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Elektrischer Zeitschalter für elektrische Widerstandsschweißung Für
die elektrische Widerstandsschweißung werden automatisch wirkende Schweißbegrenzer
gebraucht, um eine einwandfreie Schweißung sicherzustellen. Diese Begrenzung wird
entweder von der Zeit allein gesteuert oder von Zuständen, bei denen die Zeit mit
ein wichtiger Faktor ist. So wird z. B. für die Bemessung der für die Schweißung
benötigten Wärmemenge der Schweißstrom in bestimmten Zeitintervallen ein- und ausgeschaltet.
Als Zeitschalter werden mechanische Verzögerungseinrichtungen in Form von Druckmitteldämpfungen
benutzt, die jedoch meist zu langsam wirken und daher zum Schweißen sehr dünner
Bleche, feinster Drähte oder von Metallen hoher Leitfähigkeit, Leichtmetallen u.
a. wenig geeignet sind. Ferner sind rein elektrische Zeitschalter bekannt, die als
elektrische Kondensatoren ausgebildet sind, deren Zeitgebung auf der Konstanz ihrer
Ladungs- bzw. Entladungszeit beruht. Bei ihnen ist aber die Zeit nicht stufenlos
regelbar, da diese Regelung durch Zu- oder Abschalten mehr oder weniger Kondensatoren
erfolgt. Sie benötigen außerdem Gleichrichter und einen großen technischen Aufwand.
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Mit der Erfindung soll demgegenüber ein elektrischer Zeitschalter
geschaffen werden, der mit einem denkbar geringen technischen Aufwand auskommt,
also wenig Platz erfordert und billig ist, der außerdem stufenlos regelbar ist und
auf so kurze
"Zeit einstellbar ist, daß er nicht nur zur Stepp-,
sondern sogar für Nahtschweißung anwendbar ist. Er ist also auch geeignet, die bekannten
hierfür entwickelten hochkomplizierten und daher sehr teuren Steuerungen zu ersetzen.
Je nachdem, von welcher Impulsgabe er ausgelöst wird, z. B. in Abhängigkeit von
einer gewissen Schweißstromgröße, kann er mit den verschiedensten Steuersystemen
in Zusammenwirkung gebracht werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß zur Erregung eines Relais, das das
Schweißschütz steuert, die Spannungs- oder Stromänderung dient, die infolge der
Erwärmung eines in einer neutralen Atmosphäre eingeschlossenen elektrischen Widerstands,
insbesondere einer Glühlampe, auftritt. Der elektrische Widerstand kann einen positiven
oder negativen Temperaturkoeffizienten haben; je nachdem wird er zum Relais parallel
oder in Reihe geschaltet. Die neutrale Atmosphäre kann durch Vakuum oder ein Schutzgas
erzielt werden. Die Erfindung geht von der bekannten Tatsache aus, daß der Ohmsche
Widerstand z. B. einer Glühlampe im geheizten Zustand ein Mehrfaches von dem im
kalten Zustand ist und daß ein gewisser Bruchteil einer Sekunde vergeht, uni eine
Glühlampe vom kalten in den heißen Zustand zu versetzen. Bei der hierfür vorgesehenen
Parallelschaltung fließt also der größte Teil des Stroms im ersten Augenblick durch
die noch kalte Glühlampe (Heizdraht), so daß die durch das Relais fließende Stromgröße
zu gering ist, um es in Tätigkeit zu setzen. Glüht nunmehr die Glühlampe auf, so
steigt ihr Widerstand, und es fällt der durch sie fließende Stromanteil, wodurch
nunmehr das Relais von dem größeren Stromanteil durchflossen wird und anspricht.
Als Glühlampe kann eine handelsübliche Lampe benutzt werden.
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Diese Verhältnisse lassen sich in ihrer Größenordnung erheblich ändern;
wenn in den Stromkreis der Zeitschaltung ein regelbarer Widerstand eingeschaltet
wird. Die damit mögliche Verringerung der angelegten Spannung ergibt vor allem eine
längere Zeit zur Erhitzung des Glühlampenfadens. Solche Vorschaltwiderstände sind
ohne viel Aufwand stufenlos regelbar auszubilden, womit auch die Zeiten stufenlos
einstellbar werden. Zur Verlängerung der Zeiten in größerem Ausmaß kann der Vorschaltwiderstand
durch einen ebenfalls von einer neutralen Atmosphäre umgebenen Widerstand mit umgekehrtem
Temperaturkoeffizienten ergänzt werden.
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Ferner kann gemäß der Erfindung das Relais unter veränderbarer mechanischer
Vorspannung stehen, indem also die Kraft seiner Feder einstellbar oder ein Gegengewicht
verschiebbar ist. Dadurch kommt das Relais früher oder später, d. h. also gegebenenfalls
schon vor voller Ausnutzung der Anheizzeir der Glühlampe, zum Ansprechen.
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Mit diesem Mittel läßt sich die Schaltzeit regulieren, insbesondere
noch weiter verkürzen, als die Anheizzeit der Glühlampe zulassen würde.
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Zur Anwendung des Zeitschalters auf Naht- oder Steppschweißungen unterbricht
das Relais seinen eigenen Stromkreis. Das kann entweder in einer einzigen Verwirklichungsform
erfolgen, womit die Schweiß- und Pausenzeiten gleichmäßig lang werden, oder in zweifacher
Ausführung so kombiniert werden, daß Schweiß- und Pausenzeiten unabhängig voneinander
werden und somit beliebig unterschiedlich eingestellt werden können.
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Zeitschalter, bei denen zur Erregung eines Relais die Spannungs- oder
Stromänderung dient, die infolge der Erwärmung eines elektrischen Widerstands auftritt,
sind an sich bekannt. Jedoch sind ihre Widerstände nicht von einer neutralen Atmosphäre
umgeben, weil sie bei den bekannten Ausführungen lange Zeiten in der Größenordnung
mehrerer Sekunden bis zu Minutengröße steuern sollen. Für die Schaltung von Widerstandsschweißmaschinen
interessieren aber hauptsächlich sehr kurze Zeiten unterhalb 0,5 Sekunden.
Infolgedessen sind die bekannten Zeitschalter auch noch nicht für Widerstandsschweißungen
angewendet worden. Gemäß der Erfindung gelingt nun ohne weiteres eine Schaltzeit
bis z. B. 1/10o Sekunde herab, wobei eine eventuell gewünschte Verlängerung durch
eine entsprechende Vergrößerung des Regelwiderstands erreicht werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Von dem Netz i führt eine Leitung 2 über den Schalter 3, Kontaktbrücke
5 Schweißschütz 4, Rückleitung 6 zum Netz zurück. Nach Einschalten des Schalters
3 schließt die Kontaktbrücke 8 den Primärstromkreis q des Schweißtransformators
io. Gleichzeitig wird durch das Schweißschütz 8 eine Kontaktbrücke 15 geschlossen,
so daß ein Strom durch die Leitüng i i, Glühlampe 13 und parallel dazu Relais 14,
Regulierwiderstand 12, Rückleitung 6 fließt. Solange die Glühlampe 13 kalt ist,
fließt durch sie der größere Stromanteil, so daß das Relais 14 sein Ankergewicht
nicht überwinden kann.
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Erhitzt sich dann aber die Glühlampe 13, so bekommt das Relais 14
mehr Strom, zieht an und öffnet die Strombrücke 5. Damit wird das Schweißschütz
4 stromlos und die Schweißung unterbrochen.
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Da hierbei auch der Stromkreis 11, 15, 13, 12, 6 unterbrochen würde,
schließt die Kontaktbrücke 5 gleichzeitig eine neue Brücke über Kontakt 16, so daß
das Relais 14 eingeschaltet bleibt, solange der Schalter 3 geschlossen ist.
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Um die Schweiß- und Pausenzeiten verschieden bemessen zu können, ist
in die Leitung 2 eine Kontaktbrücke 17 eingeschaltet, die nach Einschalten des Schalters.
i9 von einem Relais 18 geöffnet wird, zu dem eine Glühlampe 20 parallel geschaltet
ist, deren Ansprechzeit durch den Regulierwiderstand 21 einstellbar ist. Mit Unterbrechen
der Kontaktbrücke 17 durch das Relais 18 wird es selbst wieder stromlos, so daß
die Kontaktbrücke 17 wieder schließt. Dieses Relais 18 bzw. sein Widerstand 21 mit
der Glühlampe 2o bestimmt also die Pausenzeit, während der Widerstand 12 mit seinem
Relais 14 und Glühlampe 13 die Schweißzeit begrenzt.
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Der Anker 22 des Relais 14 ist bei 23 drehbar aufgehängt und trägt
an einem Bügel 24 das
Schiebegewicht 25. Je nach Lage des Schiebegewichts
25 zum Drehpunkt 23 spricht das Relais 14 bei im übrigen gleichen Verhältnissen
(Glühlampe 13, Vorschaltwiderstand 12) früher oder später an.