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Stromverteiler für eine Gruppenpunktschweißmaschine Die Erfindung
betrifft einen Stromverteiler für eine Gruppenpunktschweißmaschine mit einer Mehrzahl
von Elektroden, die das, Werkstück gleichzeitig berühren. Der Stromvartei,ler besteht
aus einem Umspanner mit einer Primärwicklung, die gegenüber mehreren, zu den. einzelnen
Elektroden gehörigen Sekundärwicklungen beweglich Ist. Für andere Heizeinrichtungen
hat man geradlinig ver= schiebbere Primärspulen, die durch Druckkolben an den Sellcundärspulen
vorbeigeschoben werden können. Anordnungen solcheir und ähnlicher Art sind aber
für Punktschwaißmaschinen, abgesehen von ihrem großen Raumbedarf- und der Schwierigkeit,
die zwischen Primär- und Sekundärepulan auftretenden magnetischen Kräfte zu beherrschen,
.schon deshalb wenig geeignet, weil die einzelnen Schweißungen zur Ausnützung der
Maschine so rasch aufeinander folgen müssen, daß die bewegliche Spule bei der völlig
getrennten reihenförmigen Anordnung der Sekundärspulen mit sehr großer Geschwindigkeit
verschoben werden müßte.
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Nach der Erfindung werden diese Schwierigkeiten vermieden, indem die
PrimärwickluAgen auf einem zwei- oder mehrpoligen Läufer mit lamelliertem Eisenkern
angebracht ist und die Sekundärwicklungen. sich in, denn. dazugehörigen. Ständer
in Nuten eines larnel-
Eierten Blechpaketes nach Art der b b.räuchl,ichen-
Maschinenwicklungen befinden.
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Dadurch wird eine schnelle Bewegung der Primärspule erleichtert und
außerdem die erforderliclie Geschwindigkeit durch die äußerst gedrängtes Folge der
Sekundärspulen so klein wie möglich gehalten.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungabeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. i ist eine Breitseitenansicht der NLIaschine, die aus dem Stoßgenerator,
den Schweißelektroden und der Andrückvo.rrichtung besteht: Fig. a ist eine- Schmalseitenansicht
der llaschine- mit teilweisem .Schnitt, um die andrück@z:nden Knielieb"-#l sichtbar
zu machen; Fig. 3. ist eine Breitseitenansicht der 'Maschine, die die andrückenden
Kniehebe-1 in ihrer tiefsten Arbeitslage zeigt, wobei die Andrückvorrichtung offen
ist und eine Fahrzeugtür vor d°m Schweißen in der Maschine liegt oder nach dem Schweißen
durch die Auswurfvorrichtung ausgeworfen wird; Fig..I ist ein Grundriß des Arbeitstisches
mit Schnitt nach der Linie d.--. der Fig. i ; Fig. 5 ist ein senkrechter Querschnitt
eines einphasigen Stoßgenerators, der den Läufer in , Ansicht und teilweise im Schnitt
zeigt sowie den Ständer. die .Bürstenträgereinrichtung und dass Übersetzungsgetriebe:
nebst den Sekundärspulen und I,#abeln; Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6
der Fig. 5 Fig. 7 ist ein teilweiser Schnitt längs der Lit! i-e7-7 der Fig. j; Fig.
8 ist ein. Teilschnitt des Ständers bei herausgenommenem Läufer; Fig. 9 ist ein
Schaltschema der :Maschine, das den einphasigen Stoßgenerator in dem Augenblick
zeigt. wo die Andrückvorrichtung geschlossen ist und Schweißstrom durch die Elektroden
geht: ! Fig. io ist ein senkrechter Schnitt durch eine der Elektrod°_n. ihren nachgiebigen
Träger und das wärmeabstrahlende Gegen-Stück, Fig. i i isst ein waagerechter Schnitt
durch den Stoßgenerator, der einen dreiphasigen Läufer zeigt, mit demselben Ständer
wie Fig. 6; Fi-. 12 -ist ein Schaltschema der Maschine, das einen dreiphasigen Stoßgenerator
zeigt, in dem Augenblick, wo die Andrückvorrichtun- offen und die Türfüllung gerade
zum Schweißen fertig eingebracht ist, wobei der Läufer stillsteht.
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Zunächst werden die Fig.3 und 7 l -schrieben. Man sieht den gesamten
Aufbau des einphasigen Stoßgenerators. Der Stoßgon°rator besteht aus einem Läufer
3 und einem Ständer 9. Das Verhältnis zwischen f Länge: und Durchmesser des Generators
-ist b.-stimmt durch die: Anzahl der Sekundärspulen, die, Höhe der Spannung usw.
Alle diese Einflüsse sind berücksichtigt und sorgfältig bestimmt durch Leute, die
im Entwurf und Bau von Unispannern Erfahrung haben.
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Der Läufer 3 besteht aus einem lamellierten Eisenkern 311, der mit
einer senkrechten Welle 3 b festgehalten und von zwei Lagern 3c getragen wird. Eine
Primärwicklung 8 besteht aus verschiedenen Lagen von Spulen 26, die in geeigneter
`leise voneinander durch die Isolation 26a isoliert sind. Die Wicklung 8 liegt um
den Kern 311 herum. Die Spulen der Wicklung 8 sind so, verbunden. daß der Strom,
der in jeder der Spulen 26 fließt, eine Verstärkung der magnetomotorischen Kraft
bewirkt. Jede l:elie:bia Reihenparallelschaltung der Spulen kann angewendet werden,
wenn die elektromotorische Kraft oder die ver-«endete Spannung einen solchen Wert
hat, daß das Eisen des Ständerkernes andernfalls nicht gesättigt würde. Diese Einflüsse
sind d°n Fachleuten für den Entwurf elektrischer Maschinen bekannt.
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Der Ständer 9 besteht aus einem lamellierten Eisenkern und einer Gruppe
von Sekundärspulen io. Dieser Ständer ist für 74 Sekundärspuren entworfen, obgleich
auch Ständer mit einer größeren oder kleineren Spulenzahl konstruiert «-erden können.
Der Ständerkern hat 114. Nuten und Zähne in gleichen Abständen an seinem Umfang
rings um die innere Bohrung des Kernes. Die Nut°n und Zähne liegen senkrecht parallel
zueinander, wie Fig. 8 zeigt. Jede Nut enthält zwei parallele Kupferleiter, je einen
für zwei benachbarte Spulen. Diese beiden Leiter io sind voneinander und von dem
Ständerkern 911 durch die Isolation ioa isoliert.
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Jede Sekundärspule io ist wassergekühlt durch einen Wasserstrom, der
durch ein enges Rohr -113 in die Kanten des Leiters eingeführt wird. Das Rohr liegt
am Grunde der Nut, um auch den lamellierten Eisenkern kühlen zu helfen. Die Sekundärspule-
samt dein darin enthaltenen Kühlrohr ist um die Zähne gewickelt. Die Enden der Sekundärspule
sind mit Katjeln 22 verl)unden, die durch biegsame %letallrohre 2211 wassergekühlt
sind. Die Elektroden i i sind auch wassergekühlt, wie Fig. io zeigt. Obgleich die
Wasserkühlung nicht notwendig für das Arbeiten des Stoßgenerators ist, vergrößert
ihre Anwendung die Wärmeabgabefähigkeit der Maschine und gestattet ein rascheres
Arbeitsspiel der Gruppenschweißmaschine ohne störende Über-11itZUng.
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Der Läufer 3 wird angetrieben durch das Getriebe i, i11, ?, 211. Das
Rad i ist mit einer Riemenscheibe verbunden, die durch den
MöltorM
angetrieben wird. DieLäuferweelle3b isst hohl _ zur Einführung der Primärzuführungskabeel
48a und 48b;- diee einerseits an Schleifringe 4 und 5 und andererseits ' an die
Läuferwicklung 8 angeschlossen sind.
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In Fig. 5 erkennt man, daß die. Schleifringe in Berührung mit zwei
Ringseegmente@n stehen, diel alis Bürsten 6 und 7 dienen. Fig. 9 zeigt, daß. diees:ei
Ringsegmente oder Bürsten durch die Primärspeiseleitungen 48a und 481 geespeiest
weirden, die an # die Kontakte des elektromagnetischeen Schalters 48 angeschlossen
sind.
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Fig.2 zeigt, daß die Unterb:reechelreinrichtung 36 oben. auf denn
Gehäuse des Überseeitzungsgetrieebies angebracht ist. Man erkennt auch; die Riemenscheiben
und die Treibriemeen, die den Unterbrecher mit dem Antrieb, verbinden. Fig 9. zeigt,
daß der Unterbrecher 36 aus einer Spule 45,. einer Kupplung C, einer Unterbrecherwalz,e
52. mit .einem Nocken 54, einem gewöhnlich offenen Kontakt 3611 und einem gewöhnlich
geschlossenen Kontakt 36b besteht.
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In drein. Fig. 1, 2 und 3 erkennt man die Elektroden i i, die Eleektrodengegen.stücke
12, dieei Auswerfereeinrichtung i9, die durch den Druclczylindier@2o angetrieben
wird, den Tisch 29, der durch die Kniehechel 18 und den Druckzylindeeor 17 gehoben
wird, sowie die Stolßdämpfungs:fediern 28.
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Fi:g. i zeigt den Tisch 29, der .die Türfüllung (das Werkstück Ih)
trägt und sie gegen die Elektroedlen i z drückt, die mit den! Kabeln 22 verbunden
sind. Die Kniehebel 18 sind hier durch den Druckzylinder 17 gestreckt gezeichnet.
Der obere Teil der Andrückvolrrichtu:ng ist teilweise im Schnitt gezeichnet. Die
Pfeile zeigen die Richtung dies Luftstromes von dem Schleuderlüfter F.
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Fig. 2 zeigt den. Unterbrecher-36 und die Elektroden i i, die geigen
den übergreifenden Flanslch 34 der Tür gedrückt sind, welcher von den kupfernen
Gegenstücken 12 gestützt wird. Diesie kupfernen Gegenstücke legen unter allein Elektroden
und sind senkrecht einstellbar (Fig.. io) durch Gewindebolzen 13 und durch die,
Stützmutter 14, wiee in. Fig. io gezeigt. Die Tür ist über den Stützbarren 33 gehegt
(Fig. 4), der dazu dient, die Teile des Werkstückes in ihrer richtigen Stellung
zu halten.
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Fig. 3 zeigt die Kniehebel 18 durch den. Druckzylinder 17 ausgeknickt,
Der Tusch 29 hat siech gesenkt und drückt dabei die Federn 28 zusammen. Diel Auswurfvorrichtuneg
i9 ist durch den Kolben des Drulckzylindeers 2o angehoben gezeigt. Die Tür ist vorn,
dem Stützbahren 33 abgehoben und ruht auf Rollen: 21.
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Die Einrichtung arbeitet gemäß der Fig. 9 folgendermaßen: Wenn die
Schalter X und Y
geschlossen sind, wird der Alotör M über dien eele;ktromagnetischen
Schalter L" gespeist, der durch sciinen Selbsthalteko:ntakt U geschlossen bleiibt.
Der Motor dreht den Läufer 3 mit gleichförmiger Geschwindigkeit über daes übeirsetzung.sgetriebee
1, 2. Der Umspanne 51 j setzt die Spannung für den Unterbrecheirsteuerkreis herab.
Sobald der mechanisch verklinkte Schalter Q geschlossen isst, !ist die Schweiißmaschine
arbeitsbereit. Nachdem die Tür auf die! Auswerferrolle 2i' gelegt ist, legt der
Arbeiter den Schalter B ein, der die Spule' 30 speiist und dadurch. das eilektromagneetische
Ventil 31 öffnet, so d:aß Luft unter don Kolben 32 strömt, der mit der Auswurfvorrichtunig
i9 verbundene ist. Dadurch wird der Auswerfer in seine eigentliche Stellung, heruntergebracht.
Das Werkstück, z. B. die beiden. Füllungen einer Fahrzeugtür, wird über den Stützbarren
33 geiliegt (Fi:g. 4), der dazu dient, die Tür in genauer Berührung mit den E1ektrodenigegeinstücke@n
12 zu halben. Wenn der Arbeiter den Druckknopf C schließt, wird die Spule! 39 über
den gewöhnlich geschlosisenen Korntakt 36b des Unteirbrecheirs 36 und über die Leitungen
35, 37 und 38 erregt. Das -elektromagnetische Ventil 4o wird durch die Spule 39
gejschlossen. Infolgedessen fließt die Luft durch die Röhre 41 auf die! rechte Seite
dies Kolbens und, strickt dadurch. den Knieeheb"-#l 18, so daß d.ieese'r dein Tisch
29 anhebt. Die Türfüllung wird gegen die Elektroden 1 i gedrückt und drückt die
Federn 11a zusammen. Beim Anheben des Werkstückes 29 wird der Grenzschallteir 43
schlossen. Dieser schließt den Stromkreis durch Leitung 44, die Un.terbrecheerkupplungsspulle
45 und Leitung 46- und erregt dabei die Spule 47 dies elektromagnetischen Schalters.
Die Spule 47 schließt den Primärschalter 48, der den. Primärstrom zu der' Läuferwicklung
8 durch die Speiseleitungen 48e und 481 sowie die Bürsten und Schleifringe 4 und
5 gehen läßt.
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Wenn die Spule 45 erregt wird, schließt sie die,- Kupplung C,
so daß die Unterbrechereeinrichtung 52 angetrieben wird. Außerdem schließt
sie den Schalter 36a, der den Strom parallel zu den Druckknöpfen b' und C schließt
und dadurch, dem Arbeiter gestattet, diese Druckknöpfe loszulassen.
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Wenn die Kupplung C eingerückt ist, bewirkt sie, daß die. Unterbrecherwalzee
52 sich ebenso, lange dreht, wie der Motor 3 zu einer halben Umdrehung braucht.
Darauf öffneit der Nocken 54 der Unterbereecherwalzee den gewöhnlich geschlossenen
Kontakt 36b und schaltet dadurch die Spule 47 des Primärschalters 48 -Lind gleichzeitig
die- Spule 45 der Unterbreecherkupplung ab. Infolgedessen trennt die Kupplung die
Unterb:recherwalze 52
von den antreibenden Riemenscheiben, außerdem
öffnet sich der Schalter 3612, der den Strom zu der Spule 39 des elektromagnetischen
Ventils 4o unterbricht. Diesels elektromagnetische Ventil wird geöffnet, so daß
Luft durch das Rohr .Iia auf die linke Seite des Kolbens q.2 strömt und ihn nach
rechts drückt, so daß der Kniehebel 18 nach unten geht.
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Der Tisch 29 senkt sich und öffnet den Grenzschalter :I3, der den
Strom der Spule 30 des elektromagnetischen Ventils 31 unterbricht. Infolgedessen
strömt Luft über den Kolben 32, der die Auswurfeinrichtung i9 in ihre Anfangslage
hebt. Der Tisch 29 -wird durch die Federn 28 abgefangen. Die Federn 27 helfen die
Tür von den Elektroden abzuheben, wenri der Drucktisch 29 gesenkt wird. Der Läufer
läuft leer weiter, d. h. seine Primärwicklung ist zwischen den Schweißvorgängen
abgeschaltet, damit sich die Wicklungen 8 besser abkühlen. Man kann aber auch den
Motorschalter nach jedem Schweißvorgang ausschalten.
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Jede Sekundärspule ist mit zwei Kabeln und zwei Elektroden verbunden.
Wenn die Andrückvorrichtung geschlossen ist, sind alle Elektroden durch das Werkstück
kurzgeschlossen. In jeder Stellung des Läufers sind -wenigstens zwei Spulen erregt,
und infolgedessen geht der Strom durch mindestens vier Elektroden. Daher muß sich
der Läufer um eine halbe 'Umdrehung drehen, damit er alle Elektroden erregt.
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Fig. 12 zeigt ein Schaltschema einer Punktschweißmaschine mit einer
Andrückvo:rrichtung und einem dreiphasigen Stoßgenerator. Der dreiphasige Läufer
ist in Fig. i i gezeigt.
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Aus den Fig. 6 und i i sieht man, daß der einphasige und der drolphasige
Stoßgenerator gleichartige Ständer haben. Der einphasige Stoßgenerator hat einen
zweipoligen Läufer in Form eines I, d. h. um i8o° gegeneinander versetzte Pole:.
Der dreiphasige Läufer hat drei Pole in Form eines Y, d. h. um i20° gegeneinander
versetzt. Die Wicklungen des einphasigen Stoßgenerators sind in Reihen parallel
zu der einphasigen Speiseleitung geschaltet. Die Wicklungen des dreiphasigen Stoßgenerators
sind entweder in Stern oder Dreieck geschaltet.
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Mach Fig. 12 ist der dreiphasige Läufer 3 mit drei Sätzen von Schleifringen
und Bürsten ausgerüstet. Drei Speisekabel verbinden den Läufer mit den drei Speiseleitungen
über einen dreiphasigen elektromagnetischen Schalter q.&. Der Unterbrecher arbeitet
genau so wie bei dem einphasigen Stoßgenerator. Das Schaltbild zeigt die Stellung
der elektrischen Kontakte, -wenn die Andrückvorriclitung gelöst ist und der Läufer
stillsteht. Läufer und Ständer können als Primär- und Sekundärwicklung eines Umspanners
aufgefaßt werden. Wenn der Läufer gegenüber den Zähnen steht, geht der durch die
Primärwicklung erzeugte magnetische Fluß von dem Läuferkern durch die Luft zu den
Zähnen und teilt sich in zwei Teile, die ringsum den Ständerkern zu den entgegengesetzten
Zähnen gehen und dort -v ieder durch die Luft in den Läufer eintreten, so daß der
magnetische Kreis geschlossen ist. Diesem Fluß erzeugt in den beiden Spulen, die
dem Läufer gegenüberstehen, eine induzierte Spannung von genügender Größe, um einen
Sekundärstrom zu induzieren, der durch das Kabel zu der Elektrode fließt. Von dort
geht er durch das zu schweißende Metallstück und zurück durch die zweite: Elektrode,
das Kabel und schließlich in die Sekundärspule. Infolgedessen sind die beiden Elektroden
in Reihe geschaltet und jede Sekundärspule erregt zwei Elektroden und verursacht
zwei Schweißungen. Der sekundär induzierte Strom ist ein Wechselstrom und hat eine
konstante Größe, solange der Läufer stillsteht. Wenn der Läufer aus seiner Ruhelage
verdreht wird, so daß er die Kopplung zwischen den Primär- und Sekundärspulen vermindert,
wird der Sekundärstrom in den beiden einander entgegengesetzten Spulen kleiner.
Beim Drehen des Läufezs ist die Kopplung zweier entgegengesetzter Spulen zuerst
klein, steigt dann auf einen Höchstwert und sinkt wieder auf den Mindestwert. Wenn
der Läufer sich weiterdreht, so wächst die Kopplung -wieder auf ihr Maximum und
-wird dann wieder kleiner. Diese periodischen Änderungen geschehen nach einer Umdrehung
um je i8o° und bringen einen schwankenden Sekundärstrom hervor. Da der Fluß von
dem Läufer eine ,Neigung hat, sich in dem Luftspalt zwischen Läufer und Ständer
auszubreiten, -wird ein Teil des Flusses durch die benachbarten Sekundärspulen übernommen,
so daß in dem Augenblick, wo die mittlere Spule ein Maximum hat, diel rechts und
links benachbarten Spulen auch einen gewissen Strom führen.
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Ein dreiphasiger Stoßgenerator bewirkt eine schnellere Sch-veißfolge
als eine einphasige: Maschine mit derselben Anzahl von Sekundärspulen; denn der
dreiphasige Läufer braucht sich nur um i2o- zu drehen (an Stelle von iSo°), um alle
Sekundärspulen nacheinander zu erregen. Die Wärmebelastbarkeit für die Primärspulen
ist größer, da sie nur zwei Drittel der Zeit belastet sind, -wie bei einem einphasigen
Stoßgenerator. Obgleich die augenblickliche Schweißleistung um 5o1lo größer ist,
-wird der Netzstrom kleiner, so daß die Spannungsregelung des Leitungsnetzes besser
ist. Die primäre
Schweißbelastung an der Unterstation wird ausgeglichen,
und es treten keine Ausgleichströme zwischen den Phasen auf. Eine hohe Einphasemleistung,
die aus einem dreiphasiigem Umspannern atz entnommen wird', bewirkt, daß durch das
Netz Ausgleichströme fließen. Ein dreiphasiger Läufer beseitigt diesen Nachteil,
da die Ströme auf der Primärseite während der ganzen Zeit des Schweißvorganges.
ausgieglichen sind.