DE530061C - Schweissbegrenzer fuer eine Erhitzungsmaschine mit einer durch Stufenschalter regelbaren Primaerwicklung des Schweisstransformators - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AW
20. JULI 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE

5 74604 VIIIb121h¹ Fag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: g. Juli

Siemens-Schuckertwerke Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

Primärwicklung des Schweißtransformators

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Mai 1926 ab

Zur Überwachung des Betriebes von elektrischen Widerstandschweißmaschinen verwendet man Geräte, die am Ende einer Schweißung dem Arbeiter ein Zeichen geben, um die Maschine abzuschalten oder diese Abschaltung selbsttätig herbeiführen. Diese Geräte, die gewöhnlich als Schweißbegrenzer oder Schweißkontroller bezeichnet werden, sind in verschiedenen Arten bekannt. Darunter

ίο findet sich auch eine Art, deren Angehörige man als Doppelmagnetschweißbegrenzer bezeichnen kann, weil ihr beweglicher Teil, der Anker, der Wirkung von zwei Magneten ausgesetzt ist. Entweder sind es zwei Elektromagnete, deren Eisenkerne auch miteinander verbunden sein können, oder ein Elektromagnet und ein Dauermagnet.

Es ist auch bekannt, bei einem, solchen Gerät die beiden Magnete gegeneinander wirken zu lassen. In einem Falle geschieht dies in der Weise, daß die Geschwindigkeit der Bewegung des Ankers, die der erste Magnet hervorruft, durch den zweiten Magneten verlangsamt wird, mit der Folge, daß die Laufzeit des Ankers aus seiner Ruhelage in seine Wirkimgslage auf ein gewisses Maß gebracht wird. Diese vergrößerte Laufzeit wird dann durch Änderung der Anfangslage des Ankers, durch Änderung der Stärke eines Magneten oder beider Magnete oder durch gleichwertige Maßnahmen geregelt und so den verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine angepaßt.

Während in diesem Falle der Doppelmagnetschweißbegrenzer seinem Wesen nach ein Laufwerk mit Triebmagnet und Dämpfmagnet ist, ist er in einem anderen Falle dem Wesen nach ein Differentialhubmagnet. Die beiden Elektromagnete mit verbundenen Eisenkernen und gegeneinander gerichteten magnetomotorischen Kräften lassen den gemeinsamen Anker los, wenn der Schweißstrom, der den einen Elektromagneten erregt und die Elektrodenspannung, die den anderen Elektromagneten erregt, die Werte annehmen, die der richtig vollzogenen Schweißung entsprechen.

Es ist auch ein Doppelmagnetschweißbegrenzer bekannt, der im Gegensatz zu dem eben gekennzeichneten Laufwerk und Differentialmibmagnet als Spannungswaage bezeichnet werden kann. Seine Eigentümlichkeit besteht darin, daß auf einen beweglichen Anker, der am besten, auch äußerlich einem Waagebalken ähnlich,, um eine Mittelachse drehbar und mit den Enden über den Elektromagnetpolen spielend angeordnet wird, zwei Spannungswicklungen in entgegengesetztem

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Rudolf Förster in Nürnberg.

Jl

Sinn einwirken. Die erste dieser Wicklungen wird durch die Elektrodenspannung erregt, die zweite, durch die Spannung des Netzes, aus dem der-Schweißtransformator gespeist wird. Das Spiel des Ankers ist eng begrenzt. Sein Ausschlagen im Wirkungssinn der Elektrodenspannungswicklung ist durch einen Anschlag verhindert. Für den Ausschlag im entgegengesetzten Sinn braucht nur so viel ίο Spiel vorhanden zu sein, als nötig ist, um die Kontakte eines Steuerschalters für das Schütz im Primärstromkreis des Schweißtransformators voneinander zu trennen. Die Kräfte der beiden Spannungswicklungen sind ^so gegeneinander abgeglichen, daß die bei Beginn der Schweißung überwiegende Kraft der Elektrodenspannungswicklung am Ende der Schweißung die Kraft der anderen Spannungswicklung unterschreitet und dadurch den Ausschlag der Waage, der den Steuerschalter öffnet, eintreten läßt.

Der Schweißbegrenzer, der den Gegenstand der Erfindung bildet, ist eine Spannungswaage, die sich von der eben gekennzeichneten bekannten Vorrichtung grundsätzlich dadurch unterscheidet, daß die zweite Spannungswicklung, die bei der bekannten Vorrichtung an der Netzspannung des Schweißtransformators liegt, durch eine Spannung erregt wird, die der elektromotorischen Kraft des mit einem Stufenschalter im Primärkreis ausgerüsteten Schweißtransformators wenigstens annähernd proportional ist. Die erste Spannungswicklung liegt, wie bei der bekannten Vorrichtung, an der Elektrodenspannung. Die Anordnung bietet den Vorteil, daß sich die Spannungswaage in ihrem Verhalten selbsttätig der Veränderung der Betriebsverhältnisse durch Verstellung des Stufenschalters anpaßt, so daß das Nachjustieren der Spannungswaage, das sonst bei Verstellung des Stufenschalters notwendig wäre, entweder ganz fortfällt oder jedenfalls nur viel seltener auszuführen ist. Unter Elektrodenspannung ist verstanden die Spannung zwischen irgendeinem Punkte der einen Elektrode oder ihres Halters und irgendeinem Punkte der anderen Elektrode oder ihres Halters. In einem Grenzfall ist die Elektrodenspannung die Schweißspannung, die zwischen den das Werkstück berührenden Elektrodenendten auftritt. Die Spannungsabfälle in den Elektroden sind so klein, daß alle Elektrodenspannungen als mit der Schweißspannung in der Größe und dem zeitlichen Verlauf übereinstimmend angesehen werden können.

Als Spannungen, die der elektromagnetischen Kraft des Schweißtransformators wenigstens ungefähr proportional sind, kommen vor allem in Betracht

1. die Spannung einer besonderen Sekundärwicklung auf dem Eisenkern des Schweißtransformators,

2. die Spannung zwischen den Enden der kupfernen Sekundärwicklung des Schweißtransformators oder zwischen Punkten der (die Elektroden tragenden) Schweißarme, die den Verbindungsstellen dieser Arme mit den Enden der kupfernen Sekundärwicklung naheliegen,

3. die Spannung eines bestimmten Teiles der Primärwicklung oder auch der ganzen Primärwicklung, abgenommen an Punkten, die vom Netz aus gerechnet hinter dem Stufenschalter liegen.

Die unter 1. genannte Spannung ist ein genaues Maß der elektromotorischen Kraft des Schweißtransformators. Die unter 2. und 3. genannten Spannungen können dafür genommen werden, weil die Spannungsabfälle in der kupfernen Sekundärwicklung und in der Primärwicklung des Schweißtransformators vernachlässigbar klein sind. Ein hier in Betracht zu ziehender Spannungsabfall tritt nur in den Schweißarmen der Maschine auf. Den verschiedenen Stärken der Werkstücke wird die elektromotorische Kraft des Transformators mittels des Stufenschalters im Primärkreis angepaßt. Die genannten, für die Erregung der zweiten Wicklung der Spannungswaage verwendbaren Spannungen bleiben der elektromotorischen Kraft des Schweißtransformators wenigstens angenähert proportional, wenn sich die Betriebsbedingungen der Maschine durch Verstellung des Stufenschalters oder durch Spannungsschwankungen der Stromquelle, aus der die Maschine gespeist wird, verändern.

Zur näheren Erläuterung ist auf der Zeichnung in Albb. 1 das Schema einer Schweißmaschine mit einem gemäß der Erfindung ausgeführten Schweißbegrenzer dargestellt, in Abb-. 2 eine Abänderung des Schweißbegrenzers von Abb. 1

ι ist der Eisenkern des Schweißtransformators, 2 seine Primärwicklung, 3 die Sekundärwicklung. Das eine Ende 4 der Primärwicklung ist durch die Speiseleitung 5 unmittelbar an die Netzleitung 6 angeschlossen, uo Am anderen Ende ist die Wicklung mit Anzapfungen versehen und an beispielsweise vier Kontakte 7, 8, 9, 10 eines Stufenschalters mit dem Schalthebel n angeschlossen. Der Schalthebel ist durch eine Speiseleitung n₅ 12, in die das Schütz 13 eingebaut ist, an die zweite Netzleitung 14 angeschlossen.

Die Sekundärwicklung.3 ist mit dem einen Ende 15 an den oberen Schweißarm 16 angeschlossen, in der Nähe seiner Drehachse 17. Das zweite Ende 18 der Wicklung ist mit der Fußplatte 19 des unteren Schweißarmes 20

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verbunden. Die Schweißarme tragen an ihren vorderen Enden die Elektrodenhalter 21, 22 mit den Elektroden 23, 24, zwischen denen das beispielsweise aus zwei aufeinandergelegten Blechen bestehende Werkstück 25 eingeklemmt ist. Der Schweißarm 16 wird durch einen nicht gezeichnetem Fußhebel bewegt mittels der Stange 26, die am hinteren Ende des Schweißarmes durch eine Pufferfeder 27 angreift.

Der Schweißbegrenzer besteht aus dem dreiscbenkeligen geblätterten Eisenkern 28 mit den Erregerspulen 29, 30 auf den äußeren Schenkeln und dem waagbalkenartigen Anker 31 mit der Zunge 32. Der Anker ist bei 33 an dem Gerüstteil 34 gelagert, der auch den Magneten 28 und zwei Stellschrauben 35, 36 trägt, zwischen denen das Ende der Ankerzunge 32 spielt. Die Wicklung 29 ist an die das Werkstück 25 berührenden Enden der Elektroden 23, 24 angeschlossen; sie wird also von der Schweißspannung erregt. Die Wicklung 30 ist an eine besondere Sekundärwicklung 37 ^auf dem Eisenkern 1 des Schweißtransformators angeschlossen. Sie wird darum von einer Spannung erregt, die der elektromotorischen Kraft des Transformators genau proportional ist.

Die Ankerzunge 32 wird durch eine schwache Feder 38 gegen den Kontakt 39 gezogen, der am inneren Ende der Schraube 35 sitzt und vom Körper der Schraube durch ein Zwischenstück 40 isoliert ist. Der Kontakt 39 ist durch eine Leitung 41 an die Speiseleitung 12 angeschlossen. Der Anker 31 ist durch eine Leitung 42 über die Wicklung 43 des Schützes 13, die Leitung 44 und den Schalter 45 an die andere Speiseleitung 5 angeschlossen. Der Schalter 45 ist in der Schließstellung gezeichnet, die er bei Hebung der Stange 26 durch die Einwirkung der Knagge 46 auf den Arm 47 annimmt und unter Wirkung der Feder 48 zu verlassen strebt.

Zur Erklärung der Wirkungsweise sei zunächst hervorgehoben, daß Abb. r den Zustand der Maschine bei Beginn der Schweißung darstellt. Vorher ist durch Hebung der Stange 26 das Werkstück zwischen die Elektroden eingeklemmt, dabei der Schalter 45 und durch das Schütz 13 auch der Primärstromkreis der Maschine geschlossen worden. Die Ankerzunge 32 lag schon bei Stromlosigkeit der Maschine an dem Kontakt 39 und hielt dadurch an ihrer Stelle den Erregerstromkreis des Schützes 13 geschlossen und ermöglichte so die Schließung des Maschinenstromkreises durch Schließung des Schalters 45. Der Anker des Schweißbegrenzers behält diese Lage bis zum Ende der Schweißung bei, weil die Kräfte der Spulen 29 und 30 so abgeglichen sind, daß die Kraft der Spule 29 die der Spule 30 zuerst überwiegt. Nähert sich aber die Schweißung ihrem Ende, so geht die Kraft der Spule 29 zurück, weil die Schweißspannung sinkt. Die Spannung der Spule 37 'dagegen und damit di,e Kraft der Wicklung 30 bleibt im wesentlichen unverändert. In dem Augenblick, da die Schweißung richtig vollzogen ist, unterschreitet die Kraft der Spule 29 die Gegenkraft der Spule 30. Nun schlägt der Anker 31 aus, die Zunge 32 entfernt sich vom Kontakt 39 und legt sich an die Stellschraube 36. Dabei wird die Spule 43 des Schützes 13 stromlos, und das Schütz, unterbricht den Primärkreis der Maschine.

Wird zur Bearbeitung eines stärkeren Werkstückes der Hebel 11 des Stufenschalters auf einen anderen Kontakt, beispielsweise den- Kontakt 10, gestellt, so steigt die elektromotorische Kraft des Transformators und ihr entsprechend die Spannung der Spule 37 und die Kraft der Spule 30. In demselben Verhältnis steigt aber auch die Schweißspannung am Ende der Schweißung, und darum tritt der Schweißbegrenzer wieder bei richtig vollzogener Schweißung in Tätigkeit, ohne daß dafür eine Nach justierung des Gerätes erforderlich wäre. Das gleiche gilt, wenn während einer Schweißung oder von einer Schweiß'Ung zur anderen die Netzspannung sich ändert. Es genügt darum, das Gerät einmal richtig einzustellen, wobei regelbare Vorwiderstände 49, 50 der Wicklungen 29, 30 mitverwendet werden können, um, wenn nicht den ganzen, so doch den größten Teil des Bereiches der vorkommenden Betriebsbedingungen zu beherrschen.

Die Zuleitungen zur Wicklung 29 können auch an andere Punkte der Elektroden 23, 24 oder an Punkte der Elektrodenhalter, beispielsweise die Punkte 51 und 52, angeschlossen werden. Zur Erregung der Wicklung 30 könnte auch die Spannung zwisehen den Punkten 53 und 54 der Schweißarme 16, 20 verwendet werden, die den Enden 15 und 18 der kupfernen Sekundärwicklung 3 naheliegen, ferner die Spannung zwischen irgendeinem Paar der Punkte 4, 7, 8, 9, 10 no an der Primärwicklung 2.

Bei der Ausführung des Schweißbegrenzers nach Abb. 2 ist der Magnetkern mit der Spule 30 von Abb. 1 durch einen eisernen Fortsatz 55 des Eisenkernes 1 des Schweißtransformators ersetzt. Er wirkt auf den Anker 31 mit einem Streufeld, dessen Stärke der elektromotorischen Kraft des Schweißtransformators wenigstens ungefähr proportional ist. Die Elektrodenspannungswicklung 29 hat einen stabförmigen Eisenkern 56; er ist an dem Gerüstteil 34 aus unmagnetischem

Metall befestigt, das an dem Magnetfortsatz gelagert ist

Bei der Anordnung nach Abb. ι kann es vorkommen,, daß . der Schweißtransformator durch die Spule 43 erneut eingeschaltet wird, dann nämlich, wenn d'er Arbeiter' den Fußhebel, der mittels der Stange 26 den Schalter steuert, nicht losläßt, ehe der Schaltarm der Spannungswaage unter dem Zug der Feder 38 wieder an den Kontakt 39 zurückkehrt. Die Anordnung läßt sich aber mit bekannten schalttechnischen Mitteln leicht so abändern, daß dies vermieden wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Schweißbegrenzer für eine Erhitzungsmaschine mit einer durch Stufenschalter regelbaren Primärwicklung des Schweißtransformators,, bestehend aus einer Spannungswaage mit zwei Wicklungen, von denen die erste durch die Elektrodenspannung, ,die zweite durch eine der elektromotorischen Kraft des Schweißtransformators wenigstens ungefähr proportionale Spannung erregt wird, mit einem Widerlager, das den Ausschlag der Waage im Wirkungssinn der Elektrodenspannungswicklung verhindert und mit solcher Abgleichung der Kräfte der beiden Wicklungen, daß die bei Beginn der Schweißung überwiegende Kraft der Elektrodenspannungswiclclung am Ende der Schweißung die Kraft der anderen Wicklung unterschreitet und dadurch einen Ausschlag der Waage zustande kommen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erregung der zweiten Wicklung (30) der Spannungswaage dienende Spannung am Schweißtransformator (1) vom Netz aus gesehen hinter dem Stufenschalter in an sich bekannter Weise von allen Primärwindungen oder einem festen Teil der Primärwindungen, von einer besonderen Sekundärwicklung, von den Enden der Arbeitssekundärwicklung oder von nahe bei ihnen liegenden Punkten der Schweißarme abgenommen wird.
2. 2. Schweißbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Spannungswaage auf den äußeren Schenkeln eines dreischenkeligen Kernes angeordnet und der Anker 3 Is Waagebalken mit einem vor dem Pol des mittleren Schenkels angeordneten Lager ausgeführt ist.
3. 3. Abänderung des Schweißbegrenzers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet, dessen Wicklung von einer zur elektromotorischen Kraft des Schweißtransformators wenigstens ungefähr proportionalen Spannung erregt wird, ersetzt ist durch einen Fortsatz des Eisenkerns des Schweißtransformators, der durch ein der elektromotorischen Kraft des Schweißtransformators wenigstens ungefähr proportionales Streufeld auf den Anker der Waage einwirkt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen