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Einrichtung zur Zeitprogrammsteuerung von Wechselstromwiderstandsschweißmaschinen
unter Verwendung von Schrittschaltwerken Beim elektrischen Widerstandsschweißen
ist es je nach Werkstoff und Dicke der zu verschweißenden Teile wichtig, außer der
Stärke des Schweißstromes und dem Anpreßdruck der Schweißelektroden eine genaue
Schweißzeit zu wählen und einzuhalten. Diese Anforderungen werden durch sogenannte
Programmsteuerungen erfüllt. Die Zeitvorgabe bei den bekannten Programmsteuerungen
geschieht meist durch RC-Glieder als Bestandteile mechanischer oder elektronischer
Zeitrelais. Solche Steuereinrichtungen haben .den grundsätzlichen Nachteil, daß
mit RC-Gliedern eine für höhere Ansprüche ausreichende Genauigkeit der Zeitvorgabe
nicht zu erzielen ist. Da die jeweilige Verzögerungszeit von den Ladevorgängen des
Kondensators abhängt, kommt es nicht selten vor, daß die Schweißzeiten eine oder
zwei Perioden länger oder kürzer werden, als durch das Programm vorgeschrieben.
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Es ist ferner bereits ein Impulsschaltwerk für die durch Strompausen
voneinander getrennten Stromstöße eines Speisenetzes für Widerstandsschweißmaschinen
vorgeschlagen worden. Das Schaltwerk wird durch einzelne Stromstöße fortgeschaltet
und kann zum Abschalten des Schweißstromes herangezogen werden. Es ist jedoch nicht
möglich, mit dieser vorgeschlagenen Anordnung ein komplettes Schweißprogramm zu
verwirklichen,
und das Impulsschaltwerk bedingt wegen seiner speziellen
Ausbildung einen erheblichen Aufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Zeitprogrammsteuerung
von Wechselstromwiderstandsschweißmaschinen zu schaffen, die von den angeführten
Nachteilen frei ist und es ermöglicht, jede einzelne Programmzeit in ein festes
Verhältnis zu einer gewünschten Periodenzahl des speisenden Netzes zu stellen. Dadurch
kann man auch bei Grenzfällen der Anwendungsmöglichkeit des Widerstandsschweißens,
wo- der Erfolg oft entscheidend. von streng genauen Programmzeiten abhängt, zufriedenstellende
Resultate erzielen.
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Eine Einrichtung zur Zeitprogrammsteuerung in Wechselstromwiderstandsschweißmaschinen
nach der Erfindung wird unter Verwendung von Schrittschaltwerken zur Impulszählung,
die eine oder mehrere Nockenscheiben mit zugeordneten Kontakten antreiben, aufgebaut
und ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung des Zeitprogramms die Kontakte
des Schrittschaltwerkes in jede Lage relativ zu den Schaltschritten des von den
Perioden des Schweißstromes fortgeschalteten Zählwerkes einstellbar sind und daß
die einzelnen, die Kontakte enthaltenden Steuerstromkreise in an sich bekannter
Weise wahlweise einschaltbar sind.
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Schrittschaltwerke sind in der Fernmeldetechnik bekannt und werden
dort insbesondere als Bestandteile von Wählern verwendet. Ferner können sie beispielsweise
zur Frequenzmessung durch Zählung von Perioden dienen. Die Erfindung beruht auf
der Erkenntnis, daß das Schrittschaltwerk gerade für die Programmsteuerung von Widerstandsschweißmaschinen
mit besonderem Vorteil geeignet-ist und seine große Präzision eine hohe Schaltgeschwindigkeit,
Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer gewährleistet. Ferner wirkt sich die Tatsache,
daß Schrittschaltwerke bereits in Serienfertigung hergestellt werden, vorteilhaft
auf die Herstellungskosten der Programmsteuerungseinrichtung nach der Erfindung
aus. Periodengenaue Zeitabläufe eines vorgegebenen Programms können damit bei geringstem
Aufwand erreicht werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung
schematisch dargestellt. Auf einer Welle i sitzt ein Zahnrad a, das durch die Stoßklinke
3 über den Anker d. der Magnetspule 5 zusammen mit einem Zeiger 6 sowie der Nockenscheibe7
gedreht werden kann. Die Nockenscheibe7 hat einen Nocken 8, der zur Betätigung eines
Kontaktes 9 dient. Mit io ist eine Rückholfeder für die Stoßklinke 3 und mit i i
eine Meßskala für den Zeiger 6 bezeichnet. Die Einrichtung wird mit ihrer Magnetspule
so an eine Widerstandsschweißeinrichtung, z. B. parallel an die Primärwicklung eines
Schweißtransformators, gegebenenfalls unter Vor-Schaltung eines Widerstandes, angeschlossen,
daß mit dem Schweißstrom auch stets die Zeitmeßeinrichtung eingeschaltet ist. Wird
also die Schweißeinrichtung eingeschaltet, so beginnt das Schrittschaltwerk zu laufen
und schaltet entsprechend den Perioden des Schweißstromes jeweils um einen Schritt
weiter. Hört der Schweißstrom auf zu fließen, so bleibt auch das Schrittschaltwerk
stehen, und aus der Stellung des Zeigers 6 auf .der Skala i i ist die Schweißzeit
ablesbar.
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Da mechanische Schrittschaltwerke auf Grund der Trägheit ihrer Massen
und der nach jedem Schritt benötigten Abfallzeit nicht für beliebig hohe Schrittzahlen
geeignet sind, ist es vorteilhaft, wenn als Schweißstrom Wechselstrom dient, das
Schrittschaltwerk über einen Gleichrichter anzuschließen. Dadurch wird erreicht,
daß nur bei jeder zweiten Halbperiode des Schweißstromes ein Schaltschritt ausgeführt
wird, so daß eine derartige Anordnung mit einem Gleichrichter praktisch für eine
doppelt so hohe Frequenz brauchbar ist. Bei 5o-Perioden-Wechselstrom würden normalerweise
ioo Schaltschritte je Sekunde gemacht, und .der Zeiger 6 würde um ioo Skalenteile
gedreht werden. Wird aber ein Gleichrichter vorgeschaltet, so werden je Sekunde
nur noch halb so viel Schritte gemacht, also 50, da sich entweder nur die positiven
oder .die negativen Halbwellen des Wechselstromes auswirken können.
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Es kann vorteilhaft sein, das Schrittschaltwerk auf mechanische Resonanz
mit dem die Schaltschritte auslösenden Wechsel- oder Impulsstrom abzustimmen. In
dem Beispiel nach der Zeichnung müßten zu diesem Zweck die bewegten Massen des Schrittschaltwerkes
und die Federkonstante der Rückholfeder so bemessen werden, daß sich nach der Schwingungsgleichung
als mechanische Schwingungsdauer für die Schaltbewegung des Schrittschaltwerkes
die gleiche Zeit ergibt, die der fortschaltende Strom als Periodendauer hat. Es
wird auf diese Weise möglich, auch noch Messungen bei Wechselströmen höherer Periodenzahlen
sicher zu tätigen.
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Die Einrichtung nach der Erfindung läßt sich nicht allein zur Messung
von Schweißzeiten verwenden, sondern kann auch zur Lösung anderer Aufgaben dienen,
die im Zusammenhang mit einem Schweißvorgang stehen. Erfindungsgemäß können hierzu
den einzelnen Schaltschritten des Schrittschaltwerkes wahlweise Kontakte zugeordnet
werden, die in Steuerstromkreisen liegen.
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In der Zeichnung stellt der Kontakt 9 einen derartigen Kontakt dar.
Er wird betätigt, sobald der Nocken 8 der Nockenscheibe 7 diesen erreicht. Der Kontakt
9 ist in seiner Lage relativ zu dem Nokken 8 der Nockenscheibe 7 und dem Zeiger
6 einstellbar. Soll beispielsweise durch den Kontakt 9 ein selbsttätiges Abschalten
der Schweißung nach bestimmter Zeit vorgenommen werden, so wird der Nocken 8 so
eingestellt, daß nach bestimmter Schrittzahl des Zahnrades a und damit nach entsprechendem
Drehwinkel der Nockenscheibe 7 der Kontakt 9 durch den Nocken 8 erreicht und geschlossen
wird. Hierdurch kann der Steuerstromkreis eines Schützes betätigt werden, das den
Schweißstrom unterbricht. Durch entsprechende Voreinstellung der Nockenscheibe 8
läßt sich dabei auch die Ansprechzeit des Schfitzes berücksichtigen, so daß die
Abschaltung genau nach der vorgesehenen Schweißzeit erfolgt. In entsprechender
Weise
kann durch die Nockenscheibe 8 in Verbindung mit dem Kontakt 9 auch ein anderer
Faktor eines Schweißprogramms gesteuert werden, z. B. die Stärke des Schweißstromes
oder der Anpreßdruck der Schweißelektroden nach bestimmter Schweißzeit, z. B. nach
dem ersten Drittel derselben. Außer einem Kontakt können auch mehrere vorgesehen
sein, ebenfalls mehrere Nocken an einer Scheibe oder aber auch mehrere Nockenscheiben.
An Stelle eines Arbeitskontaktes, wie ihn die Figur zeigt, kann ferner ein anderer,
beliebiger Kontakt vorgesehen sein, z. B. ein Ruhekontakt oder ein Umschaltkontakt.
Ähnlich wie bei Ferndrehwählern können auch Kontaktarme an Stelle von Nockenscheiben
vorgesehen sein, wobei die Gegenkontakte auf Kontaktbänken angebracht sind.
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Ist eine Zeitmeßeinrichtung nach der Erfindung auf eine bestimmte
Abschaltzeit eingestellt und ist nach Ablauf der Schweißzeit das Meßwerk auf dem
entsprechenden Skalenwert stehengeblieben, so muß für einen erneuten Schweißvorgang
.dafür gesorgt werden, daß zunächst erst wieder die Nullstellung hergestellt wird.
Dies kann entweder willkürlich oder selbsttätig geschehen; willkürlich z. B. durch
eine Druckknopftaste, durch die das Schrittschaltwerk zu weiterer Bewegung veranlaßt
wird, wobei es dann bei Erreichung der Nullstellung, z. B. durch einen Nockenscheibenkontakt,
wieder abgeschaltet wird. Es kann auch vorteilhaft sein, zwei Schrittschaltwerke
vorzusehen, die abwechselnd in Tätigkeit gesetzt werden, in der Art, daß, wenn das
eine Meßwerk anläuft, das andere selbsttätig gleichzeitig in die Ruhelage zurückgeholt
wird.
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An Stelle des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
mit einem Schrittschaltwerk nach Art eines Ferndrehwählers kann bei einer Einrichtung
nach der Erfindung auch eine andere, ähnlich wirkende Einrichtung vorgesehen werden.
Beispielsweise kann eine Einrichtung nach Art der bekannten Relaisunterbrecher verwendet
werden. Dies sind Einrichtungen, die meist aus zwei Relais bestehen, die sich mit
ihren Kontakten gegenseitig so steuern, daß periodische Schaltschritte entstehen.
Wird dabei über einen Gleichrichter gearbeitet, so daß bei Wechselstrom nur jede
zweite Halbperiode einen Schaltschritt erzeugen kann, und treibt nur das eine Relais
des Relaisunterbrechers ein Zahnrad an, so kann auf diese Weise nur jede vierte
Wechselstromhalbwelle einen Schaltschritt erzeugen, und die Meßeinrichtung wird
noch bei vierfacher Frequenz des Schweißstromes sicher schalten. Da hierbei.jedoch
nur jede vierte Halbperiode registriert wird, wird man derartige Einrichtungen vor
allem vorteilhaft bei Schweißungen mit Wechselstrom höherer Frequenz als die des
technischen Wechselstromes verwenden.