberwachungsschaltung 6 er­ faßt. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Temperaturwerts erniedrigt nun die Steuerschaltung 7 aufgrund des erhalte­ nen Temperaturwerts den Ladestrom des Ladekondensators 15, 16 . . . durch entsprechende Herabsetzung des Tastverhältnis­ ses der Schalttransistoren 8 und 9. Dadurch wird ein wei­ terer Anstieg der Temperatur vermieden.

Zusätzlich kann bereits bei z. B. einem niedrigeren Tempera­ turschwellwert über die Klemme 17 ein Aktivierungssignal für einen im Gehäuse der Schaltungsanordnung befindlichen Lüf­ ter (nicht dargestellt) erzeugt werden. Die weitere Reduzie­ rung der Schweißtaktfolge kann in Abhängigkeit des weiteren Temperaturverlaufs z. B. linear oder nichtlinear erfolgen. Ein vollständiger Stop der Schweißtaktfolge kann durch eine derartige Anordnung praktisch vermieden werden.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Schweißtaktfolge bei einem Kondensatorschweißgerät, insbesondere bei einem Bolzen­ schweißgerät, gekennzeichnet durch eine Spannungsversorgungsschaltung, welche einen Lade­ kondensator (15, 16) auflädt, mit einer Temperaturüber­ wachungsschaltung (6) sowie mit einer Ladestromsteuer­ schaltung (7, 8, 9, 11) zur Steuerung der Ladezeit für den Ladekondensator (15, 16), wobei die Ladestromsteuer­ schaltung (7, 8, 9, 11) bei Überschreiten einer vorbe­ stimmten Temperatur die Ladezeit für den Ladekondensa­ tor (15, 16) erhöht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgungsschaltung ein primär getaktetes Schaltnetzteil ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die primärseitige Steuerschaltung (7) des Schaltnetz­ teils eine Pulsstrombegrenzungsschaltung aufweist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lüfter zur Kühlung der Spannungsversorgungsschal­ tung vorgesehen ist, der bei Erreichen einer vorbestimm­ ten Temperatur aktiviert wird.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestromsteuerschaltung (7) die Ladezeit bei Über­ schreiten eines Temperaturschwellwerts linear erhöht.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestromsteuerschaltung (7) die Ladezeit bei Über­ schreiten eines Temperaturschwellwerts nichtlinear er­ höht.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromwandler (10) im Primärzweig des Schaltnetz­ teils vorgesehen ist, der den primärseitigen Ladestrom ermittelt.