DE702083C - Einrichtung zur elektrischen Punkt- oder Punktnahtschweissung mit Hilfe von steuerbaren Entladungsstrecken - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN Al
30. JANUAR 1941

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 702083 KLASSE 21h GRUPPE 29

S124450 VIII cJ2i h

Dr. Herbert König in Berlin-Charlottenburg

ist als Erfinder genannt worden.

Entladungsstrecken

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Oktober 1936 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 2. Januar 1941

Die Erfindung bezieht sich auf Punktschweißanordnungen oder Nahtschweißanordnungen, bei denen der Schweißstrom mit Hilfe von steuerbaren Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerten Quecksilberdampfentladungsgefäßen, geregelt wird. Der Schweißtransformator ist über zwei gegensinnig parallel geschal fete Entladungsstrecken an ein Wechselstromnetz angeschlossen. Durch Gittersteuerung kann der Schweißstrom ein- und ausgeschaltet sowie außerdem der Größe nach geregelt werden. Gegenstand der Erfindung ist eine für die Steuerung der Entladungsstrecken bestimmte Einrichtung, die bei ihrer Anwendung auf Leichtmetallschweißungen besondere Vorteile bietet.

Es ist bekannt, beim Punktschweißen für jeden Schweißpunkt den Strom und gegebenenfalls auch den Elektrodendruck nach ■ einem vorbestimmten Programm zu ändern. Gegenstand der Erfindung ist eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der hierfür zu verwendenden Einrichtungen im Steuerkreis der Entladungsgefäße, welche in an sich bekannter Weise beim Punktschweißen als Schalter und gleichzeitig als Regler für* den Schweißstrom verwendet werden. Erfindungsgemäß sind außer dem den Schweißvorgang einleitenden Schalter (beispielsweise Fußschalter) im Steuerkreis der Entladungsstrecken zwei Schaltvorrichtungen angeordnet, von denen die erste den Zündzeitpunkt der Entladungsstrecken nach einem vorgegebenen Programm im Sinne einer Vergrößerung und Wiederverkleinerung des Stromes verändert, während die zweite zu Beginn des Schweißvorganges eine in der Verbindung zwischen dem Steuerkreis der Entladungs-

strecke und der ersten Schaltvorrichtung liegende Sperrvorrichtung aufhebt und nach Ablauf des Schweißprogramms wieder zur Wirkung bringt. Mit der Steuerungsanordnung nach der Erfindung kann in besonders zweckmäßiger Weise der Schweißstrom jedes Schweißpunktes nach einem Programm verändert werden, das mit Rücksicht auf das zu schweißende Material vom metallurgischen ίο Standpunkt aus vorher festgelegt ist. Die Ausbildung der im Steuerkreis der Entladungsstrecken liegenden Unterbrechervorrichtung ist derart, daß dem eigentlichen Steuerprogramrn für den Schweißstrom ein die Sperrung der Entladungsstrecken aufhebender Steuerimpuls vorgeschaltet und ein die Sperrung wieder zur Wirkung bringender Steuerimpuls nachgeschaltet ist, und sorgt dafür, daß beim Schließen des den Schweiß-2i> Vorgang einleitenden Hilfsschalters. also des Fußschalters der Schweißmaschine, das den Schweißstrom steuernde Programm einmal vollständig abläuft, ohne daß der Schaltzeitpunkt des Hilfsschalters mit Bezug auf den ϊ;> Umlauf der Steuervorrichtung auf das Steuerprogramm von Einfluß ist. Das Programm setzt bei Anwendung der Steuereinrichtung der Erfindung stets nach Einlegen des Hilfsschalters in seinem Beginn ein und läuft einmal vollständig ab. Wenn nicht besondere .Maßnahmen angewendet sind, läuft es nur ein einziges Mal ab, auch wenn nach seinem Ablauf der Hilfsschalter oder Fußschalter der Schweißmaschine noch weiterhin geschlossen gehalten wird.

Fig. ι zeigt den für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen.Teil des Steuerkreises der im Schweißstromkreis liegenden Entladungsstrecken. Die im Gitterkreis liegende Unterbrechervorrichtung besteht aus einer von einem Synchronmotor angetriebenen Scheibe 1, die im folgenden als Programmscheibe bezeichnet werden soll. Am Umfang lieser Scheibe sind Aussparungen angebracht, die den Strahlengang zwischen einer Lichtquelle 2 und einer lichtelektrischen Zelle 3 abwechselnd sperren oder freigeben. Die Photozelle 3 wirkt über eine Verstärkerröhre 4 auf den Gitterkreis von zwei gas- oder dampfgefüllten Entladungsstrecken 5 und 6, deren Anoden über einen Kondensator 7 und einen Widerstand 8 miteinander verbunden sind. Eine Mittelanzapfung des Widerstandes 8 und die Kathoden der beiden Entladungsstrecken 5 und 6 liegen an einer Gleichspannung, die von einem Spannungsteilerwiderstand 9 abgenommen wird. Die beiden Entladungsstrecken 5 und 6 sind nach Art einer Wechselrichterschaltung miteinander verbunden. Je nachdem das eine oder andere der beiden Gefäße gezündet ist, wird die linke oder rechte Hälfte des Widerstandes 8 an die Gleichstromquelle angeschlossen. Die Spannung der linken Hälfte des Widerstandes 8 ist in den Gitterkreis der in der Zeichnung nicht dargestellten, im Schweißstromkreis liegenden Hauptentladungsstrecken geschaltet. Die Photozelle 3 sei mit dem Gitterkreis der Entladungsstrecken 5 und 6 so verbunden, daß die Hauptentladungsstrecken gezündet werden, wenn die Photozelle 3 belichtet ist, wenn also eine Aussparung in der Programmscheibe ι den Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der Photozelle 3 freigibt.

Obwohl die Verwendung von zwei nach Art einer Wechselrichterschaltung miteinander verbundenen Gasentladungsstrecken, wie in Fig. 1 die Gefäße 5 und 6, für die Erzeugung der die Hauptentladungsstrecken zündenden Steuerspannung von besonderem Vorteil ist, kann die Erfindung auch mit anderen bekannten Steuerschaltungen arbeiten. Wesentlich ist nur, daß unter Vermittlung der von der Programmscheibe 1 gesteuerten Photozelle auf den Gitterkreis der Hauptentladungsstrecken Steuerspannungen übertragen werden, die diese Entladungsstrecken nach dem Programm steuern, welches durch die Formgebung der Programmscheibe vorbestimmt ist.

Aus der Darstellung der Lichtquelle 2^ in Fig. ι ist ersichtlich, daß von dieser Lichtquelle zwei Lichtstrahlen ausgehen, und zwar sind die beiden Lichtstrahlen räumlich mit Bezug auf die Programmscheibe ι so angeordnet, daß sie beim Umlauf der Scheibe von einer Aussparung kurz nacheinander für die Belichtung der Photozelle 3 freigegeben werden. Der räumliche Abstand zwischen den beiden Lichtstrahlen ist so bemessen, daß unter der Voraussetzung einer bestimmten Umlaufgeschwindigkeit der Programmscheibe ι die Steuerimpulse, welche durch die beiden Lichtstrahlen auf den Gitterkreis der Entladungsstrecken übertragen werden, zeitlich gegeneinander um genau i8o° in der Phase verschoben sind. Das bedeutet, daß jede Aussparung auf der Programmscheibe 1 einen Steuerimpuls erzeugt, der in den beiden im Schweißstromkreis liegenden Hauptentladungsstrecken innerhalb einer Wechsel-Stromperiode genau die gleiche Aussteuerung ergibt. Liegt eine Aussparung am Umfang der Programmscheibe 1 so, daß der erste Lichtstrahl der Lichtquelle 2 über die Photozelle 3 einen Zündzeitpunkt im Spannungsmaximum der Spannung des Schweißstromkreises ergibt, so werden beide Entladungsstrecken des Schweißstromkreises genau im gleichen Zeitpunkt gezündet.

Diese Ausgestaltung der im Gitterkreis der ««" Entladungsstrecken liegenden Unte?brechervorrichtung hat den wichtigen Vorzug, daß

die Anforderungen bei der Herstellung der Aussparungen am Umfang der Programmscheibe ι nicht übertrieben groß zu sein brauchen. Wenn eine Aussparung aus Gründen der Ungenauigkeit einer Werkzeugmaschine ein wenig anders eingeschnitten wird, als es beabsichtigt war, so kann das nur zur Folge haben, daß das Gesetz, nach dem während eines Umlaufs der Scheibe der

ίο Schweißstrom geändert wird, nicht ganz dem gewünschten Programm entspricht. Viel wesentlicher ist aber die Tatsache, daß in einer Periode des Wechselstromes unter allen Umständen beide Entladungsstrecken genau gleich ausgesteuert werden; denn bei ungleicher Aussteuerung der Entlädungsgefäße entsteht in, dem Schweißstrom eine Gleichstromkomponente, die zu unerwünschter Sättigung des Schweißtransformators und dadurch zur

so Überlastung der Entladungsgefäße führen kann.

Die Breite der Aussparungen am Umfang der Programmscheibe 1 richtet sich nach der Zeit, während der im Gitterkreis der Hauptentladungsstrecken eine positive Steuerspannung bestehen bleiben soll. Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, allen Aussparungen die gleiche Breite zu geben und nur ihre räumliche Lage am Umfang der Scheibe dem gewünschten Zündzeitpunkt entsprechend zu wählen. Die Herstellung der Scheiben ist dann verhältnismäßig einfach, und es ist die Möglichkeit gegeben, bei einer Schweißmaschine eine größere Anzahl von Programmscheiben für verschiedene Änderungsprogramme des Stromes zur Verfügung zu stellen.

Es sei noch erwähnt, daß an Stelle der lichtelßktrischen Steuerung des Schweißpro-

gramms auch eine Steuerung verwendet werden kann, die ebenfalls ohne mechanische Kontaktberührung arbeitet, also auch eine Programmscheibe verwendet, die derjenigen der Fig. 1 ähnlich ist. Die Scheibe kann an Stelle der Lichtstrahlen auch Kraftlinien eines Elektromagneten steuern, der so angeordnet ist, daß je nach der Anordnung der Aussparungen der Magnetkreis geschlossen oder geöffnet ist. Auch bei diesen Steuerungen kann das Prinzip beibehalten werden, daß ein und dieselbe Aussparung der Programmscheibe stets nacheinander zwei Steuerimpulse auslöst, die.zeitlich um i8o° in der Phase verschoben sind.

Auf der gleichen Achse wie die Programmscheibe ι sitzt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, noch eine mechanische Kontaktvorrichtung, die aus einer umlaufenden Scheibe 10 und zwei Kontakten 11 und 12 besteht. Auf der Scheibe 10 befindet sich an einer Stelle ein leitender Belag 13, der während des Umlaufs der Scheibe die beiden Kontakten und 12 nacheinander an die Zuleitung 14 anschließt. Die beiden Kontakte 11 und 12 sind an zwei Spulen eines polarisierten Relais 15 ange- 6g schlossen, dessen Arbeitskontakt 151 zu einem Hilfstransformator 16 im Gitterkreis der beiden Entladungsstrecken 5 und 6 parallel geschaltet ist. Je nachdem eine der beiden Spulen 152 oder 153 des polarisierten Relais 15 Strom führt, ist der Kontakt 151 geschlossen oder geöffnet. Durch Richtungspfeile ist angegeben, daß ein Strom der Spule 152 den Kontakt öffnet und ein Strom der Spule 153 den Kontakt schließt.

Der Transformator 16 im Gitterkreis der Entladungsstrecken 5 und 6 ist maßgebend für die Sperrung oder Freigabe der die Steuerspannung für die Hauptstrecken liefernden Hilfsstrecken 5 und 6. Solange der Transformator 16 durch den Kontakt 151 des polarisierten Relais 15 kurzgeschlossen ist, kann die Entladungsstrecke 5 nicht gezündet und daher auch die linke Hälfte des Widerstandes 8 nicht eingeschaltet werden. Die Hauptstrecken im Schweißstromkreis bleiben gesperrt, unabhängig davon, ob die Programmscheibe ι die Lichtstrahlen der Lichtquelle 2 freigibt oder nicht.

Das polarisierte Relais 15 liefert somit in go Verbindung mit der Kontaktscheibe 10 bis 13 den Teil" der Steuereinrichtung, durch den dem eigentlichen Steuerprogramm des Schweißstromes je ein Steuerimpuls vor- und nachgeschaltet ist, von denen der erste Impuls den Steuerweg zu den Hauptentladungsstrecken freigibt, während der zweite Impuls diesen Steuerweg sperrt. Die Raumlage der beiden Kontakte 11 und 12 auf der Kontaktscheibe 10 ist so zu wählen, daß die Steuerimpulse der Programmscheibe 1 zeitlich zwischen diesen beiden Kontakten, d. h. hinter dem Kontakt 11 und vor dem Kontakt 12, liegen. Die konstruktive Ausführung der Kontaktvorrichtung 10 bis 13 ist naturgemäß für die Erfindung unwesentlich. Auch ist es unwesentlich, ob für die Steuerung des polarisierten Relais 15 wie beim Ausführungsbeispiel eine besondere Kontaktvorrichtung verwendet wird, die auf der gleichen Achse sitzt wie die Programmscheibe 1, oder ob die Programmscheibe ι beispielsweise Ansätze trägt, durch die Kontakte gesteuert werden, die am Umfang der Scheibe in bestimmter räumlicher Lage angeordnet sind. Wesentlich ist nur der zeitliche Zusammenhang zwischen der Kontaktgabe der beiden Kontakten und 12 und dem Steuerprogramm der Programmscheibe ι. Zweckmäßig und vorteilhaft ist auch die Ausgestaltung der aus der Programmscheibe 1 und der Kontaktvorrichtung 10 bis 13 bestehenden Unterbrechervorrich-

tuiig derart, daß die der Kontaktvorrichtung ίο bis 13 zufallende Steuerung durch mechanische Kontaktgabe gelöst wird, während die Programmscheibe 1 mit lichtelektrischer Steuerung, nicht dagegen mit mechanischer Kontaktberührung arbeitet.

Das polarisierte Relais ist über einen Kondensator 17 an den Minuspol der Gleichstromquelle, d. h. an den Minuspol des SpannungsteilerWiderstandes 9, angeschlossen. Zwischen dem Kondensator 17 und dem Relais 15 liegt der den Schweißvorgang einleitende Hilfsschalter 18, d. h. der Fußschalter der Schweißmaschine. Dieser verbindet die untere Belegung des Kondensators entweder mit der Relaisspule 152 oder mit der Relaisspule 153. Durch einen weiteren Umschalter 19 kann der Kondensator 17 kurzgeschlossen werden, oder es kann ein Widerstand 20 zu dem Kondensator und dem einen Kontakt des Hilfsschalters 18 parallel geschaltet werden. Die beiden Arbeitskontakte des Hilfsschalters 18 sind mit A und E bezeichnet, um anzudeuten, daß die Stellung E der Einschaltung und die Stellung A der Ausschaltung des Schweißstromkreises entspricht. Die beiden Schaltstellungen des Umschalters 19 sind mit P (Funkischweißung) und N (Nahtschweißung) bezeichnet.

Die Wirkungsweise der Steuerungsanordnung der Fig. 1 ist folgende: Solange der Hilfsschalter 18 sich in der Stellung^ befindet, ist die Spule 153 des polarisierten Relais 15 über den Kondensator 17 und den dazu parallel liegenden Widerstand 20 an den negativen Pol des Widerstandes 9 angeschlossen. Beim Schließen des der Spule 153 entsprechenden Kontaktes 12 erhält das Relais 15 einen Stromimpuls, durch den der Relaiskontakt 151 geschlossen wird. Der Transformator 16 im Gitterkreis der Entladungsstrecken 5 und 6 wird dadurch kurzgeschlossen, Steuerimpulse der Programmscheibe 1 können nicht zu dem Gitterkreis der Hauptentladungsstrecken gelangen. Solange sich der Umschalter 19 in der gezeichneten Stellung, d. h. in der der Punktschweißung entsprechenden Stellung befindet, ist der Kondensator 17 über den Widerstand 20 geschlossen und wird während der Zeit, die zwischen zwei Kontaktschließungen des Kontaktes 12 liegt, jeweils entladen. Der Kontakt 151 des Relais 15 bleibt geschlossen-

Wenn nun der Hilfsschalter 18, d. h. der Fußschalter der Schweißmaschine, in die Stellung E umgelegt wird, so ist der Kondensator 17 mit der anderen Spule 152 des Relais 15 verbunden. Der Kondensator erhält in dem Augenblick, in dem der Kontakt 11 ^fi° der Kontaktvorrichtung 10 bis 13 geschlossen wird, einen Ladestromstoß, durch den der 1 Kontakt 151 des Relais 15 geöffnet wird. Dadurch wird der Steuerweg der Entladungsstrecken 5, 6 und damit der Steuerweg zu den Hauptentladungsstrecken freigegeben. Die 65 ■ Steuerimpulse der Programmscheibe 1 können sich auswirken.

Der Zeitpunkt, zu dem der Hilfsschalter 18 umgelegt wird, ist für die Abwicklung des Steuerprogramms gleichgültig. Das Steuerprogramm beginnt unter allen Umständen stets an seinem Anfang und wird unabhängig von der Einschaltzeit des Hilfsschalters 18 stets mindest einmal voll zur Wirkung gebracht. Dies wird erreicht durch die Vereinigung der Kontaktscheibe 1 mit der Kontaktvorrichtung 10 bis 13. Nimmt man an, daß der Hilfsschalter etwa in der Mitte des Ablaufs des Steuerprogramms geschlossen wird, so setzt trotzdem das Steuerprogramm erst an seinem Anfang ein; denn der angenommene Zeitpunkt liegt später als der Zeitpunkt, zu dem das Relais 15 durch den Kontakt 11 zwecks öffnens des Kontaktes 151 und der dadurch bedingten Freigabe des Gitter-Steuerweges betätigt werden kann. Erst wenn nach dem Schließen des Hilfsschalters 18 auch der Kontakt 11 geschlossen wird, gibt das Relais 15 die Steuerung frei, und dies erfolgt unbedingt am Anfang des Steuerprogramms. Zeitlich hinter dem Ablauf des Programms liegt jeweils der Kontakt 12, d. h. der Kontakt, der dem Ansprechen des Relais 15 in der entgegengesetzten Richtung entspricht. Wird der Hilfsschalter 18 über den Zeitpunkt dieser Kontaktgabe hinaus in seiner Schließstellung £ gehalten, so kann trotzdem ■das Steuerprogramm nicht ein zweites Mal zur Wirkung gelangen; denn am Ende des Programms wird die Relaisspule 153 über den Kontakt 12 und den Widerstand 20 an den negativen Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossen, das Relais schließt seinen Kontakt 151 und unterbricht dadurch die S teuer verbindung zwischen der Photozelle 3 und den Entladungsstrecken 5, 6, eine Freigabe des Steuerweges durch den Kontakt 11 ist nicht möglich, weil im Stromkreis der Relaisspulen 152 der Kondensator 17 liegt, der vorher aufgeladen war und daher wegen no seiner Aufladung den Stromkreis der Relaisspule 152 sperrt. Das Steuerprogramm kann · also unabhängig davon, ob der Hilfsschalter längere oder kürzere Zeit geschlossen ist, unter allen Umständen nur ein einziges Mal i«5 ablaufen. Dies gilt für die gezeichnete Stellung des Umschalters 19, d. h. für die Stellung P, die der Punktschweißung entspricht. Legt man diesen Schalter auf die Stellung iV, d. h. auf Nahtschweißung, um, so liegen die «»ο Verhältnisse anders. Der Kondensator 17 ist jetzt über deti Schalter 19 kurzgeschlossen,

und das Programm wickelt sich so lange ab, wie der Hilfsschalter 18 geschlossen gehalten wird. Auch in dieser Stellung des Umschalters 19 beginnt jedoch das Programm beim erstmaligen Einschalten des Hilfsschalters 18 stets an seinem Anfang.

Aus der vorstehenden Erläuterung der Wirkungsweise der Programmscheibe 1 in Verbindung mit der Kontaktvorrichtung 10 bis 13 ergibt sich, daß die beiden Steuerimpulse der Kontakten und 12, welche den Steuerweg der Entladungsstrecken freigeben und wieder sperren, zeitlich kurz aufeinanderfolgen müssen. Die Kontaktvorrichtung 10 bis 13 muß also so ausgebildet sein, daß das Relais 15 kurz nacheinander einen Schließimpuls für seinen Kontakt 151 bekommt. Dies läßt sich auch dadurch erreichen, daß man die beiden Relaisspulen an eine Wechselstromquelle anschließt und daß die beiden Kontakte 11 und 12 so zueinander angeordnet werden, daß der Kontaktabstand einer halben Periode» einer Wechselspannung entspricht. Das Relais kann dann mit Wechselstrom erregt werden und erhält von der positiven Halbwelle einen Steuerimpuls in der einen Richtung und von. der negativen Halbwelle einen Steuerimpuls in der entgegengesetzten Richtung."

Zu dem Relais 15. sei noch bemerkt, daß mit ihm nur ein Weg angedeutet sein soll, durch den die Verbindung zwischen der Programmscheibe ₍i -und den Gitterkreis der Hauptentladungsstrecke unterbrochen oder

3S freigegeben wird. An Stelle des Kurzschließens des Transformators 16 im Gitterkreis der Entladungsstrecken 5 und 6 können naturgemäß auch noch andere Mittel, beispielsweise das Ein- oder Ausschalten einer negativen Sperrspannung o. dgl.,, angewendet werden. In jedem Falle kommt es darauf an, daß im Zeitpunkt der Kontaktschließung der beiden Kontakte 11 und 12 kurz nacheinander der Gitterkreis der Hauptentladungs-

strecken gesperrt und wieder geöffnet wird.

Die Hauptentladungsstrecken müssen kurz nacheinander einen Stopimpuls und einen Startimpuls erhalten. .

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbei-

spiel der Erfindung bzw. eine Ergänzung der ■ in Fig. ι dargestellten Steuereinrichtung. Aus der Schaltung der Fig. 1 ist das Relais 15 mit den beiden Relaisspulen 152 und 153 und dem Arbeitskontakt 151 unverändert übernommen. Die beiden Relaisspulen werden ebenso wie bei der Anordnung nach Fig. 1 durch eine Kontaktscheibe 10 gesteuert, an deren Umfang zwei Kontakte 11 und 12 angeordnet sind. Diese Kontakte steuern ebenso wie bei der Anordnung nach Fig. 1 die Sperrung oder Entsperrung des Steuerweges zwischen der Photozellensteuerung und den im Schweißstromkreis liegenden Entladungsstrecken. Die Programmscheibe mit den zugehörigen Steuerungsteilen ist in Fig. 2 der Einfachheit halber weggelassen.

Der Unterschied zwischen der Anordnung der Fig. 2 und der Anordnung der Fig. 1 besteht darin, daß die zweite Anordnung noch durch Steuerungsteile ergänzt ist, die eine Programmsteuerung des Schweißstromes mit einer Programmsteuerung des Elektrodendruckes verbinden. Untersuchungen haben ergeben, daß es für die Leichtmetallschweißung vorteilhaft ist, nicht nur Schweißstrom, sondern auch den Elektrodendruck nach einem vorbestimmten Programm zu ändern. Ein solches Druckprogramm ist in Fig. 3 dargestellt. Der Druck steigt zunächst allmählich an, wird zu einem bestimmten Zeitpunkt gesenkt und dann wieder auf einen Zwischenwert erhöht. Das Steuerprogramm des Schweißstromes wird etwa dort eingeschaltet, wo der Druck abgesenkt wird. Je nach den besonderen Bedingungen, die durch das zu schweißende Material gegeben sind, sind verschiedene Einschaltzeiten für das Programm des Schweißstromes in das Druckprogramm zu wählen. Der Strom kann in dem Augenblick einsetzen, in dem der Druck gesenkt wird, er kann aber auch erst dann einsetzen, wenn der Druck nach der Absenkung seinen unteren Grenzwert erreicht hat. Die Steuerungsanordnung ist daher zweckmäßig so auszubilden, daß das Druckprogramm zeitlich gegenüber dem Stromprogramm verschoben werden kann. Das Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 2 dargestellt ist, geht davon aus, daß Druckabsenkung und Beginn des Schweißstromes etwa zusammenfallen.

Zur Steuerung des Elektrodendruckes dient, wie in Fig. 2 angedeutet, ein Luftdruckzylinder 30 mit einem Einlaßventil 31 und einem Auslaßventil 32. Eine Regeleinrichtung 33 steuert den Druck, auf den bei geöffnetem Einlaßventil 31 der Druck im Zylinder 30 ansteigt. Der Regler 33 kann den Anforderungen des Druckprogramms entsprechend durch elektrische Steuerung verstellt werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Steuerschaltung uo für den Schweißstrom und den Elektrodendruck beruht im wesentlichen darauf, daß aus einer Gleichstromquelle 40 ein Widerstand 41 über eine Quecksilberdampfentladungsstrecke 42 gespeist wird. Vor der Entladungsstricke liegt ein Relais 43, durch das der Anodenstromkreis zum Zwecke der Löschung der Entladungsstrecke unterbrochen werden kann. Das Steuergitter der Entladungsstrecke 42 steht mit Kontakten eines Manometers 45 sowie mit einem Kontakt 46 in Verbindung. Das Manometer 45 hängt von dejn Druck des

Elektrodendruckluftzylinders 30 ab, der Kontakt 46 wird von der Kontaktscheibe 10 gesteuert und ist gegenüber den beiden anderen Kontakten 11 und 12 dieser Kontaktscheibe so angeordnet, daß er zeitlich vor diesen Kontakten geschlossen wird.

Zum Einleiten des Schweißvorganges dient ein Hilfsschalter 18, der dem Hilfsschalter 18 in Fig. i, d. h. dem Fußschalter der Schweißmaschine, entspricht. Von dem Hilfsschalter 18 werden zwei Relais 47 und 48 gesteuert, deren Kontakte noch mit einem Zeitrelais 49 in Verbindung stehen.

Die Funktionen der einzelnen zu der Schaltanordnung der Fig. 2 gehörigen Relais u. dgl.

•werden am deutlichsten bei einer Schilderung des Steuervorganges für einen einzelnen Schweißpunkt.

In der Ruhestellung ist der Kontakt 451 des Manometers 45 geschlossen, weil in dem Druckzylinder der Elektroden kein Druck besteht. Über den Kontakt 451 ist der Stromkreis des Relais 43 geschlossen, der Anodenkreis der Entladungsstrecke 42 ist geöffnet. Die beiden \^Tentile3i und 32 in den Druckluftleitungeu des Zylinders 30 sind geschlossen.

Wenn der die Schweißmaschine Bedienende den Fußschalter 18 betätigt und dessen Kontakte 181 und 182 schließt, so wird über den oberen Kontakt 1S1 zunächst das Relais 47 eingeschaltet. Über den Kontakt 471 und über den geschlossenen unteren Hilfskontakt 491 des Zeitrelais 49 hält sich dieses Relais, auch wenn der Fußschalter iS unmittelbar darauf wieder geöffnet wird. Der untere Kontakt 472 des Relais 47 schließt den Stromkreis des Einlaßventils 31 des Druckluft zylinders 30. Das Ventil 31 wird geöffnet, der Druck im Zylinder 30 steigt allmählich an. Der Zeitpunkt des Druckbeginns ist in Fig. 3 mit /„ bezeichnet.

Im Zeitpunkt f_t hat der Druck seinen Höchstwert erreicht, und das Manometer 45 schließt den rechten Kontakt 452. Vorher war durch Öffnen des Manometerkontaktes 451 der Stromkreis des Relais 43 unterbrochen, und es war dadurch der Anodenstromkreis der Entladungsstrecke 42 geschlossen. Das Steuergitter der Entladtingsstrecke 42 ist über den Kontakt 46 der Kontaktscheibe 10 mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle 40 und dadurch über den Widerstand 41 mit der Kathode des Entladungsgefäßes verbunden. Sobald nach dem Schließen des Manometerkontaktes 452, d. h. nach Erreichen des oberen Elektrodendruckes (Zeitpunkt t_t in Fig. 3), der Kontakt 46 durch die Steuerscheibe 10 geschlossen wird, zündet die Entladungsstrecke 42 und schließt den Stromkreis für den Widerstand 41. Dieser Zündzeitpunkt ist in Fig. 3 mit J₂ bezeichnet. Der Abstand der beiden Zeitpunkte I₁ und t, ist nicht festliegend, sondern hängt davon ab, wie die Kontaktscheibe 10 in dem Augenblick steht, in dem das Manometer seinen oberen Kontakt schließt.

Durch Einschalten des Widerstandes 41 im Stromkreis der Entladungsstrecke 42 erhält das Auslaßventil 32 des Druckzylinders 30 Spannung, und nach Ablauf einer bestimmten, von der Bauart des Ventils abhängigen Verzögerungszeit beginnt im Zeitpunkt t₃ (Fig. 3) der Druck zu sinken. Gleichzeitig setzt aber auch das Schweißstromprogramm ein; denn nach dem Schließen des Kontaktes 46 durch die Kontaktscheibe 10 wird, wie bereits an Hand der Fig. 1 erläutert wurde, auch der Kontakt 11 geschlossen, durch den das Relais 15 in seine Freigabestellung gebracht wird. Der Abstand zwischen den Kontakten 46 und 11 am Umfange der Kontaktscheibe 10 ist so gewählt, daß die Druckabsenkung und der Beginn des Schweißstromes etwa gleichzeitig erfolgen. Dieser Abstand kann durch Verschieben der Kontakte am Umfange der Scheibe 10 verschieden eingestellt werden und beispielsweise auch so, daß der Schweißstrom erst einsetzt, wenn der Elektrodendruck bereits um ein bestimmtes Maß abgesenkt worden ist.

Die Impulsleitung der Freigabespule 152 des Relais 15 ist nicht nur über den Kontakt 11 der Kontaktscheibe 10, sondern auch über den oberen Kontakt 452 des Manometers 45 geführt.. Das Stromprogramm kann also nur dann einsetzen, wenn vorher der Druck der Elektroden auf den gewünschten Höchstwert gesteigert war. Arbeitet man mit einem Schweißprogramm derart, daß der Schweiß- »oo strom erst nach der Druckabsenkung · einsetzen soll, so muß das Manometer 45 mit einer geringen Zeitverzögerung ausgerüstet werden, damit sein oberer Kontakt 452 noch geschlossen ist, wenn der Druck Ijereits um ein bestimmtes Maß abgesenkt wurde.

Beim Einschalten des Widerstandes 41 wird außer der Erregerspule des Ventils 32 auch noch die obere Erregerspule des Relais geschlossen. Dieses Relais zieht an und no schließt zunächst seinen oberen Kontakt 481, der als Haltekontakt wirkt; denn er verbindet die untere Spule des Relais 48 über den Kontakt 472 des Relais 47 mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle 40. Der untere Kontakt 482 des Relais 48 schließt den Stromkreis des Zeitrelais 49, welches in diesem Augenblick (Zeitpunkt t, in Fig. 3) zu laufen beginnt..

Sobald durch das Ventil 32 genügend Luft aus dem Druckzylinder 30 herausgelassen ist, schließt das Manometer 45 seinen unteren

Kontakt 45.1, das Relais 43 spricht an und öffnet den Anodenstromkreis der Entladungsstrecke 42. Dadurch wird der Widerstand 41 ausgeschaltet und der Erregerspule des Auslaßventils 32 die Spannung genommen. Dieses Ventil schließt (Zeitpunkt i_s, Fig. 3), und der Druck im Elektrodendruckzylinder steigt wieder an. Es sei angenommen, daß durch die Regeleinrichtung 33 in der Druckleitung des Zylinders 30 der Höchstwert, auf den der Elektrodendruck anwächst, herabgeregelt ist, und zwar so, wie es in dem Diagramm der Fig. 3 angegeben ist. Diese Stellungsänderung der Regeleinrichtung 33 kann von dem Manometer 45 abhängig gemacht werden oder von einem druckabhängigen Relais, welches an den Zylinder 30 angeschlossen ist. Eine andere Möglichkeit -für die Steuerung der Regeleinrichtung 33 besteht darin, daß am Umfange der Kontaktscheibe 10 ein weiterer Kontakt angebracht ist, der zwischen den Zeitpunkten t_s und t_s des Diagramms der Fig. 3 die Regeleinrichtung 33 verstellt.

In der Zwischenzeit ist das Schweiß-

^a5 programm, welches durch die Programmscheibe ι nach Fig. 1 gesteuert wurde, abgelaufen, das Relais 15 ist durch den Kontakt 12 der Kontaktscheibe 10 in seine Sperrstellung zurückgelegt. Das Startkommando durch den Kontakt 11 kann nicht zur Wirkung gelangen, weil der obere Manometerkontakt in die zugehörige Steuerleitung der Relaisspule 152 geschaltet ist.
Das Ende des Gesamtprogramms eines

³·"> Schweißpunktes wird durch das Zeitrelais 49 bestimmt. Dieses Zeitrelais beginnt, wie bereits erwähnt wurde, im Zeitpunkt t₂ (Fig. 3) zu laufen und ist so eingestellt, daß seine Laufzeit im Zeitpunkt t_e (Fig. 3) beendet ist.

In diesem Augenblick öffnet das Zeitrelais seinen unteren Kontakt 491 und schließt seinen oberen Kontakt 492. Durch Öffnen des Kontaktes 491 wird die Selbstschaltung des Relais 47 aufgehoben und damit der Strom-

Ί5 kreis des Einlaßventils 31 des Druckzylinders 30 unterbrochen, das Ventil schließt sich, und der Druck des Zylinders 30 sinkt allmählich ab. Durch Abfallen des Relais 47 wird wiederum der Haltestromkreis des Relais 48 unterbrochen.

An dem Zeitrelais 49 ist noch ein Hilfskontakt 492 angebracht, der dafür sorgt, daß dieses Relais nach seinem Ablauf nicht wieder abfallen kann, wenn in diesem Zeitpunkt der Fußschalter 18 noch geschlossen ist; denn durch den im Schließzustande des Schalters 18 geschlossenen Kontakt 182 wird der Erregerstromkreis des Zeitrelais 49 geschlossen gehalten, auch wenn vorher die beiden Relais 48 und 47. abgefallen waren. Durch diese Verriegelung wird dafür gesorgt,

daß das Druck- und Schweißprogramm nicht von neuem ablaufen kann, wenn nicht der Fußschalter geöffnet wird. Schließt man dann den Fußschalter 18 wieder, so läuft das 65 Druck- und Stromprogramm in der vorstehend beschriebenen Weise zum zweiten Male ab.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur elektrischen Punktoder Punktnahtschweißung mit Hilfe von steuerbaren Entladungsstrecken, insbesondere gittergesteuerten Quecksilberdampfentladungsstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem den Schweißvorgang - einleitenden " Schalter (Hilfsbzw. Fußschalter 18) im Steuerkreis der Entladungsstrecken zwei Schaltvorrichtungen (1, 10) angeordnet sind, von denen die erste (1) den Zündzeitpunkt der Entladungsstrecken nach einem vorgegebenen Programm im Sinne einer Vergrößerung und Wiederverkleinerung des Stromes verändert, während die zweite (10) zu Beginn des Schweiß Vorganges eine in der Verbindung zwischen dem Steuerkreis der Entladungsstrecken und der ersten Schaltvorrichtung (1) liegende Sperrvorrichtung (15, 16) aufhebt (Entsperrung) und nach Ablauf des Schweißprogramms wieder zur Wirkung bringt (Sperrung).
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zündzeitpunkt der Entladungsstrecken ändernde Schaltvorrichtung als dauernd umlaufende Schaltvorrichtung ausgebildet ist und daß diese Schaltvorrichtung mit der ebenfalls als umlaufende Schaltvorrichtung ausgebildeten Vorrichtung zur Sperrung und Entsperrung der Entladungsstrecken zwangsläufig gekuppelt ist. Γ 1 o,s
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Sperrung und Entsperrung der Entladungsstrecken eine Schaltvorrichtung mit mechanischer Kontaktgabe, für die Steuerung no der Größe des Stromes der Entladungsstrecken dagegen eine Schaltvorrichtung mit lichtelektrischer oder magnetischer Kontaktgabe verwendet ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangsrichtung der zur lichtelektrischen Köntaktgabe dienenden Schalteinrichtung zwei Lichtquellen (2) in. einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, i?-° daß eine Schaltstellung der umlaufenden Schalteinrichtung zwei um i8o° gegen-

   einander versetzte Steuerimpulse auf den Gitterkreis der Entladungsstrecken überträgt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, S dadurch gekennzeichnet, daß in die Impulsleitung für Sperrung und Entsperrung der Entladungsstrecken, beispielsweise in den Erregerkreis eines polarisierten Relais (152), ein Kondensator (17) geschaltet ist, derart, daß bei geschlossener Impulsleitung und durch die umlaufende Schaltvorrichtung wiederholter Auslösting des Impulses die Betätigung des sperrenden oder entsperrenden Gliedes nur einmal erfolgen kann.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Impulsleitungen für Sperrung und Entsperrung über den den Schweißvorgang einleitenden, als Umschalter ausgebildeten Hilfsschalter (18) und einen Kondensator (17) an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind und daß ein weiterer Umschalter (19) vorgesehen ist, der in der einen Stellung (Nahtschweißung·) den Kondensator kurzschließt, in der anderen Stellung (Punktschweißung) dagegen den Kondensator und den Hilfsschalter durch einen Widerstand (20) überbrückt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der auf den Steuerkreis der Entladungsgefäße einwirkenden Unterbrechervorrichtung eine weitere Steuervorrichtung verbunden ist, durch die während des Schweißvorganges der Elektrodendruck nach einem vorbestimmten Programm geändert wird.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsleitungen zur Entsperrung der Entladungsstrecken über vom Elektrodendruck abhängige Meßeinrichtungen geführt sind, derart, daß eine Entsperrung der Entladungsstrecken nicht möglich ist, bevor der Elektrodendruck einen vorbestimmten Mindestwert erreicht hat.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfsspannungen, die zum Steuern der Senkung des Elektrodendruckes und der Einleitung des Schweißstromprogramms dienen, an einem Widerstand abgenommen sind, der über eine steuerbare Entladungsstrecke an eine Stromquelle angeschlossen ist, wobei diese Entladungsstrecke nach dem Anwachsen des Elektrodendruckes auf einen vorbestimmten Mindestwert durch Gittersteuerung eingeschaltet und nach Absenken des Elektrodendruckes auf einen bestimmten Grenzwert wieder ausgeschal- 6_U tet wird, beispielsweise durch Unterbrechen des Anodenstromkreises.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen