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Einrichtung zum elektrischen Punktschweißen mit Steuerorganen für
den Schweißvorgang und Relais zum Steuern von Signalstromkreisen Man hat bereits
verschiedene Einrichtungen zum Steuern elektrischer Punktachweißmaschinen vorgeschlagen.
- So hat man thermische oder magnetische Amperemeter benutzt, die entweder
oder
oder Beginns der Schwenßung, t2 der Zeitpunkt des
messen, wobei t1 der Zeitpunkt des Endes ,derselben, i die Stärke des Schweißstromes
und u die Spannung an den Klemmen der Energiequelle in jedem Augenblick ist. Bei
diesen bekannten Einrichtungen sind die Steuerorgane jedoch mit graphischen Aufzeichnungsvorrichtungen
gekuppelt, die die am Schweißpunkt aufgewendete Energie auf einem Streifen aufzeichnen.
Diese Steuerung durch eine graphische Aufzeichnung erfordert Trommeln, Aufzeichnungsstreifen,
Aufzeichnungsstifte und, ist aus diesem Grunde lediglich für Laboratoriumszwecke
brauchbar.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man weiter bereits vorgeschlagen,
mit den Steuer-Organen der Schweißung sichtbare Anzeigevorrichtungen, wie Lampen
o. dgl., zu betätigen. Bei bekannten Anordnungen dieser Art wird die sichtbare Anzeigevorrichtung
von einer Meßeinrichtung, wie einem Wattmeter, betätigt, welches einen Kontakt aufweist,
gegen den eine bewegliche Armatur zur Anlage kommen kann. Die Schweißungen werden
dadurch in zwei Klassen aufgeteilt, und zwar in solche, bei denen die bewegliche
Armatur nicht auf den Kontakt auftrifft, und in solche, bei denen die bewegliche
Armatur gegen den Kontakt zur Anlage gelangt. Wenn der Kontakt dabei nun für eine
Energiemenge eingestellt wird, die einer normalen Schweißung entspricht, dann sind
die Schweißungen der erstgenannten Klasse zu schwach dagegen die der zweiten entweder
richtig oder verbrannt. Die bekannte Einrichtung kann also nur die Schweißungen
mit zu schwacher, nicht aber die mit zu starker Energie anzeigen. Wenn der Kontakt
dagegen für eine Energiemenge eingestellt wird, bei der die Schweißung zu stark
ist, dann werden die Schweißungen der zweiten Klasse als zu stark angezeigt, aber
die der ersten Klasse
sind dann entweder gut oder zu schwach, die
zu schwachen Schweißungen werden also nicht angezeigt.
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Für die elektrische Schweißung ist es nun jedoch wesentlich, daß die
Arbeitsmängel, also Schweißungen mit zu schwacher oder zu starker Energie, in einwandfreier
Weise bekannt werden.
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Andere bekannte Einrichtungen mit sichtbarer Anzeige enthalten einen
in einem Solenoid gelagerten beweglichen Kern, wobei der Solenoid von dem Schweißstrom
durchflossen wird. Der bewegliche Kern wird dabei in Abhängigkeit von dem Schweißstrom
verlagert und schließt je nach seiner Stellung die Kreise von Signallampen, die
die Art der Schweißung anzeigen, also gute, solche mit zu schwacher und solche mit
zu starker Energie. Bei dieser bekannten Einrichtung bildet nun der Solenoid mit
seinem beweglichen Kern ein auf den Schweißstrom, und zwar auf die Stromstärke ansprechendes
Amperemeter, nicht aber ein Wattmeter, welches die Schweißenergie mißt. Daher entsprechen
die dabei erhaltenen sichtbaren Anzeigen nicht genau dem Wert des Schweißpunktes.
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Die Erfindung betrifft eine von diesen bekannten Vorrichtungen abweichende
Einrichtung, die alle deren Nachteile@vermeidet, und zwar betrifft sie eine Einrichtung
zum elektrischen Punktschweißen mit Steuerorganen für den Schweißvorgang und Relais
zum Steuern von Signalstromkreisen, und sie ist gekennzeichnet durch zwei verschieden
eingestellte Wattmeter, von denen eines bei normaler Schweißung anspricht, beide
bei einer Schweißung mit zu starker Energie ansprechen und keines bei einer Schweißung
mit zu schwacher Energie anspricht, wodurch drei Relais gesteuert werden entsprechend
Schweißungen mit zu geringer, normaler und zu starker Energie.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung ist in
den Zeichnungen dargestellt, in denen die nach der Linie x-y zusammenzusetzenden
Fig. i und 2 eine schematische Darstellung der gesamten Einrichtung und Fig. 3 eine
Perspektivansicht eines ballistischen Wattmeters sind, welches in die erfindungsgemäße
Einrichtung eingebaut-werden kann.
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Bei der Einrichtung nach Fig. i und 2 veranschaulicht Gruppe I einen
Transformator und die Schweißmaschine, Gruppe II einen Synchronmotor, die von 3iesem
Motor gesteuerten Nocken und die mit ien Nocken verbundenen Relais, Gruppe III die
gesamten Vorrichtungen zum Anpressen der Elektroden auf die zu schweißenden Bleche
und die entsprechender elektrischen Schalter, Gruppe IV zwei Wattmeter zur Messung
der bei den Schweißungen entwickelten Energien, Gruppe V endlich das durch die Wattmeter
gesteuerte Meldesystem und die durch diese Meldesysteme gesteuerten Vorrichtungen
zur selbsttätigen Blockierung.
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Eine an die Leitung i angeschlossene Abzweigung speist die Primärwicklung
2 mit mehrfachen Anzapfungen des Transformators der Schweißmaschine (Gruppe I).
Das Einschalten dieser Abzweigung erfolgt durch die Steuervorrichtung der Gruppe
1I. Diese Vorrichtung besitzt eine sich ständig in Richtung des Pfeiles f drehende,
von einem in geeigneter Weise untersetzten Svnchronmeter ioo angetriebene Nockenwelle
3.
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Dieser Synchronmotor wird von der gleichen Wechselstromquelle wie
der Schweißtransformator gespeist. Der Synchronmotor ioo ist mit Vorrichtungen roh
ausgerüstet. die die Lage des Rotors dieses Motors bezüglich der Nocken einzustellen
gestatten. Diese Regelvorrichtungen können elektrisch oder mechanisch sein, beispielsweise
kann man die Einstellung elektrisch vornehmen, indem man die den Motor ioo speisende
Wechselspannung gegen die des Speisenetzes in der Phase verschiebt, was mit bekannten
Vorrichtungen, wie Induktivitäten, Widerständen, Kondensatoren o. dgl., die für
sich oder in Kombination verwendet werden, erfolgen kann.
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Auf der Welle 3 sind drei Nocken .I, 4' und .I" befestigt, deren Hubteile
zueinander versetzt sind. Der Nocken q.' bereitet die Relaiskreise vor, der Nocken
4. unterbricht damr die Schweißung, und der Nocken .I" führt sämtliche Kreise in
ihren Ausgangszustand zurück.
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Diese Nocken d., .I', q" arbeiten je auf einen Hebel 5, 5', 5", deren
je einer Arm bei jedem Vorbeigang des Hubteiles des Nockens einen Kontakt 7, 7',
7" schließt.
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Jedem Kontakt 7, 7', 7" entspricht ein Relais A, B, C. Diese drei
Relais haben folgende Aufgaben: Das Relais B bereitet den Schweißstromkreis zwecks
Schließung durch Herstellung einer selbsttätigen Einschaltung vor, welche seine
Arbeitsweise von der Dauer des Kontaktes 7' unabhängig macht.
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Die Relais A und C sind ebenfalls selbstblockierende Relais; sie machen
das Schließen des Stromkreises von der Schließdauer der Kontakte 7 und 7" unabhängig,
so daß lediglich der Zeitpunkt des Schließens der Kontakte 7, 7', 7" bei der Wirkungsweise
der Maschine während der Periode eine Ralle spielt.
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Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: j Durch Niederdrücken des
Fußhebels D wird der Kontakt io geschlossen, der die Erregung
des
Elektromagneten E bewirkt, da die blokkierten Kontakte 28 und 29 in Ruhe geschlossen
sind, und der Elektromagnet E öffnet den in die Druckmittelleitung W eingeschalteten
Hahn R. Auf diese Weise wird mittels des Kolbens P der Druck zwischen den Elektroden
geschaffen. Das Elektroventil E, welches ein tatsächliches Manometer darstellf,
mißt in jedem Augenblick den Druck an den Elektroden und löst sich bei einem bestimmten
Druck durch Schließung des Kontaktes 9 aus. Da der Kreis des Elektroventils E dann
infolge Schließung des Kontaktes io geschlossen wird, entsteht ein Flüssigkeitsdruck:
im Zylinder.ii, wodurch das Organ 12 verschwenkt wird, welches die bei F angeordneten
Kontakte zu betätigen hat.
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Wenn die Spule 8 erregt ist, schließt sie außer einem Kontakt 13 im
Primärkreis des Transformators 2 zwei weitere Kontakte 13', 13". Der Kontakt 13'
schließt eine Leitung, welche die Ausgangsklemme der Spule 8 mit dem Primärkreis
des Transformators an der Ausgangsseite des Relais B verbindet.
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Der Kontakt 13" arbeitet mit den Kontakten 7" und, 9 zusammen, um
dgn Erregerkreis der Spule 8" des Relais C zu steuern. Wenn diese Spule 8"
erregt wird, schließt sie den Kontakt 15 und unterbricht den Kontakt 15'. Der Kontakt
15 ist in der Leitung angeordnet, die die Ausgangsseite der Spule 8" mit der Ausgangsseite
des Relais B verbindet. Der Kontakt 15' ist in einer Leitung angeordnet, die die
Eingangsseite der Spule 8" des Relais B mit dem Kontakt 9 verbindet.
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Wenn die Spule 8' erregt wird, schließt sie die beiden Kontakte 16,
16'. Der Kontakt 16 liegt in Reihe mit dem Kontakt 7' des Relais B in. dem
Kreis der Spule 8 des Relais A.
Der Kontakt 16' ist`im Primärkreis des Transformators
angeordnet.
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Damit die Einrichtung nur eine- einzige Schweißung bei jedesmaliger
Betätigung des Fußhebels gestattet, obwohl der Synchronmotor stetig umläuft, ist
der Nocken 12 der Gruppe III derart angeordnet, daß seine Mitnahme bei Verschieben
des Kolbens im Zylinder i i in einer einzigen Richtung erfolgt. Es ist also notwendig,
daß der Druck auf seinen Anfangswert zurückgeht, damit die Kreise von neuem geschlossen'
werden können und eine neue Schweißung vorgenommen werden kann. Die Relais
A, B, C, die übrigens S.elbstblockierkontakte, enthalten, können nur einmal
für jede Betätigung des Fußhebels D arbeiten.
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Rückführung in den Anfangszustand Der Nocken q." schließt dann den
' Kontakt 7", das Relais, C unterbricht den Kontakt 15' und hält ihn offen, wodurch
der Erregerkreis der Spule 8' unterbrochen und folglich das Relais B in den Ruhezustand
zurückgeführt wird. Dieses Relais unterbricht beim Auslösen bei 16 den Erregerkreis
der Spule8, so daß das Relais A gleichfalls in seine Ruhestellung zurückkehrt.
Beim Auslösen öffnet es den Kontakt 13" und unterbricht so den Erregerstrom des
Relais C, welches 'seinerseits ebenfalls in den Ruhezustand zurückgelangt. Überwachungseinrichtungen
der Maschine Die Überwachungseinrichtungen bestehen erstens aus einer Kontrollvorrichtung
(Gruppe IV), der von der Maschine kommende elektrische Ströme zugeführt werden,
und zweitens aus einer von der vorhergehenden Vorrichtung gesteuerten Schalt- und
Blockiermeldeeinrichtung (Gruppe V).
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Die Vorrichtung zum Überwachen der Güte der Schweißung umfaßt zwei
wattmetrische Zähler G, G' und drei Meldezählergruppen H, Hl, H2. Von diesen
entsprechen der Zähler H
den Schweißungen mit zu schwacher Energie, der Zähler
Hl den normalen Schweißungen und der Zähler H2 endlich den zu starken Schweißungen.
Die beiden GruppenH und H2 umfassen je einen Tonmelder 17, 17" und je eine Lampe
18, 18", von denen jede eine andere Farbe hat, sowie je ein Ziffernzählwerk i9,
i9". Die Gruppe Hl hat nur eine einzige weiße Lampe 18' und einen Ziffernzähler
i9'.
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Die wattmetrischen Zähler besitzen je eine Spannungsspule 2o, 2o'
und eine von dem Stromwandler K gespeiste Stromspule 21, 21'.
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Diese Spulen wirken je auf eine Scheibe, welche nach einem bestimmten
Drehwinkel einen Kontakt 22, 22' schließen.. Die Scheiben werden dann durch andere
Spulen 23, 23' in ihre Ruhestellung zurückgeführt.
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Die Spannungsspulen 2o und die Stromspulen 21 wirken dahin zusammen,
daß die Scheibe des Wattmeters während der Ausführung der Schweißung- in einer Richtung
gedreht wird (die Drehgeschwindigkeit ist dabei von den: in diesen Spulen fließenden
Strömen abhängig). Die Wicklung23 führt dagegen die Scheibe auf Null zurück. Diese
Wirkung erfolgt stetig im Ruhezustand, wenn der Kontakt 32 geschlossen ist.
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Der Gruppe H entspricht ein Relais I, welches, wenn
seine Wicklung 2q. erregt ist, die beiden Kontakte 25 und 26 in Stromkreisen schließt,
die anderseits von Kontakten, gesteuert werden, welche beim Einwirken auf den Fußhebel
D durch das Organ 12 geschlossen werden. Das Schließen des Kontaktes 26 ermöglicht,
daß die Wicklung 24 durch einen Stromkreis erregt bleibt, der nur dadurch
unterbrochen
werden kann, daß auf den versiegelten Knopf 27 eingewirkt wird. Das Ansprechen des
Relais I bewirkt anderseits das Öffnen des Kontaktes 28, der in einem Stromkreis
liegt, den der durch das Relais I-' geöffnete Kontakt 29 und der beim Einwirken
auf den Fußhebel D schließende Kontakt io steuert.
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Wirkungsweise der Einschalt- und Anzeigevorrichtungen (Gruppen IV
und V) Diese Geräte werden von einer von. dem Gleichrichter ioi gespeisten kräftigen
Gleichstromverteilungsanlage gespeist; sie arbeiten, wenn man den Fußhebel anhebt,
d. h. wenn der Druck in dem Manometerzvlinder i i fällt und der Kontakt 9 unterbrochen
wird; die zu 8' parallel geschaltete Spule 8" wird entre,-t, und die Kontakte
31 und 39 schließen sich.
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Der Kontakt 22 des Wattmeters G, welches die guten Schweißungen oder
die mit zu starker Energie anzeigt, schließt den Stromkreis für die Spule des Elektromagneten
24.. Der Kontakt 22' des Wattmeters G', welches lediglich die Schweißungen mit zu
starker Energie anzeigt, bezweckt die Speisung der Spule 24.". Bei Schweißengen
mit zu schwacher Energie wird keines der beiden Wattmeter betätigt, und die Kontakte
22 und 22' bleiben offen.
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Das Relais I ist das Selbstblockierrelais für Schweißengen mit zu
schwacher Energie. Das Relais 12 ist das Selbstblockierrelais für Schweißengen mit
Zu starker Energie; es entspricht dem gleichzeitigen Schließen. der Kontakte 22
und 22' der beiden Wattmeter G und G'.
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Das Relais Il ist das Relais für richtige Schweißengen, es entspricht
dem Schließen des Kontaktes 22 des Wattmeters G und nicht dem Schließen d_ es Kontaktes
22' des Wattmeters G', es enthält kein Selbstblockiersvstem.
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Bei allen Geräten entsprechen die linken Stellungen der Ruhestellung,
Elektromagnet ohne Strom, und das Verschwenken nach rechts entspricht der Arbeitsstellung,
Elektromagnet erregt.
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Die Zähler- und Anzeigevorrichtungen Hl entsprechen den normalen Schweißengen,
die Zähler- und Anzeigevorrichtungen H den Schw.eißungen mit zu schwacher und die
Zähler- und Anzeigevorrichtungen H2 schließlich den Schweißengen mit zu starker
Energie. Erster Betriebsfall Wenn die Schw eißung mit zu schwacher Energie erfolgt,
sind die Elektromagnete und 24" nicht angezogen worden. Der Ruhekontakt .41 und
der Kontakt 36 werden geschlossen. Wenn dagegen der Elektromagnet 2.4 angezogen
und selbstblockiert ist, wird der Kontakt26 geschlossen. Infolgedessen fließt Strom
in den Anzeigevorrichtungen H für Schweißungen mit zu schwacher Energie 17, 18,
i9, sobald der Fußhebel freigegeben wird.
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In diesem Augenblick schließt sich der Kontakt 25, wodurch der Stromdurchgang
durch die Spule 24 aufrechterhalten bleibt und die Selbstblockierung des Relais
I erzeugt wird, es erfolgt also die permanente Betätigung des Signals und das Anhalten
der Maschine.
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Die Entblockierung kann vom Schweißer nur durch Öffnen des Kontaktes
27 durchgeführt werden.
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Zweiter Betriebsfall Wenn die Schweißung gut ist, wird lediglich der
Magnet 24' angezogen. Der Schalter 4.1 wird infolge des Kontaktes 37 geschlossen,
und die Anzeigev orrichtunggen Hl für richtige Schweißung 18', i9' werden gepeist,
so-Dald der Fußhebel freigegeben wird.
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Dritter Betriebsfall Wenn die Schweißung mit zu starker Energie erfolgt
ist, werden die Elektromagnete 24' und 24" angezogen. Die Kontakte 42 und 33 werden
geschlossen, und die Anzeigevorrichtungen H= für Schweißengen mit zu starker Energie
17", i8", i9" werden gespeist, sobald der Fußhebel freibegeben wird.
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In diesem Augenblick schließt sich der Kontakt 40, wodurch der Stromdurchgang
durch die Spule 2a." aufrechterhalten wird und die Selbstblockierung des Relais
1= bewirkt wird, es erfolgt also die permanente Betätigung des Signals und das Anhalten
der Maschine.
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Die Entblöckierung kann vom Schweißer nur durch Öffnen des Kontaktes
27 bewirkt werden.
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Diese Blockierung der Maschine im Fall fehlerhafter Schweißengen hat
zahlreiche Vorteile.
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Bei den bekannten Einrichtungen mit graphischer Aufzeichnung oder
mit Lichtsignalen ist der fehlerhafte Schweißpunkt nur wenig sichtbar, überdies
ist er schwer aufzufinden, da der Schweißer seine :Maschine nur mit einer gewissen
Verzögerung anhalten kann, so daß schon andere Schweißpunkte der fehlerhaften Schweißeng
gefolgt sind. Dieses Aufsuchen des fehlerhaften Schweißpunktes ist auch dann sehr
schwierig, wenn die Schweißpunkte nicht auf einer kontinuierlichen Linie liegen,
sondern über die verschiedensten Stellen des Werkstückes verteilt sind.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird durch Blockieren der Maschine,
sobald eine schlechte Schweißeng erfolgt ist, jeder
Irrtum beim
Aufsuchen des fehlerhaften Punktes sicher vermieden, und der Schweißer muß jede
anormale Schweißung feststellen. Ein Vergessen ist also ausgeschlossen" und die
genaue Kenntnis der Stelle fehlerhafter Punkte ermöglicht das Ausmerzen von schlecht
geschweißten Stücken.
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Bei der in Fig. i und 2 dargestellten Einrichtung können Wattmeter
der verschiedensten Bauart verwendet werden; zweckmäßigerweise wird jedoch ein ballistisches
Wattmeter benutzt, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. .
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Dieses Wattmeter enthält eine Stromwicklung 103, einen Spannungsstromkreis
67, einen Korrektionsstromkreis 70 und eine Phasenverschiebungs.einrichtungtoi,
2o2 im Korrektionsstromkreis 70. Die Kreise 67 -und 70 werden durch aneinanderliegende
und mechanisch starr miteinander verbundene Platten gebildet. Diese beiden Stromkreise
bilden die bewegliche Einrichtung des Wattmeters.
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Diese bewegliche Einrichtung legt sich im Ruhezustand gegen Schraub-en7i,
die jede durch ein Winkelstück 7z hindurchgehen, das an einer Isolierplatte 66 befestigt
ist. Sie ist auf jeder Seite mit einem Arm 73 ausgerüstet, dessen isoliertes Ende
den Kontaktstift 74 trägt. Dieser Stift kann zwischen den beiden Kontakten 75 der
blattförmigen Teile 78 einen elektrischen Kontakt herbeiführen. Die Kontakte 75
bis 78 sind so angeordnet, daß je nach der Amplitude der beweglichen Einrichtung
einer oder beide geschlossen werden. Diese Kontakte steuern die Stromkreise der
Vorrichtungen zur Klassifizierung und Zählung der Schweißungen.
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Dieses Wattmeter kann, wie oben erläutert, bei G in den Gesamtstromkreis
eingefügt werden, wobei dann die Kontakte 75 bis 78 den Kontakten 22 und 22' der
Fig. x entsprechen.