DE654346C

DE654346C - Verfahren zum Regeln von elektrischen Punktschweissmaschinen mit elektromagnetischerEnergieaufspeicherung

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Publication number: DE654346C
Application number: DES116302D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-10-27
Filing date: 1934-11-30
Publication date: 1937-12-20

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 20. DEZEMBER 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE 29 u

David Sciaky in Paris

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. November 1934 ab

Es sind bereits Punktschweißverfahren bekannt, bei denen die für die Schweißung notwendige Energie zunächst in elektromagnetischer Form aufgespeichert wird, sei es in geeigneten Selbstinduktionsspulen oder sei es einfach im Schweißtransformator. Diese Energie wird dann im Sekundärstromkreise des Transformators sehr schnell freigegeben, um auf diese Weise zwischen den Elektroden den Durchgang des sehr starken Stromes in der für eine gute Schweißung notwendigen sehr kurzen Zeit hervorzurufen.

Man hat versucht, Mittel zu schaffen, um die Schweißmaschine der besonderen Art der auszuführenden Arbeiten anzupassen.

Diese Arbeiten sind jedoch sehr verschieden hinsichtlich der Zahl der zusammenzufügenden Teile, der Dicke dieser Teile, sowie hinsichtlich ihrer Natur, d.h. ihrer elektrischen und Wärmeleitfähigkeit, sowie hinsichtlich der Reinheit der Berührungsflächen.

Um diesen verschiedenen Veränderlichen Rechnung zu tragen, ist man dahin gelangt, zwei Werte auf einmal auszuwählen, nämlich die aufgewendete Energie und die Durchgangsgeschwindigkeit dieser Energie.

Die Mittel, die zum Regeln der Menge der aufgespeicherten Energie benutzt werden, sind folgende: Ändern der Speisespannung,

d. h. Einwirken auf die Ladestromstärke, Ändern der Selbstinduktion des Erregerstromkreises, Ändern des Widerstandes des Schweißstromkreises, Einwirken auf die Joulesche Wärme während der Schweißung selbst durch Ändern des durch die Elektroden ausgeübten Druckes.

Die Mittel, um die Zeitdauer des Stromdurchganges bei der Schweißung zu ändern, sind folgende: Ändern des Widerstandes und der Selbstinduktion des Sekundär Stromkreises der Maschine.

Diese verschiedenen Mittel zum Anpassen der Schweißmaschine an die besondere Art der auszuführenden Schweißung haben sich als ungeeignet zum Herstellen einer guten Schweißung erwiesen.

Auf welche Art und Weise man auch die eine der Veränderlichen, sei es die Zeitkonstante, sei es die aufgespeicherte Energie, ändert, immer wirkt man zwangsweise auf die andere Veränderliche ein.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, die verschiedenen Nachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen.

Sie betrifft ein Verfahren zum Regeln ύοώ. elektrischen Punktschweißmaschinen mit elektromagnetischer Energieaufspeicherung in einem mit Gleichstrom gespeisten Transformator in Abhängigkeit von den Besonderheiten der auszuführenden Schweißung, bei

dem zwei Veränderliche, nämlich die zur Schweißung aufzuwendende Energiemenge und die Durchflußzeit dieser Energie, eingeregelt werden, und besteht darin·, daß die eine der beiden Veränderlichen, z. B. die' Energiemenge, durch Einwirken auf die Lade^J Stromstärke, die Selbstinduktion des Primärstromkreises, den Widerstand des Schweißstromkreises oder den durch die Elektroden ίο ausgeübten Druck geregelt und die andere Veränderliche, z. B. die Durchflußzeit der Energie, durch Einwirken auf den Widerstand oder die Selbstinduktion des Schweißstromkreises nachgeregelt wird. Auf den Zeichnungen sind Maschinen gemäß der Erfindung sowie Schaltungen dargestellt.

Fig. ι zeigt schematisch eine Schweißmaschine mit Energieaufspeicherung. Fig. 2 zeigt einen Transformator entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 zeigt einen Transformator gemäß einer anderen Ausführungsform. Fig. 4 zeigt einen Transformator gemäß einer dritten Ausführungsform.

Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform des veränderlichen Widerstandes im Sekundärstromkreis des Transformators. Fig. 8 zeigt schematisch das Mittel, den Widerstand des Sekundärstromkreises durch Ändern der Kupplung fester Widerstände zu ändern.

Fig. 9 zeigt schematisch das Schaltbild einer abgeänderten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Fig. 10 und 11 zeigen von der Seite und im Schnitt einen Transformator gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Eine Schweißeinrichtung ist in Fig. 1 dargestellt.

Die Primärwicklung 9 des Schweißtransformators wird'vom Gleichstromnetz 12 gespeist; in ihr kann eine sehr große elektromagnetische Energie aufgespeichert werden. Wenn der Trennschalter 13 geschlossen wird, entsteht in der Spule 9 gemäß einem Exponentialgesetz ein Strom, und wenn dieser einen bestimmten Wert, der am Strommesser A abgelesen werden kann', erreicht, : unterbricht man den Strom durch Betätigen des Trennschalters 13.

Man erhält dann einen sehr starken Sekundärstrom, falls das Übersetzungsverhältnis des Transformators passend gewählt worden ist.

Gemäß der Erfindung werden die beiden

Veränderlichen (die umgesetzte Energie und die Durchgangszeit des Stromes bei der Schweißung) den folgenden Merkmalen der auszuführenden Schweißung, nämlich der Dicke und der Anzahl der Bleche, der Art des Metalls usw., entsprechend eingestellt. Dies erfordert in jedem Fall bestimmte richtige "^Werte nicht nur für die in der Schweißung

Eingesetzte Energie, sondern auch für die

•/Dauer des Stromdurchganges.

'■- Um z.B. nichtoxydierbaren Stahl zu schweißen, ist es sehr wichtig, mit sehr kurzen Zeiten zu arbeiten, um ein Ausglühen der Stücke zu vermeiden. Jedoch darf die Dauer des Arbeitsvorganges nicht zu kurz werden, wenn nicht die Schweißung selbst schlecht werden soll.

Die Erfahrung hat bewiesen, daß im allgemeinen die Dauer der Schweißung mit der Dicke der zu schweißenden Teile wächst. Diese Dauer des Stromdurchganges ist

proportional -— = t_x (Zeitkonstante des Stromkreises); L₁ = Selbstinduktionskoeffizient des Transformators, R₁ = Gesamtwiderstand des Sekundärstromkreises.

Man kann auch den Selbstinduktionskoeffizienten L₁ des Sekundärstromkreises des Transformators veränderlich machen, wenn man die Schweißzeit ändern will. Da die Selbstinduktion proportional ist dem Quadrat der Windungszahl der Wicklung, regelt man entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung die Zahl der Windungen der Sekundärwicklung des Schweißtransformators, in dem man die Windungen in Reihe oder parallel schaltet.

In Fig. 2 ist eine Maschine dargestellt, bei der die Zahl der Windungen des Primärstromkreises 14, 15, 16, 17 des Schweißtransformators, der als Speicherinduktivität dient, geändert wird. Das Netz 12 kann eine bestimmte Anzahl von den Primärstromkreis bildenden und auf dem Eisenkern 20 des Transformators aufgewickelten Spulen in Reihe, parallel oder auch reihenparallel speisen, wobei die Schaltung mit Hilfe eines Umschalters 18 bewirkt wird. Diese Anordnung gestattet es, die aufgespeicherte Energie zu ändern.

Bei dieser Maschine läßt sich auch der Widerstand des Sekundärstromkreises des Transformators ändern und regeln. Der no Sekundärstromkreis der Maschine besteht aus einer bestimmten Anzahl von Wicklungen 21 und 22, die mittels einer Anzahl von Stöpselverbindungen 23, 24 und 25 in Reihe und parallel geschaltet werden können.

Der Transformator nach Fig. 2 ist mit inem Regler R für die Stromstärke verbunden, der den Ladestrom der Selbstinduktion unterbricht, sobald der Strom einen vorherbestimmten Wert erreicht hat.

In Fig. 3 ist ein Transformator mit veränderlichem Luftspalt dargestellt, durch den

der Wert der Selbstinduktion entsprechend der Erfindung veränderlich gemacht werden kann; mit 30 ist der Kern des Transformators und mit 31 der magnetische Mantelkreis bezeichnet.

Die Jochteile 32, 33 gestatten, den magnetischen Kreis zu schließen. Sie sind an Hebeln 34 befestigt, die an einenrGestell 35 angelenkt sind, das aus nichtmagnetischem Metall besteht und fest mit dem Mantel verbunden ist. Die Hebel 34 greifen in den Kern 36 ein, dessen Annäherung oder Entfernung mit Hilfe der Stange 37 erfolgt. Diese Stange ist mit Gewinde versehen und kann mittels des Handrades 38 gedreht werden. Das Gewinde der Stange 37 schraubt sich in eine Gewindemutter 39 hinein, die mit dem Gestell 35 verbunden ist.

Durch Drehen des Handrades 38 kann man mittels der Stange 37 die Annäherung oder Entfernung des Kernes bewirken, und dieser zieht bei seiner Bewegung die Jochteile 32 und 33 des magnetischen Kreises mit und sichert auf diese Weise ein genaues Einstellen des Luftspaltes 40, wodurch der Wert der Selbstinduktion geregelt wird.

In Fig. 4 ist ein Transformator mit einem magnetischen Kreis 41, einem Primärstromkreis 42 und einem Sekundärstromkreis 43 dargestellt. Ein Hilfsstromkreis 44 gestattet, den Eisenkern 41 mehr oder weniger zu sättigen, wodurch die Induktion der Maschine und damit ihre Selbstinduktion geändert wird.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 bis 7 wird der Widerstand des Sekundärstromkreises des Transformators mit Energieaufspeicherung veränderlich und regelbar gemacht, indem zwischen den Transformator und die Elektroden Metallschienen 62, 62' eingeschaltet werden, die an den Klemmen 63, 64 befestigt sind, welche mit den Zuleitungs- und Verbraucherkabeln 65, 66 verbunden sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 be^ stehen die Mittel zum Ändern des Wider-Standes des Sekundärstromkreises darin, daß die Schaltung der festen Widerstände R₁ und R₂ geändert wird.

Eine Ausführungsform der Regelung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter der Maschine den Ladestrom unterbricht, sobald der Fluß im Luftspalt des magnetischen Kreises einen vorherbestimmten Höchstwert erreicht hat (Fig. 9, 10 und 11).

Der Schalter besteht aus einer Spule 72, die den Stromkreis des Transformators 70 beeinflußt und durch ein Relais 74, 73 innerhalb des Feldes des Transformators 70 gesteuert wird.

Der Transformator 70 wird eingeschaltet durch einen Druck auf den Knopf 71 des Schalters; dieser wird geschlossen und speist die Spule 72 des Schalters unter Zwischenschalten der Kontakte 73 des Relais 74. Dieses unterbricht die Stromzufuhr des Schalters 72, sobald der Flügel des Relais 74 seine Ruhestellung verlassen hat. Der Anker 75 des Schalters wird dann nicht mehr durch die Anziehungskraft der Spule gehalten, und folglich wird der Strom unterbrochen.

Die Einstellung des Relais 74 erfolgt durch den Knopf 76 in den Fig. 9 und 10. Also entspricht jeder Stellung des Knopfes 76 einem bestimmten Wert des Feldmaximums und dementsprechend der aufgespeicherten Energie.

Die Fig. 10 und 11 zeigen den Transfermator einer Schweißmaschine, bei dem diese Vorrichtung benutzt wird.

Die Teile 81 und 82 bestehen aus Weicheisen und dienen als Pole für den beweglichen Flügel 88, der ebenfalls aus Weicheisen besteht.

Der Teil 81 steht mit dem Kern des Transformators in Berührung; der Teil 82 ist von dem vorhergehenden durch einen Keil 83 getrennt, der aus Messing, Bronze oder aus einem anderen nichtmagnetischen Stoff bestehen kann. Dieser Keil 83 dient gleichzeitig zum Anlenken des Ankers 88. Schließlich sind die drei Teile 81, 82, 83 durch Schrauben 90 aus Messing miteinander verbunden, und der so gebildete Block wird am Transformator mittels eines Teiles 84 aus Messing befestigt.

Die Erregung der Pole 81, 82 ist durch den Fluß im Luftspalt gesichert.

Andererseits begrenzt der Knopf 76 an der Schraube 77 die Stellung des Ankers 88 in bezug auf die Pole 81 und 82. Diese Schraube verschiebt sich in einer im Gehäuse isoliert angebrachten Mutter 94.

Man verbindet die Schraube 94 mit der Klemme 86 und den Anker 88 mit der Klemme 85.

Der elektrische Stromkreis, der von der Klemme 85 zur Klemme 86 führt, ist für gewohnlich durch den Anker 88 geschlossen. Wenn der für die Betätigung des Transformators vorherbestimmte Kraftfluß erreicht ist, wird der Anker 88 angezogen, und der elektrische Stromkreis wird dann unterbrochen.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zum Regeln von elekirischen Punktschweißmaschinen mit elektromagnetischer Energieaufspeicherung in einem mit Gleichstrom gespeisten Transformator in Abhängigkeit von den Besonderheiten der auszuführenden Schweißung, bei dem zwei Veränderliche,- nämlich die zur Schweißung aufzuwendende Energie-

menge und die Durchflußzeit dieser Energie eingeregelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Veränderlichen, z. B. die Energiemenge, durch Einwirken auf die Ladestromstärke, die Selbstinduktion des Primärstromkreises, den Widerstand des Schweißstromkreises oder den durch die Elektroden ausgeübten Druck geregelt und die andere Veränderliehe, z. B. die Durchfktßzeit der Energie, durch Einwirken auf den Widerstand oder die Selbstinduktion des Schweißstromkreises nachgeregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch ϊ, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der zwei Veränderlichen durch eine einzige Einstellung bewirkt wird, die einerseits auf eine der beiden Veränderlichen einwirkt, um sie zu regeln, und die andererseits auf die andere Veränderliche einwirkt, um den angenommenen Wert der zweiten Veränderlichen zu korrigieren.
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreis (21, 22) des Transformators zur Energieaufspeicherung einen regelbaren Widerstand (23, 24, 25) besitzt, während der Primärkreis dieses Transformators Spulen (14,15,16,17) enthält, die mittels eines einzigen Schalters (18) beliebig, entweder in Serie oder parallel, geschaltet werden können (Fig. 2).
4. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömstärkenregler (R) in den Primärkreis des Transformators geschaltet ist, der den Ladekreis der Selbstinduktion steuert und den Kreis unterbricht, sobald der Strom den gewählten Wert erreicht hat.
5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißtransformator unterteilte Jochteile (32,33) besitzt, deren Abstand zur Änderung des Luft-Spaltes (40) verändert werden kann, um auf diese Weise den Wert der Selbstinduktion einzustellen (Fig. 3).
6. Vorichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißtransformator eine Hilfswicklung (44) zur Sättigung des Kernes (41) besitzt, um auf diese Weise den Wert der Selbstinduktion einzustellen (Fig. 4).
7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Schweißtransformators abnehmbare und in ihrer Stellung veränderliche Schienen und Bügel (62) besitzt, um mit ihnen den Widerstand der Sekundärwicklung zu ändern (Fig. 5 bis 8).
8. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen selbsttätigen Schalter (71), der den Betriebsstrom des Transformators unterbricht, wenn der Fluß im Luftspalt des magnetischen Kreises seinen Höchstwert erreicht hat (Fig. 9 bis 11).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der selbsttätige Schalter (71) mit einer Spule (72) versehen ist, die selbst durch ein Relais (74, 73) gesteuert wird, das im Felde des Transformators (70) angeordnet ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen