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Halbwellenpunktsehweißung mit Hilfe eines gittergesteuerten Entladungsgefäßes
Es ist eine Punktschweißeinrichtung vorgeschlagen worden, bei der der Schweißstromkreis
über ein einanodiges gittergesteuertes Gas- oder Dampfentladungsgefäß an eine Wechselspannungsduelle
angeschlossen ist und bei der nach derri Schließen eines den Schweißvorgang einleitenden
Hilfsschalters die Gitterspannung des Entladungsgefäßes derart geändert wird, daß
eine höchstens während einer Halbwelle der speisenden Wechsel-Spannung bestehende
Entladung ausgelöst wird. Dabei ist in den Gitterkreis des im Schweißstromkreis
liegenden Entladungsgefäßes (Hauptentladungsgefäß) ein Widerstand geschaltet, über
den zum Zweck der Änderung der Gitterspannung durch Zündung eines Hilfsentladungsgefäßes
mit Gas-oder Dampffüllung ein Gleichstromkreis geschlossen wird. Weiterhin wurde
vorgeschlagen, in Reihe mit dem Hilfsentladungsgefäß einen Kondensator zu schalten,
der beim Zünden des Hilfsentladungsgefäßes über dieses Entladungsgefäß aufgeladen
wird und dadurch die Entladung des Hilfsentladungsgefäßes zum Verlöschen bringt.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung
dieser Punktschweißeinrichtung. Erfindungsgemäß wird die Anodenspannung für den
Gleichstromkreis des Hilfsentladungsgefäßes von einem mit diesem Gefäß in Reihe
geschalteten Kondensator geliefert, der vor
Einschaltung des den
Schweißvorgang einleitenden Hilfsschalters entladen ist und bei Schließen dieses
Hilfsschalters über einen Widerstand an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen
wird.
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Das Prinzip dieser Schaltung beruht in folgendem: Als Anodenspannung
für das Hilfsentladungsgefäß wird nicht wie beim Hauptpatent eine Batterie oder
eine andere Gleichspannungsquelle verwendet, die eine dauernd aufrechterhaltene
Spannung liefert; die Anodenspannung des Hilfsentladungsgefäßes liefert vielmehr
ein Kondensator, der erst bei Einleitung des Schweißvorganges aufgeladen wird, erst
dann wird also die Anodenspannung gebildet. Das hat zur Folge, daß das Hilfsentladungsgefäß
nicht unmittelbar beim Einlegen des Fußschalters der Schweißmaschine eingeschaltet
wird, sondern daß dieser Einschaltung eine kurze Verzögerungszeit vorangeht. Das
hat den Vorteil, daß die miteinander zu verschweißenden Metallteile sich mit Sicherheit
in der richtigen gegenseitigen Lage befinden und auch mit dem erforderlichen Preßdruck
gegeneinandergelegt sind, wenn der Schweißimpuls einsetzt. Die Verzögerungszeit,
die der Einschaltung des Hilfsentladungsgefäßes vorangeht, sorgt außerdem dafür,
daß die an der Schweißeinrichtung eingestellte Schweißzeit unter allen Umständen
eingehalten wird, da der Einfluß der Spannungspitzenbreite im Gitterkreis des Hilfsentladungsgefäßes
dadurch ausgeschaltet ist. daß die Einschaltung des Fußschalters der Schweißmaschine
zeitlich nicht innerhalb einer Spitzenbreite erfolgen kann. Der Entladungseinsatz
wird jetzt nur durch das Spitzenmaximum festgelegt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Ein Schweißtransformator i ist über ein einanodiges Entladungsgefäß 2 mit Gas- oder
Dampffüllung und lichtbogenartiger Entladung an ein Wechselstromnetz 3 angeschlossen.
Zwischen dem Steuergitter und der Kathode des Entladungsgefäßes 2 liegen der übliche
Gitterwiderstand 4., ein Kondensator 5 und ein Übertrager 6. Der Kondensator 5 ist
über einen Trockengleichrichter 7 und einen Transformator 8 an die Wechselstromquelle
3 angeschlossen und liefert die negative Vorspannung für das Gitter des Entladungsgefäßes
2. Der Übertrager 6 erzeugt den Zündspannungsimpuls für das Entladungsgefäß 2. Er
ist im Sinne der Erfindung des Hauptpatents der Widerstand, über den durch Zündung
eines Hilfsentladungsgefäßes ein Gleichstromkreis geschlossen wird.
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An die Primärwicklung des Übertragers 6 ist ein gittergesteuertes
Hilfsentladungsgefäß 9, welches ebenso wie das Hauptentladungsgefäß 2 mit Gas-oder
Dampffüllung und Lichtbogenentladung arbeitet, angeschlossen. Die Anodenspannung
dieses Hilfsentladungsgefäßes liefert ein Kondensator io, welcher im Ruhestand der
Schweißeinrichtung über einen Kontakt des Hilfsschalters i i und einen Entladewiderstand
12 kurzgeschlossen ist. Im Anodenkreis des Hilfsentladungsgefäßes liegt außerdem
noch ein Kondensator 13, der ebenfalls im Ruhezustand der Schweißeinrichtung über
einen Kontakt des Hilfsschalters i i und einen Entladewiderstand 14 kurzgeschlossen
ist.
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Zur Zündung des Hilfsentladungsgefäßes 9 dient ein Gittertransformator
15, der zwei Erregerwicklungen besitzt. Die eine Wicklung ist über einen Transformator
16 an das Wechselstromnetz 3 angeschlossen und wird mit einem dreieckförmigen Wechselstrom
gespeist. Die zweite Wicklung liegt über einen Regelwiderstand 17 an einem Gleichrichter
18, der an eine Sekundärwicklung des Transformators 8 angeschlossen ist. Durch Veränderung
des Widerstandes 17 kann der Zeitpunkt, in dem in der Sekundärwicklung des Gittertransformators
15 eine Spannungsspitze erzeugt wird, gegenüber der Spannung des Wechselstromnetzes
3 in der Phase verschoben werden. An Stelle der Schaltungsteile 15 bis 18 können
auch andere bekannte Einrichtungen verwendet werden, die eine Spannungsspitze veränderlicher
Phasenlage für den Gitterkreis des Hilfsentladungsgefäßes 9 erzeugen.
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Die Wirkungsweise der Schweißeinrichtung ist folgende: Solange der
Hilfsschalter ii sich in der gezeichneten Ruhestellung befindet, sind die Entladungsgefäße
z und 9 gesperrt. Diese Sperrspannung liefert für beide Gefäße die Spannung des
Kondensators 5. Die negativ geladene Belegung dieses Kondensators ist an die Steuergitter
der Entladungsgefäße 2 und 9 angeschlossen. Die positive Belegung ist über den Übertrager
6 mit der Kathode des Entladungsgefäßes 2 und über den Widerstand 12 sowie einen
Kontakt des Hilfsschalters i i mit der Kathode des Entladungsgefäßes 9 verbunden.
-Um den Schweißvorgang einzuleiten, wird der Hilfsschalter i i geschlossen. Der
Hilfsschalter besteht dabei meist aus einem Relais, welches indirekt durch den Fußschalter
der Schweißmaschine betätigt wird. Der Kontakt i i i des Hilfsschalters verbindet
den Kondensator io mit einem Widerstand i9 und schließt den Kondensator io dadurch
an die Spannung des Kondensators 5 an. Durch den Kontakt i i i wird außerdem
das Steuergitter des Hilfsentladungsgefäßes 9 über den Stoßtransformator 15 und
den Widerstand 1g mit der Kathode des gleichen Entladungsgefäßes verbunden. Das
Entladungsgefäß kann aber noch nicht sofort zünden, weil der Aufladestrom des Kondensators
io in dem Widerstand i9 einen Spannungsabfall erzeugt, welcher das Entladungsgefäß
9 gesperrt hält. Mit zunehmender Aufladung des Kondensators io nimmt die Sperrspannung
am Widerstand i9 ab, bis die Spannungsspitzen des Gittertransformators 15 zur Zündung
des Entladungsgefäßes 9 ausreichen. Bis zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung des
Kondensators io praktisch ganz auf die Spannung des Kondensators 5 aufgeladen. teer
das gezündete Hilfsentladungsgefäß 9 entlädt sich jetzt der Kondensator io. Da in
den Anodenstromkreis des Hilfsentladungsgefäßes 9 die Primärwicklung des Übertragers
6 geschaltet ist, wird in diesem Augenblick im Gitterkreis des Hauptentladungsgefäßes
2 ein Spannungsstoß erzeugt, welcher das
Hauptentladungsgefäß zündet
und dadurch den Schweißstrom einschaltet.
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Im Anodenkreis des Hilfsentladungsgefäßes 9 liegt, wie bereits erwähnt,
noch der Kondensator 13, dessen Entladekreis beim Einlegen des Hilfsschalters i
i durch den Kontakt i 12 geöffnet wird. Der Kondensator 13 wird durch den
Anodenstrom des Hilfsentladungsgefäßes 9 aufgeladen und sorgt dadurch dafür, daß
das Hilfsentladungsgefäß 9 nach einer bestimmten Zeit gesperrt wird. Diese Zeit
hängt von der Bemessung des Kondensators 13 ab. Soll das Hauptentladungsgefäß jeweils
nur einmal eingeschaltet werden, so muß der Kondensator 13 aufgeladen sein, bevor
nach dem Erlöschen des Häuptentladungsgefäßes 2 dessen positive Anodenspannung wiederkehrt.
Wählt man einen Kondensator 13 mit größerer Kapazität, so läßt es sich erreichen,
daß das Hauptentladungsgefäß 2 mehrere Male gezündet wird, bevor das Hilfsentladungsgefäß
9 durch den Kondensator 13 gesperrt wird. Zweckmäßig wird der Kondensator 13 als
regelbarer Kondensator ausgebildet.
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An Stelle des Übertragers 6 kann auch ein Widerstand verwendet werden,
der in den Gitterkreis de Hauptentladungsgefäßes 2 geschaltet ist. Wesentlich ist
nur, daß der beim Zünden des Hilfsentladungsgefäßes 9 einsetzende Spannungsimpuls
in den Gitterkreis des Hauptentladungsgefäßes 2 derart geschaltet wird, daß dieses
Entladungsgefäß zündet.
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Die Schaltung zeigt, daß keine besondere Gleichstromquelle für das
Hilfsentladungsgefäß g erforderlich ist, sondern daß diese Anodenspannung dem Kondensator
io entnommen wird. Die diesen Kondensator ladende Gleichspannung 5 dient bei der
Schaltanordnung gleichzeitig als Sperrspannung für beide Entladungsgefäße 2 und
9 und indirekt über die als Verzögerungsglied wirkende Aufladung des Kondensators
io auch noch als Anodenspannung für das Hilfsentladungsgefäß g.
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Es sei noch erwähnt, daß die Schaltanordnung nicht nur für Punktschweißeinrichtungen,
sondern auch für andere Verbraucher verwendet werden kann, bei denen es darauf ankommt,
Stromimpulse genau einstellbarer Zeitdauer zu erhalten.