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Einrichtung zur Punktnahtschweißung mit Hilfe von Lichtbogenentladungsstrecken
Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Nahtschweißmaschinen, bei denen
der Schweißstromkreis mit Hilfe von steuerbaren Lichtbogenentladungsstrecken, vorzugsweise
gittergesteuerten Quecksilberdampfentladungsstrecken, während der gewünschten Zeitdauer
an ein Wechselstromnetz angeschlossen wird. Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung
für die bekannten Schweißmaschinensteuerungen, bei denen die Primärwicklung eines
Schweißtransformators über zwei gegensinnig parallel geschaltete Lichtbogenentladungsstrecken
an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist.
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Es ist bekannt, daß die Dauer der Stromführung mit Hilfe eines Kondensators
überwacht werden kann, der während der Arbeits- .oder Stromfürungszeit der Entladungsstrecken
bzw. während der Dauer der Einschaltung des Schweißstromkreises aufgeladen wird
und beim Erreichen einer bestimmten Spannung die den Schweißstromkreis speisenden-
Entladungsstrecken sperrt. Für die Aufladung dieses Kondensators sind mehrere Schaltungen
bekanntgeworden. Ein zweckmäßiger Weg besteht darin, daß die Ladespannung dem über
die Hauptentladungsstrecken eingeschalteten Schweißtransformator entnommen wird.
Der Kondensator wird dann jeweils so lange aufgeladen, wie der Schweißstromkreis
über die Entladungsstrecken ,eingeschaltet ist.
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Die vorstehend gekennzeichneten Schaltungen sind anwendbar, wenn es
sich darum handelt, Punktschweißungen auszuführen .oder, allgemeiner gesagt, seinen
elektrischen Stromverbraucher einmalig während einer bestimmten Zeitdauer an eine
ihn speisende Wechselstromquelle anzuschließen. Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung,
bei der es mit einfachen Hilfsmitteln gelängt, mehrere Steuervorgänge aneinanderzureihen
und dadurch eine Nahtschweißung zu erzielen.
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Gemäß der Erfindung wird zu dein im Gitterkreis der Hauptentladungsstrecken
liegenden Steuerkondensator ein Entladestromkreis parallel geschaltet, der in Abhängigkeit
von der Spannung an den Hauptentladungsstrecken eingeschaltet wird. Vorzugsweise
besteht dieser Entladestromkreis aus
der Reihenschaltung eines regelbaren
Widerstaildes, der die Dauer der Entladung bestimmt, und eines Hochvakuumelektronenrohres,
dessen Steuerung von der Spannung der Hauptentladungsstrecken abhängig ist. Der
Entladestromkreis wird jeweils dann eingeschaltet, wenn die Hauptentladungsstrekken
gesperrt sind und dadurch die an ihnen liegende Spannung auf die Netzspannung ansteigt.
Durch diese Rückwirkung der Spannung der Hauptentladungsstrecken auf den Steuerkondensator
wird dieser Kondensator selbsttätig abwechselnd aufgeladen und wieder entladen.
Er schaltet dadurch in regelmäßigen Zeitabständen die Hauptentladungsstrecken und
damit den Schweißstromkreis ein und wieder aus. Gegenüber anderen bekannten Steuerungen,
denen die gleiche Aufgabe zugrunde liegt, hat die Erfindung den Vorteil, daß das
gesteckte Ziel mit sehr wenigen und einfachen Mitteln erreicht wird.
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In der Zeichnung ist lein. Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
An die Sammelschienen i und 2 eines Wechselstromnetzes ist ein Schweißtransformator
3 über zwei gegensinnig parallel geschaltete Entladungsstrecken ¢ und 5 angeschlossen.
Die beiden Entladungsstrecken werden in bekannter Weise derart gesteuert, daß nur
eine der beiden Entladungsstrecken, in diesem Fall die Entladungsstrecke :1, einen
Steuerimpuls erhält, während die andere Entladungsstrecke indirekt nach Art einer
sog. Mitreißschaltung gezündet wird, sobald der Strom der zuerst gezündeten Entladungsstreck
e erloschen ist.
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Im Gitterkreis der Entladungsstrecke d. h. zwischen deren Kathode
und dem Steuergitter, liegt ein Steuerwiderstand 6, welcher in Reihe mit einem gittergesteuerten
LichtbcrgenentladungsgOfäl3 7 an einen an der Netzspannung liegenden Transformator
8 angeschlossen ist. Im Anodenkreis des Hilfsentladungsgefäßes 7 liegt der den Schweißvorgang
einleitende Steuerschalter 9. Sobald dieser Schalter geschlossen wird, erscheint
an dem Steuerwiderstand 6 die gleichgerichtete Spannung des Transformators 8, welche
das Hauptentladungsgefäß ,1 zündet. Der Zeitpunkt des Einschaltens des Hilfsentladungsgefäßes
7 hängt nicht von dem .willkürlich bestimmbaren Einschaltzeitpunkt des Steuerschalters
g, sondern von einer Spannungsspitze ab, die von einem Hilfstransformator i o in
den Gitterkreis des Hilfsentladungsgefäßes 7 eingeführt wird. Dieser Transformator
besitzt einen hochgesättigten Eisenkern und ist in bekannter Weise über eine Drosselspule
i i an das Wechselstromnetz 1, 2 angeschlossen. Um während des Betriebes eine sichere
Zündung der Entladungsstrecken zu erreichen, ist in den Gitterkreis der Hilfsentladungsstrecke
; noch eine Hilfsspannung geschaltet, die über .eine Hilfswicklung 31 und einen
Kondensator 12 dem Schweißtransformator entnommen wird. Diese Spannung ist im wesentlichen.
sinusförmig und eilt der -Netzspannung infolge der Vorschaltung des Kondensators
12 in der Phase voraus. 'Man kann zusätzlich noch eine Glimmentladungsstrecke 13
verwenden, damit die dem Hilfsentladungsgefäß 7 zugeführte resultierende Steuerspannung
eine bestimmte Grenze nicht überschreitet.
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Der für die Regelung der Schweißzeiten wesentliche Steuerkondensator
1 4. ist über einen Regelwiderstand 15 und einen Gleichrichter 16 an den Steuerwiderstand
6 anschlossen. Er wird infolgedessen so lange aufgeladen, wie das Hilfsentladungsgefäß
; eingeschalter ist. Das ist gleichbedeutend mit der Ein schaltdauer der Hauptentladungsstrecken
1 und 5. .
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Das zweite Hauptentladungsgefäß 5 wird. wie bereits" erwähnt, in Abhängigkeit
von der Spannung des Schweißtransformators 3 dadurch gezündet, daß sein Steuergitter
arg eine Hilfswicklung 32 dieses Transformators angeschlossen ist.
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Sobald der Kondensator 1.1 auf einte vorbestimmte Spannurig aufgeladen
ist, sperrt ei das Hilfsentladungsgefäß 7 und unterbricht dadurch die Stromführung
der beiden Hauptentladungsstrecken .1 und 5 bzw. schaltet dun Schweißstromkreis
aus.
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Die vorstehend beschriebenen Schaltungsteile sind bekannt und bilden
eine Punktschweißeinrichtung zur einmaligen kurzzeitigen Einschaltung des Schweißtransformators.
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Erfindungsgemäß wird diese Schaltung durch einen Entladekreis für
den Steuerkondensator 1.1 ergänzt. Dieser Entladekreis besteht aus einem regelbaren
Widerstand 17 und einen: Hochvakuumelektronenrohr 18. Im Steuerstromkreis dieses
Entladungsgefäßes I8 liegt außer einer Sperrspannung und einem Giitter widerstand
ein Gittertransformator I9. dessen Primärwicklung an der Spannung der beider Hauptentladungsstrecken
.1 und 5 liegt. 1-wird dadurch erreicht, daß das Hilfsentladungsgefäß 18 immer dann
gesparrt ist, wenn die beiden Hauptentladungsstrecken .l und 5 eingeschaltet sind.
Im :1ugenblick dir Ausschaltung der Hauptentladungsstrecken d. h. am Ende der Arbeitszeit
der Entladungsstrecken bzw. am Ende der Schweißzeit, wird das Elektronenrohr 18
leitend gemacht und dadurch der Entladekreis des Kondensators 11 eingeschaltet.
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Die Wirkungsweise der Gesamtschaltung ist folgende: -Nach Einlegen
des Steuerschalters c), der mit dem Ful_'Ischaltcr dun Schwel! .#-maschine verbunden
sein kann, ziind,#t die
Spannungsspitze des Transformators 1 o das
Hilfsentladungsgefäß 7 und schaltet dadurch den Steuerwiderstand 6 ein. Die Spannung
dieses Widerstandes zündet das Hauptentladungsgefäß 4. und schaltet den Schweißtransformator
ein. Nach dem Erlöschen des Entladungsgefäßes q. wird über die Hilfswicklung 32
des Schweißtransformators 3 das andere Hauptentladungsgefäß 5 gezündet. Der Schweißtransformator
bleibt jetzt so lange eingeschaltet, bis der Steuerkondensator 14 genügend aufgeladen-ist,
um die Wirkung der Steuerspannung im Gitterkreis des Hilfsentladungsgefäßes 7 ,aufzuheben.
Dieses Hilfsentladungsgefäß wird dann gesperrt. Die Spannung am Steuerwiderstand
6 verschwindet, und die beiden Hauptentladungsgefäße q. und 5 werden nicht wieder
gezündet.
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Während dieser Zeit, d.h. während der Einschaltung der beiden Hauptentladungsstrecken
q. und 5, reicht die zwischen ihren Hauptelektroden liegende Spannung nicht aus,
uni das Elektronenrohr 18 leitend zumachen. Infolgedessen ist der Entladekreis des
Steuerkondensators unterbrochen. Erst wenn die beiden Hauptentladungsstrecken wieder
gesperrt sind, steigt die Spannung an ihren Elektroden an, und zwar praktisch auf
die Netzspannung. Die Spannung des Gittertransformators 19 wächst dadurch so weit
an, daß das Elektronenrohr 18 leitend wird und daß dementsprechend der , Steuerkondensator
1 q. über den Entladewiderstand 17 entladen werden kann. Der Widerstand 17 bestimmt
dabei die Dauer dieser Entladung und damit die Dauer der Pause zwischen dem Erlöschen
der Hauptentladungsstrecken ¢ und 5 und deren Wiederzündung; denn sobald der Steuerkondensator
1 4. genügend weit entladen ist, kann bei eingeschaltetem Steuerschalter 9 die Spannungsspitze
des Transformators Io das Hilfsentladungsgefäß 7 wieder zünden.
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Dieser Steuervorgang läuft so lange in der vorbeschriebenen Weise
ab, wie der Steuerschalter 9 eingeschaltet bleibt.
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Die in der Zeichnung dargestellte -Schaltung kann in mehrfacher Hinsicht
abgeändert werden, ohne an dem .Erfindungsprinzip etwas zu ändern. So kann beispielsweise
der Steuerkondensator 14 auch in anderer Weise abhängig von der Stromführung des
Verbrauchers aufgeladen werden. Er kann beispielsweise beim Einschalten der- Hauptentladungsstrecken
an irgendeine Hilfsstromquelle angeschlossen werden, oder seine Ladung kann auch
von der Spannung des Schweißtransformators abhängig sein. Unwesentlich für die Erfindung
ist auch die Form der in dem Gitterkreis des Hilfsentladungsgefäßes 7 liegenden
Steuerspannungen, wenn auch die dargestellte Schaltung wegen ihrer Einfachheit und
Betriebssicherheit besonders vorteilhaft ist. Wesentlich für die Erfindung ist nur
die rückwirkende Abhängigkeit des Entladestromkreises von der Spannung der beiden
Hauptentladungsstrecken, d. h. die Einschaltung des Entladestromkreises in dem Augenblick,
in dem an den Hauptentladungsstrekken bei deren Erlöschen die Spannung wiederkehrt.
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Die Erfindung kann nicht nur für die Steuerung von Punktschweißmaschinen
verwendet werden, sondern für alle elektrischen Verbraucher, die in regelmäßigen
Zeitabständen und für eine vorgeschriebene Zeitdauer eingeschaltet und wieder ausgeschaltet
werden sollen. Auch die Art der Anordnung der Hauptentladungsstrecken im Stromkreis
des Verbrauchers ist für die Erfindung nicht wesentlich. Die beiden Entladungsstrecken
können beispielsweise an Stelle des in der Zeichnung angegebenen direkten Netzanschlusses
auch in den Sekundärkreis einer Reihendrossel gelegt sein.