DE644694C

DE644694C - Schalteinrichtung fuer Widerstandsschweiss- und Erwaermungsmaschinen o. dgl., insbesondere fuer Punktschweissmaschinen

Info

Publication number: DE644694C
Application number: DE1930644694D
Authority: DE
Inventors: Georg Hofmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1930-10-28
Filing date: 1930-10-28
Publication date: 1937-05-11

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AlW
U. MAI 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE 2920

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Oktober ig>30 ab

Es gibt eine große Anzahl von selbsttätigen Schalteinrichtungen für Widerstandsschweißmaschinen, insbesondere Punktschweißmaschinen, Schweißbegrenzer genannt, welche den Zweck verfolgen, nach beendeter Schweißung den Transformator der Schweißmaschine vom Netz zu trennen. Die verwendeten Auslöseapparate reagieren meist auf den Transformatorprimär- oder -sekundärstrom, und zwar mit oder ohne Zeitverzögerung.

Häufig sind diese Schweißbegrenzer als Magnete mit Klappanker ausgeführt. Sie besitzen den Nachteil, verhältnismäßig ungenau zu arbeiten und von Spannungsschwankungen im Netz abhängig zu sein. Bei falscher Einstellung der Transformatorstufe durch ungeübte Arbeitskräfte treten mit Sicherheit Fehlschweißungen auf.

Es ist auch schon bekannt, an Stelle von Magneten mit Klappanker wattmetrische Induktionszählerrelais als Schweißbegrenzer zu benutzen.

Aber auch derartige Schweißbegrenzer sind nicht frei von Mängeln. Versuche haben nämlich gezeigt, daß bei kurzen Schweißzeiten die benötigte elektrische Arbeit kleiner ist als bei langen Schweißzeiten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei kurzen Schweißzeiten eine viel geringere Wärmeabwanderung durch die wassergekühlten Elektroden, das Werkstück und Wärmestrahlung erfolgt als bei langen Schweißzeiten. Die Schweißzeit ist davon abhängig, welche Schweißleistung aufgewendet wird. Bei kleinen Schweißleistungen ist die Schweißzeit größer und es ist deshalb mehr elektrische Arbeit erforderlich als bei großen Schweißleistungen und entsprechend kürzeren Schweißzeiten. Die Schweißleistung ist gegeben durch das Produkt E· I · cos φ.

Wird nun die Schweißleistung verdoppelt, beispielsweise durch Erhöhung der Stromstärke auf das Doppelte, so bringt ein wattmetrisches Induktionszählerrelais die Schalteinrichtung in der halben Zeit zur Auslösung. Anders ausgedrückt: Das Relais arbeitet so, als seien die Schweißzeiten den Leistungen umgekehrt proportional. Dies ist jedoch, wie vorher erwähnt, nicht der Fall. Mit zunehmender Leistung sinkt je der Arbeitsbedarf. Nur innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen darf sich die Leistungsaufnahme umgekehrt proportional der Schweißzeit ändern. Innerhalb erheblich weiterer Grenzen, z. B. bei Verdoppelung der Leistungsaufnahme, dagegen ändert sich die Zeit nicht mehr umgekehrt proportional, geht also bei doppelter

*) Vow dem Patentsweher ist als der Erfinder angegeben worden:

Georg H of mann in Nürnberg.

Leistungsaufnahme nicht auf die Hälfte zurück, sondern auf einen erheblich kleineren Wert.

Nur in einem Fall gleicht das wattmetrische Induktionszählerrelais Schwankungen in der. Leistungsaufnahme richtig aus, und zwar die.-, jenigen Schwankungen in der Leistungsaufnahme, die durch Schwankungen der Netzspannung hervorgerufen werden, ίο Aber trotz dieser Eigenschaft ist es auch noch aus einem anderen Grunde nicht empfehlenswert, wattmetrische Relais als Schweißbegrenzer zu benutzen.

