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Regelanordnung zur selbsttätigen Steuerung von Nahtschweiß maschinen
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für selbsttätige Nahtschweißmaschinen, deren
Strom zur Erzeugung von Wechselstromstößen in vorbestimmten einstellbaren Zeitabständen
über elektrische Entladungsstrecken geführt wird, deren Gitterspannung elektrisch
gesteuert ist. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist dem Steuergitter einer
Entladungsröhre ein Kondensator zugeordnet, der über einen Widerstand langsam und
außerdem gemäß dem jeweilig fließenden Schweißstrom schneller aufgeladen und bei
Einschaltung der Anlage durch den Fußschalter entladen wird. Bei voller Ladung des
Kondensators macht dieser das Steuergitter der Entladungsröhre positiv, die Röhre
wird leitend und dadurch das Stromschütz abgeschaltet. Die Anordnung ist deshalb
unvorteilhaft, weil für jede Schweißstromgabe der Fußschalter bedient werden muß,
weil außer dem. Schweißtransformator ein besonderer Steuertransformator im Schnveißstronikreis
verwendet wird und beim Erreichen der vollen Sch-,veifistromstd.rke die Abschaltung
erfolgt, so daß die Schweißzeit hiervon abhängt und die Pausenzeit Überhaupt nicht
selbsttätig steuerbar ist.
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Es ist ferner bekannt, die Spannung für die Aufladung des Kondensators
an den Klemmen
des Schweißtransformators über einen 'Gleichrichter
abzunehmen, derart, daß der Kondensator in der ersten Halbperiode des Schweißstromes
aufgeladen wird und das Entladungsrohr im Schweißstromkreis nach dieser Halbperiode
sperrt, worauf die Wiedereinschaltung erst erfolgt, wenn der Kondensator während
mehrerer Perioden über einen einstellbaren Nebenschlüßwiderstand entladen ist. Es
wird dadurch ein sonst in anderer Weise durchgeführter vollselbsttätiger Betrieb
erzielt. Die bekannte Anordnung ist aber insofern in der Anlage unbequem, als zur
Entladung (des Kondensators ein von einem Motor zusammen mit dem Hauptschalter angetriebener
Entladungssehalter dient, der dem Arbeitsverfahren ein durch die Schaltersteuerung
bedingtes, für Nahtschweißlung unbrauchbar langsames Tempo aufzwingt.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß der
Kondensator dauernd an einen zweckmäßig einstellbaren Überbrückungswiderstand angeschlossen
ist. Dieser ist derart bemessen, @daß der Kondensator sich während der Dauer mehrerer
Perioden über den Widerstand entladet, worauf die Schweißstromgabe und die damit
verbundene Kondensatorladung für eine Halbperiode sich selbsttätig wiederholen.
Es können im Entladungskreis des Kondensators an Stelle des einstellbaren Widerstands
auch sonstige Vorrichtungen bekannter Art, beispielsweise eine fotoelektrische Zelle
oder ein Feuchtigkeitsniederschlag auf einer Isolierplatte, verwendet werden.
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In der Zeichnung ist in Fig. i ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands
der Erfindung dargestellt; Fig.2 zeigt dessen Wirkungsweise; Fig. 3 ist eine weitere
Ausführungsform, bei der ein gesättigter Transformator verwendet wird, und Fig.
a veranschaulicht die Wirkungsweise dieser Anordnung.
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Als Entladungsstrecke dient ein gasgefülltes Rohr i i mit einer Anode
13, einer Heizkathode 15 und einem Steuergitter 17. An Stelle dieses Entladungsrohres
kann auch ein solches mit Quecksilberkathode und einer Tauchzündelektrode oder einem
Gitter für Steuerzwecke verwendet werden. Ein der Sekundärseite 19 eines Transformators
21 entnommenes Wechselpotential wird an die Anode 13 und die Kathode 15 über den
Verbraucher 23 und den Verbindungspunkt 59 des Heizkreises mit dem Anodenstromkreis
gelegt. Der Verbraucher kann ein Steuerkreis sein, beispielsweise das Gitter oder
der Zündstromkreis eines größeren Entladungsgefäßes, insbesondere einer Quecksilberentladungsröhre
mit Gittersteuerung oder einer Entladungsvorrichtung mit eingetauchter Zündelektrode.
Auch kann sie ein paar Elektroden enthalten, zwischen welchen ein Spannungsstoß
für irgendeinen Zweck erzeugt wird, beispielsweise um Fische in einem Strom oder
einem See zu beeinflussen. Die Steuerelektrode 17 ist mit der Kathode i5 über einen
strombegrenzenden Widerstand 25, einen die Phase verschiebenden Stromkreis 27 und
einen einstellbaren Widerstand 29 verbunden. Der Stromkreis 27 kann einen Kondensator
31 und einen einstellbaren Widerstand 33 enthalten, der an eine Sekundärwicklung
35 des Transformators 37 angeschlossen ist. Eine Stromquelle 39, beispielsweise
ein Generator, der durch eine Unterbrechungsvorrichtung 4t zu- und abschaltbar ist,
liefert Energie in die Primärwindungen 43 und .45 der Transformatoren 21 bzw. 37.
Die Sekundärwicklung 35 kann auch einen Teil der Sekundärseite des Transformators
21 bilden. Die Sekundärwicklung 35 ist mit einer Mittelanzapfung 47 versehen, die
mit dem Steuergitter 17 über den strombegrenzenden Widerstand 25 verbunden ist.
Die Verbindung q.9 zwischen dem Kondensator 31 und dem Widerstand 33 ist über den
einstellbaren Widerstand29 an den Mittelpunkt der die Kathode 15 speisenden Sekunclärw
icklung 42 angeschlossen.
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Ein -die Ladung speichernder Kondensator 51 ist über den mittels des
verschiebbaren Abgriffes 61 einstellbaren Widerstand 29 kurzgeschlossen, so daß
dieser einen :Weg für die allmähliche Entladung des Kondensators darstellt. An Stelle
des einstellbaren Widerstandes 29 kann auch eine von einer Lichtquelle veränderbar
bestrahlte Photozelle od. dgl. verwendet werden. Auch kann der einstellbare Widerstand
durch einen festen Widerstand ersetzt werden und als Kapazität ein veränderbarer
Kondensator benutzt werden. Der Kondensator 51 ist über eine als Gleichrichter dienende
zweite Entladungsstrecke 53, die eine Anode 55 und eine Heizkathode 57 aufweist,
an den Verbraucher 23 geschaltet. Diese Entladungsstrecke kann vom Gas- oder Vakuumtyp
sein.
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Wenn das Entladungsrohr i i leitend wird, verläuft ein Strom über
den Verbraucher 23. Der daran entstehende Spannungsabfall veranlaßt, daß der Kondensator
51 aufgeladen wird. Die Stromdurchgangsrichtung des Gleichrichters 53 ist derartig
gewählt, daß der Kondensator 51 durch den Spannungsabfall am Verbraucher aufgeladen
werden kann, und zwar, wie ersichtlich, oben negativ, unten positiv. Der Gleichrichter
53 bewirkt, daß jeweils nur ein Stromstoß der einen Polarität über den Kondensator
51 verläuft und daß dieser zwischen der Steuerelektrode 17 und der Kathode 15 aufgedrückt
wird. Infolge der sperrenden Eigenschaft des Gleichrichters 53 in der entgegengesetzten
Stromrichtung und
des in dieser Richtung ebenfalls sperrenden Steuerelektroden
- Kathodenstromkreises des Entladungsrohres i i bleibt die Ladung auf dem Kondensator
51, bis dieser allmählich über den einstellbaren Widerstand ,29 wieder entladen
wird. Auf diese Weise wird das Entladungsrohr i i am Ende der positiven Halbwelle
für eine Zeitdauer, die :durch die Einstellung des Kontaktes 61 auf dem regelbaren
Widerstand 29 bestimmt ist, nichtleitend gemocht. Der Schaltungsteil27 wirkt nun
derart, daß dem 'Gitterkreis des Gefäßes i i außer der vom Kondensator
5, geliefertenSpann.ung eine Wechselspannung zugeführt wird. Nachdem der
Kondensator sieh so weit entladen hat, daß die Steuerelektrode 17 gegenüber der
Kathode 15 ein für die Zündung ausreichendes Potential erhält, wird das Entladungsrohr
i i -erneut leitend, und, der obern: geschilderte Verlauf beginnt von neuem. Die
_Abschaltung erfolgt durch öffnendes Schalters 41.
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Die Wirkungsweise .der Schaltung isst in Fing. 2 dargestellt, in der
die Größe des Stromes oder des. Potentials senkrecht und die Zeit waagerecht aufgetragen
sind. Die Sinuskurve 63 zeigt das dem Verbraucher 23 über das Entladungsrohr i i
aufgedrückte Potenti;al; wenn das Entladungsrohr urerregt ist, gilt die Kurve 63
für das Potential zwischen Anode und Kathode. Die Kathode 15 kann als der Bezugspunkt
für das Potential genom@ men werden, und ihr Potential wird durch die Abszisse 65
dargestellt. Während der Rufladung des Kondensators 51 durch den Verbraucher verläuft
die Kond@ensatorspannung nach der gestrichelten Linie 75. Die Entladungskurve ist
mit 67 bezeichnet. Die Kurve 87 zeigt .die Steuerspannung, die aus einer gegenüber
der Anodenspannung phasenverschobenen Spannung, die von dem Phasenschieberkreis
27 geliefert wird, und der Entladekurve 67 des Kondensators 51 besteht. Die U-förmigen
Kurven 71 stellen .die Zündkennlinie des Entladungsrohres i i dar.
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Wenn der Schalter 41 geschlossen worden ist, wird das Entladungsrohr
i i beim ersten Schnittpunkt der Gitterspannung mit dar Zündkennlinie für eine halbe
Periode erregt, wie aus der schraffiert .dargestellten Halbwelle 73 in Fig.2 ersichtlich
ist. Wenn das Entladungsrohr i i leitend ist, wird die am Verbraucher wirksame Spannung
über das Gefäß 53 dem Kondensator 51 aufgedrückt. In diesem Augenblick werden, ider
Gleichrichter 53 stromführend und der Kondensator 51 plötzlich aufgeladen, so daß
seine obere Belegung negativ und die untere positiv wird. Die Ladung tritt als plötzlicher
Abfall 75 der Steuerspannung in Erscheinung, die bisher nur aus der Wechselspannungskomponente
bestand. Das Entladungsrohr wird am Ende der positiven Halbwelle 73 nichtleitend
und verbleibt in diesem Zustande, solange die Steuerspannung 87 anterhalb der Zündkennlinie
71 verläuft. Währenddessen hält die Entladung des Kondensators an, und bei Beginn
der Halbwelle 77 ist das Steuerpotential 97 genügend positiv, um das Entladungsrohr
i i wieder leitend zu machen. Es bleibt dann während der ganzen Halbwelle 77 in
diesem Zustand, und der Vorgang spielt sich wie vorher beschrieben ab.
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Fig. 3 zeigt einen gesättigten Transformator 79, der zwischen der
Steuerelektrode 17 und der Kathode 15 des in Fig. i gezeigten Entladungsrohres i
i eingeschaltet ist. Die Fig. i entsprechenden Teile sind mit denselben Bezugszeichen
wie dort versehen. Der Transformator 79 verwandelt die von. der Stromquelle 39 gelieferte
sinusförmige Spannurig in Spannungsstöße, die im Verhältnis zu den Halbwellen der
Spannung der Stromquelle 39 kurze Dauer haben. Das obere Ende der Primärwiseklung
81 des Transform,aturs 79 ist mit dem, Ende49 des phasenverschiebenden Stromkreises
'27 verbunden und das untere Ende ,dieser Wicklung mit der Mittelanzapfung 47 der
Se'kundärwind.ung 35 des Transformators 37. Das obere Ende der Sekundärwicklung
83 ist mit der Kathode 15 über den einstellbaren Widerstand 2,9 verbunden und das
untere Ende mit der Steuerelektrode 17 durch den die Stromstärke begrenzenden Widerstand
25. Eine Belastungsvorrichtung, wie beispielsweise ein einstellbarer Widerstand
85, -ist parallel zu der Primärwicklung 81 geschaltet, um die Stromlieferung
des Transformators 79 zu beeinflussen.
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In Fig. 4 zeigt die Kurve 87 die Steuerspannung, die aus der von der
Sekundärwicklung 83 des Transformators 79 gelieferten Spannung und der Spannung
67 des Kondensators 51 besteht. Die Bezugszeichen der Fig. 4 entsprechen denen der
Fig. 2.