DE744152C

DE744152C - Switching arrangement for resistance point and seam welding machines with the modulator controlling the welding circuit

Info

Publication number: DE744152C
Application number: DEA84485D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Georg Haake; Eberhard Rietsch
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-10-13
Filing date: 1937-10-13
Publication date: 1944-01-10

Description

Schaltanordnung für Widerstandspunkt- und Nahtschweißmaschinen mit den Schweißstromkreis steuerndem Modulator Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung für Wi@d-erstandspunlrt- und Nahtschweißmaschinen mit den Schweißstromkreis steuerndem Modulator. Es sind bereits Wechselspannungsmodulatoren bekanntgeworden, bei denen- die Hüllkurve der Augenblickswerte der Sekundärspannung mit fortschreitender Änderung der Läuferstellung sich sinusförmig ändert. Mit Hilfe dieser Modulatoren wird es ermöglicht, einen periodisch sich erhöhenden und erniedrigenden Wechselstrom zu erzeugen.Switching arrangement for resistance spot and seam welding machines with Modulator controlling the welding circuit The invention relates to a switching arrangement for Wi @ d-erstandspunlrt and seam welding machines with the welding circuit controlling Modulator. AC voltage modulators have already become known in which- the envelope curve of the instantaneous values of the secondary voltage with progressive change the rotor position changes sinusoidally. With the help of these modulators it becomes enables a periodically increasing and decreasing alternating current produce.

Derartige Mödulatoren werden z. B. bei dem bekannten Modulationsschweißverfahren verwendet, bei dem die für eine aus Einzelpunkten zusammengesetzte Nahtschweißung erforderlichenLeistungsspitzen nicht mitKontakten zu- und, abgeschaltet werden. Bei diesem Verfahren wird ein mit einer bestimmten Drehzahl umlaufender Drehumspanner, ein sogenannter Modulator, benutzt, der die Spannung an den Klemmen d'er Schweißmaschine periodisch erhöht und erniedrigt.Such modulators are z. B. in the known modulation welding process used, in which the one for a seam weld composed of individual points required power peaks are not switched on and off with contacts. In this process, a rotary converter rotating at a certain speed, a so-called modulator is used to control the voltage at the terminals d'er welding machine periodically increased and decreased.

Es hat sich aber ergeben., daß für die Bearbeitung von Reinaluminium, Kupfer und anderen schwer nahtschweißbaren Metallen ein solcher Modulator sich als Schweißstromquelle nicht eignet. Für das Verschweißen von Blechen aus diesen Werkstoffen ist vielmehr ein Verfahren erforderlich, .das den Strom in den Schweißpausen vollständig ausschaltet und darüber hinaus die Festlegung eines beliebigen Verhältnisses zwischen ein-und ausgeschalteter Zeit des Schweißstromes. gestattet. Mit dein bekannten Modulator isi@: wohl die erste Bedingung zu erfüllen, falls die Modulation auf -f- iooo/o getrieben wird. In diesem Falle wird zwar ein Nulldurchgang des Stromes erreicht, jedoch ist man: bei diesem Schweißverfahren immer an die naturgegebene, etwa sinusförmige Änderung der Schweißspannung gebunden. Infolgedessen ist selbst bei einer :Modulation von iooo/o .die Zeit, während der . die Spannung bzw. der Strom ,Null sind, unendlich klein. und der Anstieg bzw. Abfall des Effektivwertes der Schweißspannung etwa entsprechend einer Sinuskurve. Da die schwer zu verschweißenden Werkstoffe bestimmte Verhältnisse zwischen Sch,.veißzeit und Schweißpause erfordern, müßtebei diesem unendlich kurzen Nulldurchgang .der Spannung bzw. des Stromes ein mechanisches Abschalten. vorgenommen werden, um eine längere Nullzeit zu erreichen. Dies ist jedoch wegen der außerordentlich kurzen Zeit des Nulldurchganges der Spannung mit großen Schwierigkeiten verbunden.However, it has emerged that for the processing of pure aluminum, Copper and other metals that are difficult to weld such a Modulator is not suitable as a welding power source. For welding sheet metal Rather, a process is required from these materials, which converts the current into the welding breaks completely and, in addition, the definition of a any ratio between the switched-on and switched-off time of the welding current. allowed. With your well-known modulator isi @: to meet the first condition, if the modulation is driven to -f- iooo / o. In this case a Zero crossing of the current is reached, but you are: with this welding process always linked to the natural, approximately sinusoidal change in welding voltage. As a result, even with a modulation of 100%, the time during which . the voltage or the current, zero, are infinitely small. and the rise or Decrease in the rms value of the welding voltage roughly corresponding to a sine curve. Since the materials that are difficult to weld have certain relationships between Sch, .veißzeit and require a welding break, with this infinitely short zero crossing .der Voltage or current a mechanical shutdown. be made to a to achieve longer no-decompression limits. However, this is because of the extraordinarily short Time of zero crossing of the voltage associated with great difficulties.

Es ist bereits vorgeschlagen worden., zum Widerstandsnahtschweißen einen Modulator mit trapezförmigerÄnderung der Amplitudenwerte seiner Sekundärspannung zu benutzen. Durch diesen Modulator wird unter anderem erreicht, daß die Zeit zum Schweißen eines Punktes ausreichend groß wird, ohne daß demzufolge eine Überhitzung des zu schweißenden Mat,-rials zu befürchten ist.It has already been proposed, for resistance seam welding a modulator with a trapezoidal change in the amplitude values of its secondary voltage to use. This modulator ensures, among other things, that the time to Welding a spot becomes sufficiently large without consequent overheating of the material to be welded is to be feared.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Schaltanordnung für Widerstandspunkt- und Nahtschweißmaschinen mit den Schweißstromkreis steuerndem Modulator, dessen Primärteil an einem Wechselstromnetz liegt, während der Sekundärteil mit .der Hochvoltwicklung eines Schweißtransformators und dem Netz in Reihe geschaltet ist, und besteht darin, daß ein Modulator mit trapezförmiger Änderung der Amplitudenwerte seiner Sekundärspannung und einem Modulationsgrad von ioo °/o verwendet wird.The invention now relates to a switching arrangement for resistance point and seam welding machines with the modulator controlling the welding circuit, its The primary part is connected to an alternating current network, while the secondary part with the high-voltage winding of a welding transformer and the mains is connected in series, and consists of that a modulator with a trapezoidal change in the amplitude values of its secondary voltage and a degree of modulation of 100% is used.

In vorteilhafter Weise liegt im Stromkreis der Hochvoltwicklung des Schweißtransformators ein mechanisch gesteuerter, mit dem Modulator starr gekuppelter Schalter, der in der Nullzeit der Spannung den Schweißstromkreis öffnet bzw. schließt. Es können weiterhin auch mehrere Schalter vorgesehen sein, die verschiedene Verhältnisse von Schweißzeit zu Schweißpause einzustellen gestatten. , Die trapezförmige Änderung der Amplitudenwerte der Sekundärspannung des Modulators kann entweder durch entsprechende Anordnung der Wicklungen oder durch besondere Ausbildung des Luftspaltes hervorgerufen werden. Sie kann aber auch dadurch erreicht werden, daß gleichzeitig eine besondere Anordnung der Wicklungen und eine .besondere Ausbildung des Luftspaltes benutzt e -erden. Die trapezförmige Änderung der Hüllkurve wird auch dann erreicht, wenn die Polbreite des Sekundärteils des Modulators von der des Primärteils abweicht.The high-voltage winding of the is advantageously in the circuit Welding transformer is a mechanically controlled one that is rigidly coupled to the modulator Switch that opens or closes the welding circuit when there is no voltage zero. It can also be provided several switches, the different ratios Allow setting from welding time to welding break. , The trapezoidal change the amplitude values of the secondary voltage of the modulator can either be changed by corresponding Arrangement of the windings or caused by a special design of the air gap will. But it can also be achieved at the same time that a special Arrangement of the windings and a special design of the air gap used e-earth. The trapezoidal change in the envelope is also achieved when the pole width of the secondary part of the modulator differs from that of the primary part.

Weiterhin kann der trapezförmige Verlauf der Hüllkurve auch dadurch erzielt werden, daß der Sekundärteil des Modulators während der Drehung um nahezu i8o elektrische Grade in einem homogenen Feld, während der Drehung um nahezu weitere i,"-,o elektrische Grade ebenfalls in einem homogenen, aber in jedem Augenblick dem ersten entgegengesetzt gerichteten Feld sich bewegt. Dadurch wird erzielt, daß während der Drehung um fast iSgo elektrische Grade der den Sekundärteil durchsetzende Magnetfluß gleichbleibt und infolgedessen auch die modulierte Spannung während dieser Zeit den gleichen Wert beibehält. Die Rotationsspannung ist dabei vernachlässigbar klein. Nach Durchlaufen von weiteren i8o elektrischen Graden befindet sich der Läufer dann wieder in einem homogenen magnetischen Feld, das aber dem ersten Feld in jedem Augenblick entgegengesetzt ! gerichtet ist und somit eine entgegengesetzt gerichtete Spannung, die ebenfalls wieder über fast igo elektrische Grade gleichbleibt, erzeugt. Diese über 180 elektrische Grade sich erstreckenden ltotnogenen Felder können nun dadurch gebildet werden, daß die über i8o elektrische Grade sich erstreckenden Zähne eines mit Nuten versehenen Ständers als Pole gleicher Polarität wirken. In zweckmäßiger Weise sind dabei die einzelnen die Erregung eines jeden Zahnes bildenden, gleichzeitig die gleiche Polarität erzeugenden Wicklungen parallel. geschaltet. In der neutralen Zone befindet sich zweckmäßigerweise eine an sich bekannte Kompensationswicklung.Furthermore, the trapezoidal course of the envelope curve can also be thereby be achieved that the secondary part of the modulator during the rotation by almost i8o electrical degrees in a homogeneous field, while rotating about nearly more i, "-, o electrical degrees likewise in a homogeneous, but in every instant the first oppositely directed field moves. It is thereby achieved that during the rotation by almost iSgo electrical degrees that penetrates the secondary part Magnetic flux remains the same and consequently so does the modulated voltage during this Time maintains the same value. The rotational stress is negligible small. After passing through another 180 electrical degrees, the runner is then again in a homogeneous magnetic field, but this is the first field in each Opposite moment! is directed and thus an oppositely directed Voltage, which also remains the same again over almost igo electrical degrees, is generated. These isotnogenic fields, which extend over 180 electrical degrees, can now are formed by the teeth extending over 180 electrical degrees of a grooved stator act as poles of the same polarity. In more expedient Wise are the individuals that create the excitation of each tooth, simultaneously the same polarity generating windings in parallel. switched. In the neutral Expediently, a compensation winding known per se is located in the zone.

Wird nun ein solcher Modulator so ausgebildet, daß er einen Modulationsgrad von ioo % besitzt, so wird eine modulierte Spannung erzeugt, deren Hüllkurve trapezförntig ist und die für längere Zeit, d. h. während mehrerer Netzperioden, Null ist.If such a modulator is designed so that it has a degree of modulation of 100%, a modulated voltage is generated with a trapezoidal envelope is and which for a long time, i. H. during several network periods, is zero.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i den Verlauf der Augenblickswerte der Spannung und die diese Augenblickswerte einhüllenden Kurven ,eines Modulators, Abt-. L den Verlauf der Augenblickswerte eines gewöhnlichen Wechselstromnetzes, Abt-. 3 das Schaltschema eines den Schweißstrom einer Widerstandspunkt- oder Nahtschweißmasehine steuernden Modulators, Abt-. 4 den Verlauf der Augenblickswerte der Schweißspannung unter Verwendung eines Modulators in Verbindung mit dem Netz, Abb.5 ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau eines Modulators und Abb.6 schematisch die Abwicklung des Ständers des Modulators' nach Abb. 5 mit der Anordnung der Wicklung.In the drawing, the object of the invention is illustrated, namely Fig. i shows the course of the instantaneous values of the voltage and these Instantaneous values of enveloping curves, a modulator, Dept. L. the course of the instantaneous values of an ordinary alternating current network, Dept. 3 the circuit diagram of the welding current of a resistance spot or seam welding machine controlling modulator, dept. 4 the course of the instantaneous values of the welding voltage using a modulator in connection with the network, Fig.5 shows an embodiment for the construction of a modulator and Fig. 6 schematically the development of the stator of the modulator according to Fig. 5 with the arrangement of the winding.

Abb.7 zeigt eine andere Anordnung der Wicklung des Ständers.Fig.7 shows another arrangement of the stator winding.

Der Wechselspannungsmodulator i besitzt einen Ständer 2 und einen. Läufer 3. Der Ständer 2 ist mit Nuten q. versehen, in denen die Ständerwicklung derart angeordnet ist, daß sie annähernd über i8o elektrische Grade ein homogenes Wechselfeld erzeugt. Der Läufer 3 ist mit ei.nereinphasigenWicklung 5 versehen, die nur einen Teil der Polbreite des Ständers bedeckt und die sich bei der Drehung um i 8o elektrische Grade ineinemhomogenenWechselfeld gleicher Größe bewegt. In dem dargestellten Beispiel der Abb, 5 bewegt sich der Läufer 3 in diesem homogenen Wechselfeld von der Lage, bei .der der Punkt A des Ständers dem Punkt C des Läufers benachbart ist, bis in die Lage, bei der der Punkt C .des Läufers dem Punkt B des Ständers benachbart ist. Dreht sich der Läufer 3 um weitere i8o elektrische Grade, so befindet er sich wieder in einem homogenen. Wechselfeld konstanter Größe, jedoch mit dem Unterschied"daß dieses Feld dem ersten in. jedem Augenblick entgegengesetzt gerichtet ist.The AC voltage modulator i has a stand 2 and a. Runner 3. The stator 2 is provided with grooves q. provided in which the stator winding is arranged in such a way that it is approximately homogeneous over 18o electrical degrees Alternating field generated. The rotor 3 is provided with a single-phase winding 5, which only covers a part of the pole width of the stator and which changes when it rotates moved by i 8o electrical degrees in a homogeneous alternating field of the same magnitude. In In the example shown in FIG. 5, the rotor 3 moves in this homogeneous manner Alternating field from the position where point A of the stand corresponds to point C of the runner is adjacent, up to the position at which point C of the runner is the point B of the Stand is adjacent. If the rotor 3 rotates a further 180 electrical degrees, so he is again in a homogeneous one. Alternating field of constant magnitude, however with the difference "that this field is opposed to the first in every moment is directed.

Die Abb.6 zeigt schematisch ein Beispiel für die Anordnung der Wicklung des Ständers. Der Ständer ist in der Abwicklung dargestellt. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind nur wenige Zähne und Nuten. des Ständers gezeigt. In den. Nuten 9, die über i 8o elektrische Grade verteilt sind, sind Spulen io gleichen Wicklungssinnes untergebracht, so daß die einzelnen Zähne bei gleichem Anschluß an das- Wechselstromnetz ii in jedem Augenblick die .gleiche Polarität haben. In den Nuten 9', de über die daran anschließenden i8o .elektrischen Grade verteilt sind, sind die Spulen io' untergebracht, die entweder den entgegengesetzten Wicklungssinn wie die Spulen io haben oder entgegengesetzt zu den Spulen io an das Wechselstromnetz i i angeschlossen sind. Die Spüleni io und auch die Spulen io' sind einander parallel geschaltet.Figure 6 shows a schematic example of the arrangement of the winding of the stand. The stand is shown in the development. To simplify the There are only a few teeth and grooves. of the stand shown. In the. Grooves 9, which are distributed over i 8o electrical degrees are coils with the same winding sense housed so that the individual teeth with the same connection to the alternating current network ii have the same polarity at every moment. In the grooves 9 ', de about the the following electrical degrees are distributed, the coils are io ' housed, which either have the opposite direction of winding as the coils io have or are connected to the alternating current network i i opposite to the coils io are. The rinsing io and also the coils io 'are connected in parallel to one another.

In der Abb. 7 ist ein anderes Beispiel für die Anordnung der Ständerwicklung dargestellt. Auch bei dieser Anordnung wird ein homogenes Wechselfeld gleicher Größe über ,nahezu i8o elektrische Grade erreicht. Die Spulenw.eite beträgt bei dieser Wicklung mehrere Nutteilungen. Dabei überdecken sich zum Teil die einzelnen Spulen.In Fig. 7 there is another example of the arrangement of the stator winding shown. With this arrangement, too, there is a homogeneous alternating field of the same size reached over, nearly 18o electrical degrees. The coil width is on this Winding several slot pitches. The individual coils partially overlap.

Bei einem läufer- und ständerseitig mit Wechselstrom gespeisten Modulator ergibt sich etwa der Verlauf der Spannungskurve, wie er in der Abb. i dargestellt ist. Während der Zeit, während der sich die Läuferspule in dem gleichgerichteten homogenen Felde bewegt, sind die maximalen Werte der Spannung gleich groß. Beim Übergang von dem einen Wechselfeld in das andere, also bei den Punkten A und B des Ständers, verringern sich die Amplitudenwerte bis auf Null, um dann wieder auf den Höchstwert anzusteigen.In the case of a modulator fed with alternating current on the rotor and stator side the result is roughly the course of the voltage curve as shown in Fig. i is. During the time during which the armature coil is in the rectified homogeneous fields moves, the maximum values of the voltage are the same. At the Transition from one alternating field to the other, i.e. at points A and B of the Stand, the amplitude values are reduced to zero and then back to the To increase maximum value.

Die Hüllkurve der Augenblickswerte der Spannung eines solchen Mod'ulators zeigt also einen trapezförmigen Verlauf.The envelope curve of the instantaneous values of the voltage of such a mod'ulator thus shows a trapezoidal course.

Nach Abb.3 liegt der Ständer bzw. der Primärteile des Modulators unmittelbar an dem Wechselstromnetz 6 normaler Frequenz. Der Läufer 3 dagegen ist mit der Hochvoltwicklung 7 des Schweißtransformators 8 in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung des Läufers und der Hochvoltwicklung 7 liegt ebenfalls an dem Wechselstromnetz 6.According to Fig.3, the stator or the primary part of the modulator is located directly on the AC network 6 of normal frequency. The rotor 3, however, is with the high-voltage winding 7 of the welding transformer 8 connected in series. The series connection of the rotor and the high-voltage winding 7 is also connected to the alternating current network 6.

Bei der Schaltanordnung gemäß der Abb.3 wird nun. der in der Abb. q. angegebene Verlauf der Schweißspannung erreicht. Die Kurve für die Augenblickswerte der Schweißspannung .ergibt sich aus der Summi.erung der Spannungskurven der Abb. i und Abb.2. Wie aus der Kurve der Abb. q. zu ersehen ist, behält die Schweißspannung über mehrere Netzperioden den gleichen Höchstwert, sinkt dann auf Null herab, um für einige Netzperioden Null zu bleiben. Alsdann steigt der Höchstwert der Spannungskurve wieder an, um wieder füreinige Netzperioden den gleichen Wert beizubehalten.With the switching arrangement according to Fig. the one shown in Fig. q. specified course of welding voltage reached. The curve for the instantaneous values the welding voltage results from the summation of the voltage curves in Fig. i and Fig.2. As can be seen from the curve of Fig. Q. can be seen, maintains the welding voltage the same maximum value over several network periods, then drops to zero to remain zero for some grid periods. Then the maximum value of the voltage curve rises again to maintain the same value for some network periods.

Die Nullzeit kann: nun benutzt werden, um mit Hilfe .eines Schalters, der mit dem Modulator starr gekuppelt- und mechanisch hetätigt ist., den Schweißstromkreis leistungslos zu schließen bzw. zu öffnen. Der Schalter kann weiterhin so ausgebildet sein, daß er beliebige. Verhältnisse zwischen Schweißzeit und Schweißpause einzustellen gestattet.The no-stop time can: now be used to, with the help of a switch, which is rigidly coupled and mechanically operated with the modulator., the welding circuit to close or open without power. The switch can continue to be designed in this way be that he is arbitrary. Set the ratio between welding time and welding break allowed.

Claims

PATENT CLAIMS. i. Switching arrangement for resistance spot and seam welding machines with the modulator controlling the welding circuit, its primary part. an alternating current network lies, while the secondary part with the high-voltage winding of a welding transformer and the network is connected in series, characterized in that a modulator with trapezoidal change the amplitude values of its seconds Därspannung and a degree of modulation of 100% is used.

2. Switching arrangement according to claim i. characterized in that in the circuit; the high-voltage winding of the welding transformer is a mechanically controlled one that is rigidly coupled to the modulator Switch is located, which opens or closes the welding circuit in the no-decompression time of the voltage. closes.

3. Switching arrangement according to claim i and 2, characterized in that several switches are provided which have different ratios of welding time Allow to set during welding break.