Bekanntlich entwickelt ein wattmetrisches ^X5 Relais bei kleinen Leistungen auch nur ein verhältnismäßig kleines Drehmoment. Beachtet man nun, daß namentlich zum Schweißen dünner Bleche nur kleine Leistungen und kurze Schweißzeiten in Betracht kommen, so ist ohne weiteres einzusehen, daß eine mit einem wattmetrischen Relais als Schweißbegrenzer ausgerüstete Schweißmaschine ungenau arbeitet, sobald sie zum Schweißen dünner Bleche benutzt wird.

Nach der Erfindung wird als Schweißbegrenzer ein Induktionszählerrelais benutzt, auf dessen Anker treibend ein E²- oder ein /^ä-System einwirkt.

Die Anwendung eines £^ä-Systems empfiehlt sich besonders dann, wenn, wiebei der Schweißung dünner Bleche, mit sehr kurzen Schweißzeiten gearbeitet werden muß. Es entwickelt ein genügend starkes Drehmoment, das eine genügend genaue Einstellung der Schweißzeit erlaubt. Auch Schwankungen der Netzspannung vermögen sich nicht im nachteiligen Sinne auf die Schweißung auszuwirken, weil sich die Zeit umgekehrt proportional dem Quadrat der Netzspannung ändert. Das /²-System hat gegenüber dem £²-System den weiteren Vorteil, daß es nicht nur einwandfrei durch Schwankungen der Netzspannung hervorgerufene Leistungsänderungen, sondern auch sehr starke Leistungsänderangen, wie sie beispielsweise durch falsche Auswahl der Transformatorenregelstufe des Schweißtransformators o. dgl. bedingt sein können, noch einwandfrei ausgleicht.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist ja bei kurzen Schweißzeiten die benötigte elektrische Arbeit wegen der geringen Wärmeabwanderung kleiner als bei langen Schweißzeiten. Innerhalb weiter Schweißzeiten bzw. Leistungsaufnahmegrenzen gilt also nicht mehr die Beziehung E · J · t · cos ψ = konstant, sondern ungefähr die Beziehung J- · t — konstant. Benutzt man demnach ein /² · i-System, so hat man stets die Gewähr, daß, selbst wenn von einem ungeübten Schweißer eine für die betreffende Materialstärke unzweckmäßige Transformatorregelstufe verwendet wird, doch noch eine einwandfreie Schweißung erzielt wird.

.... Außer dem treibenden System muß selbstverständlich das Induktionszählerrelais mit ■.'eihem weiteren System ausgerüstet sein, das .'Einerseits die Einstellung der Empfindlichkeit ■ des Relais erlaubt und andererseits die Schalteinrichtung nach vollendeter Schweißung in die Ausgangsstellung zurückführt. Für dieses zweite System, das zweckmäßig als Rückdreh-. system bezeichnet wird, kann entweder eine Feder (Torsionsfeder) oder ein zweites Induktionsmotorzählersystem, vorzugsweise £*- oder /²-System, benutzt werden, das entweder auf den gleichen Anker oder auf einen besonderen, mechanisch damit gekuppelten Anker einwirkt.

Es ist dabei gleichgültig, ob das Gegenmoment des Rückdrehmomentes sich während der Drehung der Schalterachse ändert (Feder) oder gleichbleibt (Induktionsmotorzählersystem).

Wird als Rückstelleinrichtung ein Induktionszählersystem benutzt, dann darf dieses mit dem eigentlichen treibenden System nicht abgeschaltet werden. Außerdem muß selbstverständlich das Drehmoment der Rückstelleinrichtung kleiner gehalten werden als das Drehmoment des treibenden Systems.

Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man dem Rückstellsystem einen gegebenenfalls mit Anzapfungen versehenen Widerstand vorschaltet, der durch einen weiteren, mit der Abschalteinrichtung verbündenen Schalter kurzgeschlossen werden kann. Während des Schweißvorganges wird dann die Bewegung des Ankers entgegen der Wirkung des treibenden Systems außer durch den Bremsmagneten auch durch das Rücksteü- »00 system je nach der Stellung des Reglers mehr oder weniger stark verzögert. Nach Beendigung des Schweißvorganges wird das treibende System zugleich mit dem Schweißstrom ausgeschaltet, dabei aber auch gleichzeitig der Vorwiderstand des Rückstellsystems überbrückt. Das Rückstellsystem bringt nun mit ungeschwächtem Drehmoment die Schalteinrichtung in die Ausgangsstellung zurück.

Weiterhin kann man zur Beschleunigung xio des Rücklaufes an Stelle eines Dauermagneten inen mit der Schalteinrichtung betätigten Elektromagneten zur Bremsung des Ankers benutzen. Sobald die Schweißung beendet ist, wird der Elektrobremsmagnet mit dem treibenden System und dem Schweißstrom abgeschaltet.

Schließlich kann man auch noch eine Beschleunigung des Rücklaufes des Schaltorganes dadurch erreichen, daß man das Schalt- iao organ vorübergehend von dem Antriebsrelais ntkuppelt. Zu diesem Zweck kann beispiels-

weise zwischen dem Schaltorgan und seiner Antriebswelle eine ausrückbare, vorzugsweise elektromagnetisch betätigte Kupplung angeordnet sein.

Ferner können, um den Regulierbereich der Einrichtung zu vergrößern, falls ein /² · t-System benutzt wird, die Stromspulen mit regelbaren Nebenwiderständen, falls ein E¹ · t-System benutzt wird, die Spannungsspulen mit

ίο regelbaren Vorwiderständen versehen werden. Auch können unter Umständen die Spulen Anzapfungen haben.

Um einen unnötigen Energieverbrauch durch das Rückstellsystem zu verhüten, sieht man am besten auch noch beispielsweise am Anfangsanschlag des Schaltorganes einen weiteren Schalter vor^ der das rückdrehende bzw. entgegendrehende System abschaltet, wenn das Schaltorgan der Schalteinrichtung den Anfangsanschlag erreicht. Statt dessen kann man auch diesen Schalter mit dem Schaltorgan etwa in der gleichen Weise verbinden, wie den Schalter, der das vorwärtsdrehende System ausschaltet, sobald die Schweißung beendet ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Schalteinrichtung für Widerstandsschweiß- und Erwärmungsmaschinen

o. dgl., insbesondere für Punktschweißmaschinen, bei der zum Abschalten des Schweißstromes ein Induktionszählerrelais mit auf den Anker einwirkender, vorzugsweise einstellbarer Rückzugskraft verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Anker treibend entweder ein E²- oder ein /²-System einwirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem treibend auf den Anker des Relais einwirkenden System ein zweites Induktionsmotorzählersystem, vorzugsweise ein E²- oder /²-System auf dem gleichen Anker oder auf einem besonderen, mechanisch damit gekuppelten Anker entgegenwirkt.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem vorwärtsdrehenden System entgegenwirkende System zugleich als Rückdrehsystem dient, und daß es auch nach Ausschaltung des vorwärtsdrehenden Systems eingeschaltet bleibt.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfangsanschlag des Schaltorgans ein Schalter angebracht ist, der das rückdrehende bzw. entgegendrehende System abschaltet, wenn das Schaltorgan den Anfangsanschlag erreicht oder daß mit dem Schaltorgan ein in derselben Weise wirkender Ausschalter für das entgegen- oder rückwärtsdrehende System verbunden ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Beschleunigung des Schaltarmrücklaufes der Schalter von dem Antriebsrelais vorübergehend entkuppelt wird, ein den Relaisanker dämpfender Elektromagnet während der Rücklaufbewegung abgeschaltet oder wenigstens geschwächt wird, das Drehmoment des Rückdrehsystems während des Rücklaufes erhöht wird, oder daß mehrere dieser Maßnahmen gleichzeitig angewandt werden.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetwicklungen des Zählerrelais mit Anzapfungen, regelbaren Vor- oder Nebenwiderständen versehen sind.