DE690645C - Einrichtung zum Ermitteln der beim elektrischen Punktschweissen die Schweissstelle durchfliessenden elektrischen Energiemenge mit Hilfe eines ballistischen Wattmeters - Google Patents

Einrichtung zum Ermitteln der beim elektrischen Punktschweissen die Schweissstelle durchfliessenden elektrischen Energiemenge mit Hilfe eines ballistischen Wattmeters

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DE690645C
DE690645C DE1934S0115098 DES0115098D DE690645C DE 690645 C DE690645 C DE 690645C DE 1934S0115098 DE1934S0115098 DE 1934S0115098 DE S0115098 D DES0115098 D DE S0115098D DE 690645 C DE690645 C DE 690645C
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R13/00Arrangements for displaying electric variables or waveforms

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Ermitteln der beim elektrischen Punktschweißen die Schweißstelle durchfließenden elektrischen Energiemenge mit Hilfe eines ballistischen Wattmeters Man kennt bereits ,elektrische Punkten schweißverfahren, bei denen die in der Schweißung infolge des Durchgangs des lel,ektrischen Stroms entwickelte Energie gemessen wird. Bei den bekannten Verfahren ist diese Messung jedoch ungenau und gestattet nicht, die dem Schweißstück infolge des Durdgangs des elektrischen. Stroms zugeführte Wärmemenge zu ermitteln, da die Länge und die Form der Schenkel der Schweißzange sowie das Vorhandensein von aus magnetischem Metall bestehenden Teilen in den Schenkeln der Schweißmaschine die infolge des Durchgangs eines Stroms von gegebener Stromstärke zugeführte elektrische Energie erheblich ändern.
  • Wtenn man zur Unterdrückung dieser Fehler in die Messung der aufgewendeten Energie die Spannung an den Anlagepunkten der Elektroden ,einführt, stößt man auf andere Schwierigkeiten, deren wesentlichste darin besteht, daß es in der Praxis sehr schwierig ist die Meßwicklung genau an die Spitzen der Elektroden anzuschließen.
  • Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Nachteile und betrifft eine Einrichtung zum Ermitteln der beim elektrischen Punktschweißen die Schweißstelle durchfließenden elektrischen Energiemenge mit Hilfe eines ballistischen Wattmeters, das in Abhängigkeit von dieser Energiemenge mehrere Kontakte zeitlich nacheinander schließt. Die eriin-dungsgema..ße Einrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß das Wattmeter zusätzlich eine Vorrichtung zur Phas;enregelung enthält, welche zum- Beseitigen des Fehlers dient, der dadurch -entsteht, daß der Strom nicht an den Spitzen der Punkten elektroden selbst, sondern an zugänglichen und von. diesen Elektrodenspitzen entfernten Punkten abgenommen wird.
  • Man benutzt hei der Ermittlung der Energiemenge veränderliche Größen, wie Spannung, Stromstärke, Zeit usw., und mißt eine Funktion # (vit usw.).
  • Wenn man voraussetzt, daß die in jedem Augeriblick zugeführte Energie dem Produkt aus Au,genblickspannung mal Augenblickstromstärke proportional ist, mißt man viot, worin aber v nicht mehr die Speise spannung rc, sondern die Spannung an den Anla,giespitzen. der Elektroden an die zu schweißenden Metallbleche ist.
  • Wenn das zur Speisung dienende Netz ein Wechselstromnetz mit sinusförmigem Verlauf des Wechselstroms ist; so ergibt das obengenannte Integral bekanntlich [v i cos Man muß also den Winkel weicher der Phasenverschiebung zwischen der Spannung und dem Strom entspricht.
  • Dies ist aus Fig. I zu entnehmen, welg die Schweißelektroden A und B erkensic läßt, zwischen denen die Spannung v messen wird. Die Spannung 1, ist im allgemeinen sehr verschieden von der Spannung a (Speisespannung), und zwar sowohl hinsichtlich Amplitude als auch Phase, was auf dem Abfall der wirklichen Spannung und der Blindspaunung in den Armen der Schweißmaschine beruht.
  • Praktisch ist es sehr schwierig, die Meßwicklung genau an die Spitzen der Elektroden anzuschließen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ersetzt man jedoch die Spannung v zwischen den Elektroden durch eine an den leicht zugänglichen Punkten D und E (vgl. Fig. 2) abgenommene Spannung, wobei das Wattmeter derart ausgebildet ist, daß es nicht v i cos , sondern eine Funktion v' i cos o) mißt, wobei dieser Winkel wo die Korrektur des durch die restlichen Teile der Schenkel der Zange eingeführten Fehlers ist. Hierdurch wird ermöglicht, die Messung der nicht zugänglichen Spannungv durch die Messung der leicht zugänglichen Spannung v' zu ersetzen.
  • Das Schema der Fig. 3 zeigt durch die Zusammensetzung verschiedener Spannungsvektoren, wie die Korrektur durch diePhasenverschiebung des Wattmeters durchgeführt wird.
  • U ist die Speisewechseispannung vom Transformator. ist die Wechselspannung an den Spitzen A und B der Elektroden, die in Ider Ermittlung erscheinen sollte, die jedoch unzugänglich ist.
  • U" ist die Wechselspannung an den Enden D und E der Speiseleitungen, die Spannung, die zugänglich ist und an Stelle der Spannung U' nutzbar gemacht wird.
  • I ist die Stromstärke.
  • Die Spannung U" ist die geometrische Summe der Spannung U' und des wirklichen Spannungsabfalis 81 und der Blindspannung r. ,1 zwischen den Punkten D und A und E und B. Mit anderen Worten, U" ist die geometrische Summe der Spannung U' und einer Spannung C, der Korrekturspaunung der anfänglichen Phasenverschiebung.
  • Folglich erhält man U', wenn man und C mit vertauschtem Vorzeichen kombiniert, mit anderen Worten, indem man den ermittelten Wert von U" mit Hilfe der Phasenverschiebung cpo korrigiert, woraus sich C ergibt, erhält man endgültig die wahre Spannung U' zwischen den Elektroden A und B.
  • Der Ausschlag des mit der Phasenverschlebungselurichtung versehenen Wattmeters entspricht endgültig dem Produkt U'l cos welches der im Schweißpunkt zwischen den Elektroden A und B tatsächlich aufgewendeten Energiemenge entspricht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in Fig. 4 dargestellt.
  • Die an den dicht benachbarten Punkten O und H des gleichen Elektrodenarins angeschlossene Stromwicklung 103 dieses Wattmeters ist um einen magnetischen Kern 103' gewickelt, weicher die Form eines bei 65 durch einen Schlitz unterbrochenen Ringes hat. Der geschlitzte Teil des Kernes 103' ragt durch ein in der Isolierplatte 66 vorgesehenes Fenster hervor.
  • Der Spannungskreis des Wattmeters besteht aus einem Metallband 67, welches hochkant durch den Luftspalt hindurchgeführt ist und eine Halbwindung bildet. Die Enden dieses Bandes sind derart verdreht, daß sie flach vor den bei 66 angebrachten Anschlußstücken liegen. Sie sind mit den Anschlußstücken durch Blattfedern So und 80t verbunden. Die elektrische Verbindung erfolgt mittels schwacher umklöppelter Kabel 69.
  • Der die Korrektionssp anntong ein führende Stromkreis enthält ein Metallband 70, welches wie das Band 67 verdreht ist und an den Verbindungsplatten 68t, 683 befestigt ist. Das mit der Platte 681 verbundene Ende des Bandes 70 liegt leitend auf dem Band 67 und mit diesem starr verbunden.
  • Der Leiter 67 ist direkt mit den zugänglichen Punkten D und E der Arme der Schweißmaschine verbunden, er unterliegt also der Spannung U" (Fig. 3), d.h. der Spannung zwischen von den Elektrodenspitzen A und B entfernt liegenden Punkten.
  • Der Leiter 70 ist durch die Platte 68t direkt mit dem Punkt D und durch die Platte 682 mit einem Armpunkt F der Schweißvorrichtung verbunden, und zwar über eine Phasenverschiebungsvorrichtung, der in bekannter Weise aus einem Kondensator von veränderlicher Kapazität 201 und einem Widerstand 202 besteht.
  • Der Leiter 70 wird dadurch einer Korrekturspannung ausgesetzt, die gleich und entgegengesetzt in Größe und Phase dem Fehler ist, der dadurch entstanden ist, daß die Spannung nicht an den unzugänglichen Elektrodenspitzen abgenommen werden kann.
  • Die starr miteinander verbundenen Leiter 67 und 70 sind dem Teil des Magnetfeldes ausgesetzt, der die Resultierende der Einzelkräfte dieses Feldes durch jeden der Leiter ist.
  • Man erhält somit mechanisch die Zusammenstellung der Vektoren OU" und U"U' (Fig. 3), die Messung entspricht also genau diesem Vektor U', d. h. der durch die Phasenverschiebung korrigierten Spannung.
  • Die Gesamtheit der Leiter 67 und 70 bildet die bewegliche Einrichtung des Wattmeters, die infolge der Blattfedern 8o, 8o' und 802 leicht schwingen kann.
  • Bin Durchgang des Schweißstroms erzeugt die Wicklung 103 in dem Kern 103' ein Feid, weiches auf die bewegliche Einrichtung 67 bis 70 einen vertikal von oben nach unten verlaufenden Impuls von sehr kurzer Dauer ausübt, und unter diesem Impuls dreht sich diese Einrichtung um 68, 68t und 68², und zwar durch Beugung der Blattfedern 80, 80t und 802.
  • Die Dauer des Stromdurchgangs durch den Schweißpunkt ist äußerst kurz, und zwar etwa 1/10 bis l/Loo s. Andererseits aber hat die bewegliche Einrichtung 67 bis 70 eine beträchtliche Trägheit, und zwar vermöge ihres Gewichts und des Widerstandes der Federn 80, 801 und 802.
  • Folglich hat die bewegliche Einrichtung im Vergleich zur Dauer des Stromdurchgangs eine genügend große Eigenschwingungsperiode, so daß das Wattmeter gemäß Fig. 4 ballistisch wirkt.
  • Das so ausgebildete bewegliclle System legt sich im Ruhezustand gegen Schrauben 7I, weiche je durch einen an der Platte 66 befestigten Träger 72 hindurchgehen. Das bewegliche System ist an jeder Seite mit einen Arm 73 versehen, welcher mittels eines Isolierdaumens 74 auf einen Blattkontakt 75 einwirken kann. Die Kontakte 75 sind derart ausgebildet, daß je nach der Amplitude des beweglichen Systems nur der eine Kontakt oder beide geschlossen werden, wodurch eine Beurteilung der Größe der Schweißenergie, d. h. ob diese ausreichend, zu groß oder zu klein war, möglich wird.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zum Ermitteln der beim elektrischen Punktschweißen die Schweißstelle durchfließenden elektrischen Energiemenge mit Hilfe eines ballistischen Wattmeters, das in Abhängigkeit von dieser Energiemenge mehrere Kontakte zeitlich nacheinander schließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Wattmeter zusätzlich eine Vorrichtung zur Phasenregelung enthält, welche zum Beseitigen des Fehlers dient, der dadurch entsteht, daß der Strom nicht an den Spitzen der Punktelektroden selbst, sondern an zugänglichen und von diesen Elektrodenspitzen entfernten Punkten abgenommen wird.
  2. 2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wattmeter außer der Stromwicklung (103) zwei Spannungswicklungen (67, 70) aufweist, deren eine durch die an den zugäng-Sichern Punkten der Elektroden abgenommene, nicht genau der Schweißspannung entsprechende Spannung und deren andere durch eine Korrekturspaunung für Betrag und Phase gespeist wird.
  3. 3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Spannungskreise des Wattmeters mechanisch miteinander verbunden sind und' ti ihrer Gesamtheit die bewegliche Einrichtung des Wattmeters bilden, wodurch die mechanische Zusammensetzung der durch jeden dieser Kreise entwickelten Einzelkräfte ermöglicht wird.
DE1934S0115098 1933-08-16 1934-08-17 Einrichtung zum Ermitteln der beim elektrischen Punktschweissen die Schweissstelle durchfliessenden elektrischen Energiemenge mit Hilfe eines ballistischen Wattmeters Expired DE690645C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1006550B (de) * 1952-09-02 1957-04-18 Iaelectromecaniqueia Sa Schaltanordnung fuer Widerstandsschweissmaschinen zum Messen und UEberwachen der Leistungswerte der Sekundaerstroeme mittels eines Magnetkernes
DE1093907B (de) * 1951-09-12 1960-12-01 Iaelectromecaniqueia Sa Vorrichtung zum Messen der Leistungs-werte auf der Sekundaerseite elektrischer Widerstandsschweissmaschinen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1093907B (de) * 1951-09-12 1960-12-01 Iaelectromecaniqueia Sa Vorrichtung zum Messen der Leistungs-werte auf der Sekundaerseite elektrischer Widerstandsschweissmaschinen
DE1006550B (de) * 1952-09-02 1957-04-18 Iaelectromecaniqueia Sa Schaltanordnung fuer Widerstandsschweissmaschinen zum Messen und UEberwachen der Leistungswerte der Sekundaerstroeme mittels eines Magnetkernes

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