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Schweißzeitbegrenzer Beim elektrischen Widerstandspunktschweißen ist
es oft erforderlich, die Wiederabschaltung des Schweißstroms von der Willkür des
Schweißers unabhängig zu machen und sie automatisch vorzunehmen. Man hat für solche
Zwecke im allgemeinen die üblichen Zeitrelais verwendet, die ihrerseits ein Schaltschütz
betätigen, das den eigentlichen Netzstrom der Schweißmaschine schaltet. Da die mechanischen
Zeitrelais den in Betracht kommenden großen Schalthäufigkeiten nicht gewachsen sind,
hat man oft auch andere Wege eingeschlagen und mit Hilfe der bekannten elektrischen
Kippkreise gearbeitet. Die damit ausgerüsteten Röhrensteuerungen sind für die landläufigen
Schweißbetriebe zu teuer. Man hat daher als Kompromiß Einrichtungen geschaffen,
bei denen Schaltschütze verwendet werden, die von Kippkreisen zeitlich gesteuert
werden. Diese Zeitgeräte enthalten aber immer noch eine gittergesteuerte Röhre,
die mit dem notwendigen Zubehör noch teuer und außerdem auch empfindlich ist. Unangenehm
ist daran auch die oft beträchtliche Anheizzeit.
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Die Erfindung hat nun die Aufgabe, ein Zeitsteuergerät für Punktschweißmaschinen
zu schaffen, das billig ist und ohne Röhren arbeitet, dabei aber die hohe Genauigkeit
der seither verwendeten elektrischen Kippkreise besitzt. Die einfachste Kippschaltung
ist bekanntlich die, einen Kondensator über einen Widerstand mit Gleichstrom zu
laden, bis die Spannung so hoch gestiegen ist, daß eine
Glimmstrecke
zündet und den Kondensator wieder entladet. Die Zeit der Ladung ist dann proportional
dem Widerstand. Die Schwierigkeit, einen solchen einfachen Kippkreis zum direkten
Steuern zu benutzen, besteht darin, daß der Strom der Glimmröhren so klein ist,
daß er nicht imstande ist, ein normales Relais zu betätigen. Verwendet man aber
Relais, die auf Glimmströme ansprechen, so sind diese Apparate zu schwach, den verlangten
Betrieb auf längere Zeit auszuhalten.
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Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten dadurch umgangen, daß
ein normales robustes Relais mit zwei Wicklungen versehen wird, von denen die eine
Wicklung mit einem Vormagnetisierungsstrom beschickt wird; der gerade noch genügend
sicher unter der Ansprechgrenze liegt. Wenn nun durch die zweite Wicklung ein Glimmstrom
geschickt wird, spricht auch ein verhältnismäßig grobes Relais mit Sicherheit an.
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In den Abb. 1, 2 und 3 ist die Erfindung an drei Beispielen erläutert.
Dabei sind alle Teile, die ein und demselben Apparat angehören, mit der gleichen
Nummer bezeichnet, -wobei die im prinzipiellen Schaltbild oft räumlich auseinanderliegenden
Teile eines Apparates durch Indizes unterschieden sind. Abb. i zeigt die Schaltung
eines einfachen Schweißzeitbegrenzers. Hierin bezeichnen u und
v den Netzanschluß, i ist ein Ausschalter, 2 ein Trockenplattengleichrichter
in Einwegschaltung, 4 ist der übliche Primärschalter der Schweißmaschine, 3 und
I io sind Kondensatoren, 5, 7, 9 und i i sind Widerstände, 6 ist das Relais; 8 die
Glimmröhre, 12 das Schaltschütz und 13 die Schweißmaschine.
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Die Funktion einer nach Abb. - geschalteten Einrichtung ist folgende:
Nach dem Einschalten von i ladet sich der Glättungskondensator 3 über den Gleichrichter
2 sofort auf; und es entsteht an seinen Belegen eine. Gleichspannung. Wird nun der
FußSchalter 4 der Schweißmaschine geschlossen, so erhält die Spule 121 des Schützes
12 Spannung und schließt ihren Kontakt 124, wodurch die Schweißung beginnt. Gleichzeitig
schließt aber der Kontakt 123 und öffnet der Kontakt 122. Damit beginnt der
Zeitkreis zu arbeiten. Die Spule 61 des Relais erhält über die Widerstände 5 und
9 den Vormagnetisierungs-oder Vorerregungsstrom. Gleichzeitig wird aber der Kondensator
io über den einstellbaren Vorwiderstand 7 geladen. Nach einer gewissen, durch die
Größe von 7 gegebenen Zeit hat der Kondensator io die Zündspannung der Glimmröhre
8 erreicht; und die Entladung von io über 8 setzt ein. In die- i Sem Augenblick
spricht jetzt das durch den Strom in 61 bereits vormagnetisierte Relais 6 an. Damit
wird der Kontakt 64 geöffnet; und das Herausfallen des Schützes 12 beendet die Schweißung.
Gleichzeitig schließt aber der Kontakt 63, und dadurch erhält die Relaisspule 61
eine stärkere Erregung, da der Widerstand 9 jetzt überbrückt ist. Das Relais hält
sich dadurch selbst fest, und die Schweißmaschine bleibt so lange ausgeschaltet,
wie man den Fußschalter 4 festhält. Wird dieser losgelassen, so kehrt das Relais
6 in seine Ruhelage zurück, und der Anfangszustand ist wiederhergestellt, da der
Kondensator io inzwischen infolge Schließens des Kontaktes 122 beim Herausfallen
des Schützes 12 über den Schutzwiderstand i i vollständig entladen wurde.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in Abb.
2 dargestellt. Es ist oft erwünscht, die Dauer der Schweißung nicht rein zeitabhängig,
sondern auch in Abhängigkeit vom eigentlichen Schweißstrom zu begrenzen. Für diesen
Fall wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Lade-, kreis vom Vorerregungskreis
abzutrennen und die Ladung durch einen Stromwandler vornehmen zu lassen, der durch
den Sekundärkreis der Schweißmaschine erregt wird. In Abb. 2 sind die mit Abb. i
übereinstimmenden Elemente der Schaltung 21 bis 33 in gleicher Reihenfolge bezeichnet
wie in Abb. i ; neu hinzugekommen sind: ein weiterer Gleichrichter 34, der vom Sekundärkreis
der Schweißmaschine erregte Stromwandler 35 und ein Belastungswiderstand für diesen,
36. Zum Unterschied gegen Abb. i wird jetzt die Schweißzeit nicht mehr absolut bemessen,
sondern richtet sich nach der Stärke des Schweißstroms. Bei stärkerem Strom erhöht
sich die Spannung an 36, und dadurch verkürzt sich die Ladezeit von 30 und
damit die Schweißzeit, und umgekehrt. Um die Apparatur von der üblichen Anzapfregulierung
des Schweißtransformators unabhängig zu machen, kann man entweder 35 ebenfalls mit
entsprechenden Anzapfungen versehen öder den Widerstand 36 verändern, oder beides,
wobei diese Veränderungen mit dem üblichen Stufenschalter der Maschine mechanisch
gekuppelt sein können.
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In Abb. 3 ist schließlich noch ein dritter, Anwendungsfall der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Es ist beim Punktschweißen oft vorteilhaft, die Schweißung
nicht in einem Zuge, sondern in Form mehrerer Stromstöße durchzuführen, die durch
stromlose Pausen getrennt sind (Mehrimpulsschweißung). Auch diese Abart läßt sich
unter Zuhilfenahme des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung durchführen. In
Abb. 3 entsprechen die Teile mit den Nummern 41 bis 52 den Teilen i bis 12 der Abb.
i. Neu hinzugekommen ist aber ein zweiter Zeitkreis mit den Nummern 55 bis 61, ferner
zwei Hilfsrelais 54und 62 und einZählrelais63. Die Wirkungsweise einer Anlage nach
Abb. 3 ist folgende: Nach Einschalten von 41 und Betätigen von 44 schaltet das Schütz
52 durch seinen Kontakt 527 die Schweißmaschine 53 ein. Gleichzeitig schaltet der
Kontakt 523 den ersten Zeitkreis ein. 52,
schaltet das Hilfsrelais 62 ein,
das in 624 einen sogenannten Selbsthaltkontakt besitzt. Dieses Hilfsrelais macht
mit Hilfe des Kontaktes 622 den zweiten Zeitkreis arbeitsfähig. Er kommt dadurch
aber noch nicht zum Arbeiten, da die beiden unten gezeichneten Kontakte 563 und
543 noch beide geöffnet sind. Sobald nun der erste Zeitkreis abgelaufen ist, wird
521 durch das öffnen von 464 ausgeschaltet, und der Kontakt 527 schaltet die Schweißmaschine
ab. Gleichzeitig schließen aber die Kontakte 524 und 525. Der letztgenannte legt
541 an Spannung, so daß damit der Kontakt 543 schließt und der zweite Zeitkreis,
der die Pausenzeit bestimmen soll, zu arbeiten
beginnt. 542 hat
ebenfalls geöffnet und bringt dadurch das Relais 46 wieder zum Abfallen, 522 entladet
den Kondensator 5o. Trotz Abfallens des Relais 46 und damit Schließen des Kontaktes
46s kann das Schütz 52 aber nicht wieder einschalten, da ja der Kontakt 545 inzwischen
geöffnet ist. Erst wenn der Pausenzeitkreis abgelaufen ist, spricht Relais 56 an,
öffnet Kontakt 564, und 541 wird spannungslos. Dadurch schaltet das Schütz 52 wieder
ein, es erfolgt ein zweiter Stromimpuls auf die Schweißmaschine. Der erste Zeitkreis
45 bis 51 bestimmt wieder dessen Dauer, und so wiederholen sich Stromstöße und Pausen
in den durch die Widerstände 47 bzw. 57 der beiden Zeitkreise festgelegten Zeiten
so lange, bis das Zählrelais 63, welches auf eine bestimmte Anzahl Impulse eingestellt
wurde, anspricht und seinen Kontakt 632 öffnet. Damit wird sofort zu Beginn des
eingestellten letzten Impulses das Hilfsrelais 62 ausgeschaltet. Dadurch öffnet
der Kontakt 622, und der zweite Zeitkreis (Pausenkreis) wird abgeschaltet und kann
nicht mehr arbeiten. Ist dann der letzte Stromimpuls zu Ende, so wird durch das
Ausschalten der Schweißmaschine auch 631 wieder spannungslos, und der Kontakt 632
schließt sich wieder. 621 kann aber nicht mehr einschalten, da ja der Kontakt 528
vorher geöffnet wurde. Infolgedessen bleibt die Maschine, da ja der Pausenkreis
bei geöffnetem Kontakt 622 nicht arbeitet, jetzt dauernd ausgeschaltet, und zwar
so lange, bis man den Betätigungsschalter der Maschine 44 losläßt.
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Eine Schaltung nach Abb.3 kann vorteilhaft auch verwendet werden,
um mit einer Rollenschweißmaschine Punktreihen mit gleichmäßigen Abständen zu schweißen,
wobei gegebenenfalls auch auf das Zählrelais 63 verzichtet werden kann.