DE666511C - Schaltanordnung fuer elektrisches Punktschweissen, bei der in den Primaerstromkreis des Schweisstransformators eine gittergesteuerte Entladungsstrecke geschaltet ist - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung für elektrisches Punktschweißen mit sehr kurzer Schweißdauer derjenigen Art, bei der in den Primärstromkreis des Schweißtransformators eine gittergesteuerte Entladungsstrecke geschaltet ist.
■ Bei Punktschweißungen ist es in manchen Fällen, z. B. wenn dünne Bleche aus rostfreiem Stahl durch Punktschweißung miteinander verbunden werden sollen, erforderlich, sehr hohe Stromstärken zu verwenden und den Strom nur eine außerordentlich kurze Zeit durch die Schweißstelle zu senden. Der erforderliche starke Strom wird mittels eines Transformators erzeugt, dessen Sekundärwicklung mit der Schweißelektrode verbunden ist und durch dessen Primärwicklung ein Strom mit hoher Spannung während der gewünschten kurzen Zeitdauer gesandt wird.

Es sind Einrichtungen bekannt, bei welchen z. B. mittels einer stetig umlaufenden isolierten, durch einen Synchronmotor angetriebenen Scheibe oder Trommel, welche den Strom leitende metallene Ringsektoren trägt, und mittels einstellbarer, auf der rotierenden Scheibe schleifender und den Strom von den Ringsektoren abnehmender Kontakthebel die Schweißzeit auf beliebige kleine Werte eingestellt werden kann. Bei derartigen Einrichtungen wird durch die Einstellung der Schweißzeit nicht nur die Dauer der Einzelschweißung, sondern gleichzeitig auch bei einem bestimmten Wechselstrom die Größe der für die Einzelschweißung verwendeten Energie bestimmt. Derartige Einrichtungen sind infolge des erforderlichen Synchronmotors, infolge der erforderlichen, schnell umlaufenden Steuerscheibe und infolge der verstellbaren, an der schnell laufenden Kontaktscheibe anliegenden Kontakthebel verhältnismäßig kompliziert, infolge der Größe der im Primärstromkreis unmittelbar zu steuernden Energie verhältnismäßig schwer und infolge der durch die Höhe der Spannung bedingten sorgfältigen Isolierung nicht genügend übersichtlich. Ein auftretender Fehler ist schwer zu ermitteln.

Die Erfindung bezweckt, einen mechanischen Zeitschalter vollständig entbehrlich zu machen, die Regelung der Zeitdauer durch die Dauer der Halbwellen des zur Speisung des Transformators verwendeten Wechselstroms zu bestimmen, die direkte Steuerung dieses hochgespannten und starken Wechselstroms in an sich bekannter Weise zu ersetzen durch die Steuerung des Gitterkreises und dafür zu sorgen, daß der Beginn und ebenso das Ende des für die Schweißung verwandten Wechselstroms genau mit Nullpunkten des Wechselstroms zusammenfallen.

Gemäß der Erfindung ist die Primärspule des Transformators in den Anodenstromkreis einer Elektronenröhre eingeschaltet, die bekanntlich als Gleichrichter wirkt, also nur die positiven Halbwellen des Wechselstroms

durchtreten läßt, und die gleichzeitig gestattet, die dem jeweiligen Bedarf entsprechende Drosselung der elektrischen Halbwellen nicht direkt, sondern indirekt durch Regelung des viel schwächeren Gitterstromkreisgs, der Elektronenröhre zu bewirken. Die Einschaltung des Gitterstromkreises erfolgt wäh-· rend der vorhergehenden Halbwelle. Da die Elektronenröhre den Anodenstrom nur in ίο einer Richtung durchtreten läßt, so fließt während der vorangegangenen Halbwelle und der nächstfolgenden Halbwelle kein Strom durch den Anodenstromkreis. Während der vorangegangenen Halbwelle wird der Gitter- »5 Stromkreis geschlossen. Während der auf die zur Schweißung verwendete Halbwelle folgenden Halbwelle wird der Gitterstromkreis vollständig unterbrochen. Hierdurch wird bewirkt, daß die zur Einzelschweißung verwen- zo dete Halbwelle von ihrem Beginn bis zu ihrem Ende durch die Primärspule gesandt, also für die Schweißung ausgenutzt wird.

Es ist ferner erforderlich, daß die zur Steuerung verwendeten Teile selbsttätig in ihre erforderlichen Stellungen gebracht werden, ehe die Einzelschweißung vorgenommen wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.

Eine vom Arbeiter zu bedienende Schweißvorrichtung ι (es ist eine Schweißzange schematisch dargestellt) trägt die beiden Schweißelektroden 2 und 3, welche durch biegsame Leitungen 4 und 5 mit den Enden der Sekundärwicklung 6 eines Transformators 7 leitend verbunden sind. 8 ist die Primärwicklung des Transformators. 9 ist eine Elektronenröhre. 10 ist die Anode, 11 das Gitter und 12 die Glühkathode der Elektronenröhre 9. 13 ist die Heizbatterie für die Glühkathode 12.

Die Primärspule 8 des Transformators ist einerseits durch Leitung 19 mit der einen Anschlußklemme 20 und andererseits, bei der gezeichneten Stellung des schwenkbaren Hebels 16, durch Leitung 18, Hebel 16, Kontakte 17 und 15, und Leitung 14 mit der Glühkathode 12 der Elektronenröhre 9 und durch diese mit der anderen Anschlußklemme 22 einer Wechselstromleitung verbunden. Zwischen der Leitung 18 und der Leitung 19 ist ein Nebenschluß angeordnet, welcher von der Leitung 18= über die Leitung 23, den doppelpoligen Elektromagneten 24¹, die Leitung 25, den Widerstand 26 und die Leitung 27 zur Leitung 19 führt.

Der zwischen den Anschlußklemmen 20

und 22 liegende, durch die Elektronenröhre 9, die Leitungen 14 bis 18, die Primärspule 8 des Transformators und die Leitung 19 gebildete Anodenstromkreis und ebenso die Nebenschlußleitung 23 bis 27 können vom Strom nur durchflossen werden, wenn am Hpljer 11 eine' positive Spannung liegt, und ;4J\var nur in Richtung der Pfeile I. Es ist .-daher nur jede zweite Halbwelle des Wechselstroms imstande, den Anodenstromkreis zu durchfließen.

Die Steuerung und die Regulierung des durch die Primärspule 8 und die Elektronenröhre 9 gesandten Stromes erfolgen nicht direkt, sondern durch die Steuerung und Regulierung des Gitterstromkreises. Der äußere Teil des Gitterstromkreises wird gebildet durch die Leitung 28, die Batterie 29, die Leitung 30, den schwenkbaren Hebel 34, das am Hebel 34 befestigte Kontaktstück 35, welches zur Anlage an das Kontaktstück 36 gebracht werden kann, und die zur Glühkathode 12 führende Leitung 37. In der gezeichneten Stellung stehen die Kontaktstücke 35 und 36 miteinander nicht in Berührung. Es ist also der Gitterstromkreis unterbrochen, und es kann infolgedessen auch durch den Anodenstromkreis kein Strom fließen.

Von den Anschlußklemmen 20 bzw. 22 der Wechselstromquelle gehen ferner Leitungen 38 bzw. 39 aus, welche zu den noch zu beschreibenden Steuervorrichtungen führen. In der Leitung 39 ist ein elektrischer Widerstand 40 eingeschaltet. Hinter diesem Widerstand zweigen von der Leitung 39 zwei Zweigleitungen 41 und 42 ab. In die Leitung 41 ist ein zweipoliger Elektromagnet 43¹ eingeschaltet. In die Leitung 42 ist ein zweipoliger Elektromagnet 44¹¹ eingeschaltet.

45 ist ein aus Isoliermaterial bestehender Steuerzylinder, dessen Bohrung 46 oben durch eine Kopfschraube 47 abgeschlossen ist. In der Bohrung 46 ist ein doppelkegelförmiger Kolben 48 verschiebbar. Die Kolbenstange 49 ist in der Bohrung der Kopfschraube 47 geführt und trägt einen Knopf 50. Eine zwischen dem Knopf 50 und der Kopf schraube 47 angeordnete Feder 51 sucht den Kolben 48 nach oben 'bis in die punktierte Lage zu schieben. An dem Zylinder 45 sind oben die metallenen Lager 52 und 53 und unten die metallenen Lager 54 und 55 befestigt. In den oberen Lagern 52 und 53 und in den unteren Lagern 54 und 55 ist je ein zweiarmiger schwenkbarer Hebel 56 bzw. 34 bzw. 58 bzw. 16 gelagert. Am unteren Ende des Hebels 56 ist ein Stift 60, am unteren Ende des Hebels 34 ein Stift 61, am oberen Ende des Hebels 58 ein Stift 62 und am oberen Ende des Hebels 16 ein Stift 63 befestigt. Die Stifte 60 bis 63 bestehen aus Isoliermaterial oder sind, wie in der Zeichnung dargestellt, durch Scheiben 64 gegen die sie tragenden Hebel isoliert. Mit dem

Lager 54 ist auch eine metallene Blattfeder 65 leitend verbunden. Die Stifte 60 und 62 sowie die Metallfeder 65 greifen durch einen Schlitz 66 und die Stifte 61 und 63 durch einen Schlitz 67 des Zylinders 45. Die Stifte 60 bis 63 können durch auf die Hebel 56, 34, 58 und 16 wirkende Federn und das obere Ende der Blattfeder 65 kann durch ihre eigene Federkraft nach der Achse des Zylinders 45 hin verschoben werden, so daß sie in die Bohrung 46 des Zylinders 45 hineinragen.

Drückt der die Schweißvorrichtung bedienende Arbeiter auf den Knopf 50 und verschiebt er den Knopf 50 und den Kolben 48 entgegen der Wirkung der Feder 51 aus der oberen, punktiert gezeichneten Endstellung in die untere, ausgezogen gezeichnete Endstel·- lung, so werden die Stifte 60 bis 63 nach außen in die ausgezogen gezeichneten Stellungen geschwenkt, in welchen die sie tragenden Hebel 56, 34, 58, 16 durch Sperrklinken festgehalten werden. Ferner schiebt der Kolben 48 das obere Ende der Blattfeder 65 nach außen und steht in seiner unteren Stellung mit der Blattfeder 65 in Eingriff.

Das obere Ende des Hebels 56 wird entgegen der Wirkung der Feder 68 in der gezeichneten Stellung gesperrt gehalten durch eine Sperrklinke 69, welche durch eine Feder 70 gegen einen Anschlag 71 gezogen wird. Die Sperrklinke 69 trägt einen polarisierten Anker 72, bestehend aus einem gegenüber dem Elektromagneten 43¹ liegenden magnetisierten Stahlstab. Ein Anziehen des Ankers 72 und die Freigabe des Hebels 56 findet nur statt, wenn der Elektromagnet 43¹ von einem in der Richtung des Pfeiles I fließenden Strom durchflossen wird. In analoger Weise findet ein Anziehen des Ankers J¹J und die Freigabe des Hebels 34 nur statt, wenn der Elektromagnet 44¹¹ von einem in der Richtung des Pfeiles II fließenden Strom durchflossen wird. Ebenso findet ein Anziehen des Ankers 82 und die Freigabe des Hebels 58 nur statt, wenn der Elektromagnet 24¹ von einem in der Richtung des Pfeiles I fließenden -Strom durchflossen wird. Schließlich findet ein Anziehen des Ankers 87 und die Freigabe des Hebels 16 nur statt, wenn der Elektromagnet 88¹¹ von einem in der Richtung des Pfeiles II fließenden Strom durchflossen wird.

Die Leitung 41 ist an die metallene Kopfschraube 47 angeschlossen. Von der Leitung 38 gehen zwei Zweigleitungen 89 und 90 aus.

Die Leitung 89 ist an den Hebel 56 angeschlossen. Die Leitung 90 ist an den Hebel 58 angeschlossen und steht dadurch auch mit der Blattfeder 65 in leitender Verbindung. Die Leitung 42 endet in einem Kontaktstück 91, welches gegenüber einem am Hebel 56 befestigten Kontaktstück 92 liegt.

An dem Hebel 58 ist ein Kontaktstück 93 befestigt, welches gegenüber einem Kontaktstück 94 liegt. Das Kontaktstück 94 ist durch die Leitung 95, in welche der Elektromagnet 88¹¹ eingeschaltet ist, an die Leitung 42 angeschlossen.

Die sämtlichen Teile sind in der Stellung gezeichnet, welche sie unmittelbar vor Beginn einer Einzelschweißung einnehmen.

Bei der gezeichneten Stellung der Teile kann durch die im Anodenstromkreis liegende Primärspule 8 auch bei der dem Pfeil I entsprechenden Stromrichtung der Stromquelle kein Strom fließen, da infolge der Sperrung des Hebels 34 durch die Sperrklinke 74 der Gitterstromkreis zwischen den Kontaktstükken 35 und 36 unterbrochen ist. Damit die Primärspule 8 während der Dauer einer ganzen in Richtung des Pfeiles I laufenden Halbwelle vom Strom durchflossen werde, muß während der vorhergehenden, in Richtung des Pfeiles II laufenden Halbwelle durch Lösung der Sperrklinke 74 der Kontakt zwischen den Kontaktstücken 35 und 36 hergestellt und dadurch der Gitterstromkreis geschlossen worden sein. Würde nun der Strom, welcher durch den die Sperrklinke auslösen-, den Elektromagneten 44¹¹ gesandt wird, durch den Arbeiter direkt geschlossen werden können, so bestände die Möglichkeit, daß die Schließung des Stromes zufällig erst am Ende der betreffenden Halbwelle erfolgte und daß die kurze Zeit, welche zur Bewegung der Sperrklinke 74, zur Schwenkung des Hebels 34 und zur Schließung der Kontakte 35, 36 erforderlich ist, sich bis in die Periode der nächsten Halbwelle hinein erstrecken würde. Die Folge wäre dann, daß der Strom durch die Primärspule 8 nicht während der ganzen Dauer der nächsten Halbwelle, sondern nur während eines Teiles derselben hindurchlaufen würde. Es würde dann nicht die der ganzen Halbwelle entsprechende, für die Einzelschweißung ausreichende elektrische Energie, sondern nur ein Teil derselben für die Schweißung verwandt werden. Auch dieser Fehler ist gemäß der Erfindung durch die beispielsweise dargestellte Anordnung vermieden.

Durch die im folgenden beschriebene Schaltung wird erzielt, daß eine volle, in Richtung des Pfeiles I verlaufende Halbwelle des auf die gewünschte Stärke abgedrosselten Wechselstromes durch die Primärspule 8 des Transformators 7 gesandt wird, daß also der Strom am Anfang der Halb welle zu laufen beginnt und am Ende der Halbwelle selbsttätig unterbrochen wird.

Ist der Kolben 48 in die untere Endstellung herabgedrückt, dann ist zwischen den Klemmen 20 und 22 eine leitende Verbindung

hergestellt, und zwar über Leitung 38, Leitung 90, Blattfeder 65, Kolben 48, Kolbenstange 49, Kopf schraube 47, Leitung 41, Widerstand 40 und Leitung 39. Der Gitter-Stromkreis ist dagegen zwischen den Kontakten 35 und 36 unterbrochen. Durch die nächste in Richtung des Pfeiles I laufende Halbwelle des Wechselstromes wird mittels des Elektromagneten 43¹ der Anker 69, 72 angezogen und dadurch der Hebel 56 der Wirkung der Feder 68 preisgegeben. Die Kontakte 91 und 92 kommen miteinander in Berührung. Es sind nunmehr die Klemmen 20, 22 auch noch durch einen zweiten Weg verbunden, nämlich der Leitung 38, Leitung 89, Hebel 56, Kontakte 92, 91, Leitung 42, Widerstand 40 und Leitung 39. Die nun folgende, in Richtung des Pfeiles II laufende Halbwelle betätigt den Elektromagneten 44¹¹. Der Anker 74, jy wird angezogen, der Hebel 34 freigegeben, und der Kontakt 35 kommt mit dem Kontakt 36 in Berührung. Der Gitterstromkreis ist nun geschlossen. Die Stärke des durch den Gitterstromkreis fließenden Stromes hängt davon ab, auf welche Stelle des regelbaren Widerstandes 31 der Hebel 32 eingestellt ist.

Während der in Richtung des Pfeiles II laufenden Halbwelle fließt kein Strom durch die Primärspule 8, da der Anodenstrom nur in Richtung des Pfeiles I die Elektronenröhre 9 durchfließen' kann. Dagegen kann nun die nächste, in Richtung· des Pfeiles I verlaufende Halbwelle durch die Primärspule 8 und gleichzeitig auch durch die Zweigleitung 23, den Elektromagneten 24¹, die Leitung 25, den Widerstand 26 und die Leitung 27 fließen. Durch den Elektromagneten 24¹ wird die Sperrklinke 79 angezogen. Infolgedessen wird der Hebel 58 durch die Feder 78 verschwenkt. Die Kontaktstücke 93 und 94 kommen in Eingriff, und es werden nun die beiden Anschlußklemmen 20 und 22 außer den beiden schon vorhandenen Stromwegen noch durch folgenden Stromweg geschlossen: Leitung 38, Leitung 90, Hebel 58, Kontakte 93, 94, Leitung 95 mit dem in dieselbe eingebauten Elektromagneten 8;8ⁿ, Leitung 42 und Leitung 39 mit dem in die Leitung eingebauten Widerstand 40. Während der in Richtung des Pfeiles I verlaufenden Halbwelle wird aber der polarisierte Anker 87 von dem Elektromagneten 88ⁿ noch nicht angezogen, also der Kontakt zwischen den im Anodenstromkreis liegenden Kontakten 15 und 17 noch nicht unterbrochen, da der Elektromagnet 88¹¹ den polarisierten Anker 87 nur bei der Stromrichtung II anzieht. Es bleibt daher der Anodenstromkreis vorläufig geschlossen, und die Primärspule 8 wird während der ganzen in Richtung des Pfeiles I laufenden Halbwelle vom Strom durchflossen. Der Elektromagnet 88¹¹ wird aber auch von der nächsten, in Richtung des Pf eiles II verlaufenden Halbwelle durchflossen und zieht dann den Anker 87 und die Sperrklinke 84 an. Der Hebel 16 wird der Wirkung seiner Feder 83 preisgegeben, und der Anodenstromkreis wird zwischen den Kontakten 15 und 17 unterbrochen. Es wird daher die Primärspule 8 von der darauf folgenden Halbwelle nicht mehr durchflossen.

Läßt der Arbeiter nunmehr den Knopf 50 los, so wird der Kolben 48 infolge der Wirkung der Feder 51 in seine obere Endlage geschoben und bringt hierbei die vier Hebel 56, 34, 1.6 und 58 wieder in ihre gesperrten Stellungen.

■ Sollte vor Beginn einer Einzelschweißung einer oder mehrere der vier Hebel sich nicht mehr in Sperrstellung befinden, so werden auch diese bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 48 sicher wieder in ihre Sperrstellung gebracht, ehe durch die Berührung des Kolbens 48 mit der Feder 65 der Gitterstromkreis wieder geschlossen wird und ehe durch, die oben geschilderten, selbsttätig aufeinanderfolgenden Bewegungen der Sperrklinken und Hebel die nächste Einzelschweißung eingeleitet und durchgeführt wird.

Da die Sperrklinken sehr leicht ausgeführt werden können und da die Zugkraft der Elektromagnete innerhalb weiter Grenzen beliebig stark gemacht werden kann, da ferner die zur Schließung und öffnung der Kontakte dienenden Hebel leicht ausgeführt und die sie bewegenden Federn innerhalb weiter Grenzen beliebig kräftig gemacht werden können und da schließlich sowohl die Sperrklinken als die Hebel nur ganz kleine Schwenkbewegungen auszuführen haben, so können die Sperrklinken und Hebel mit Sicherheit so beschleunigt werden, daß jede der erforderlichen Schließungen und Öffnungen der Kontakte in weniger als Y₁₀₀ Sek. ausgeführt werden kann.

In der schematischen 5'eichnung liegen die polarisierten Anker und liegen die doppelpoligen Elektromagnete in der Schwingungsebene der betreffenden Sperrklinke.

Zweckmäßig werden die polarisierten Anker am Ende der betreffenden Sperrklinken senkrecht zu denselben befestigt und ihnen gegenüber die doppelpoligen Elektromagnete gleichfalls in zur Schwingungsebene der betreffenden Sperrklinken senkrechten Ebenen angeordnet.

Mit der beschriebenen und dargestellten, sehr einfachen und übersichtlichen Einrichtung, welche keinen besonderen Motor und keine umlaufenden Teile enthält, kann in einfacher und funktionssicherer Weise die für jede Einzelschweißung verwendete elektrische Energie ganz genau dosiert werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Schaltanordnung für elektrisches Punktschweißen mit sehr kurzer Schweißdauer, bei der in den Primärstromkreis des Schweißtransformators eine gittergesteuerte Entladungsstrecke geschaltet, ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektronenröhre verwendet wird und daß vier Steuerstromkreise mit vier polarisierten Relais vorhanden sind, von denen bei Beginn der Schweißung zunächst das erste Relais (43¹) bei einer positiven Halbwelle Kontakte für den Stromfluß im zweiten Relais (44¹¹) schließt, das zweite Relais (44¹¹) bei der folgenden negativen Halbwelle den Gitterstromkreis schließt, so daß bei der nächstfolgenden positiven Halbwelle der Schweißstrom die Röhre, den Schweißtransformator und gleichzeitig das dritte Relais (24¹) durchfließt, welches Kontakte für den Stromkreis des vierten Relais (88ⁿ) schließt, das in der folgenden negativen Halbwelle den Schweiß-Stromkreis unterbricht.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanker der polarisierten Relais (43¹, 44¹¹, 24¹, 88ⁿ) zur Sperrung federbelasteter, die einzelnen Steuerstromkreise schließender Stromschlußhebel dienen.
3. 3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder Einzelschweißung die federbelasteten Stromschlußhebel durch einen zu verschiebenden Kolben o. dgl. (48) in ihre Sperrlage gebracht werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen