DE971767C - Einrichtung zum genauen Einhalten des Durchlasses der Stromhalbwellen im Zeitpunkt des natuerlichen Strom-Null-Durchganges bei Schweissmaschinen, die durch Entladungsgefaesse mit verdampfbarer Kathode und Zuendstift gesteuert werden - Google Patents

Description

Bei Schweißmasohinen kommt es bekanntlich darauf an, daß der Einschaltmoment und auch der Ausschaltmoment des Stromes möglichst genau im Zeitpunkt des Durchganges durch Null erfolgen, d. h. in einem Zeitmoment, in dem der momentane Wert des Stromes gleich Null ist. Das ist notwendig, um unerwünschte Gleichstrom Wirkungen am Sahweißtransformator zu vermeiden. Die genaue Einhaltung der richtigen Sahaltmomente ist besonders dann unerläßlich, wenn es sich um Schweißzeiten handelt, die nur wenige Halbwellen dauern. Bei so kurzen Zeitintervallen des Strom-

durchlasses ist die wirksame Wärmeentwicklung stark von der zufälligen Größe des Gleichistromanteiles im Moment des Einsdhaltens abhängig. Ein gleichmäßiges Schweißen ist dabei unmöglich. Voraussetzung für ein gleichmäßiges Schweißen ist demnach ein genaues Einschalten und Ausschalten des Primärstromes des Sohweißtransformators in Zeitpunkten, in denen der gemeinsame Wert des Stromes Null ist, d. h. also im Durchgangspunkt der Stromkurve durch die Nullinie.

Erfolgt die Steuerung des Stromes mittels zündstiftgesteuerter Entladungsgefäße auf der Primär-

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seite des Schweißtransformators., so tritt ein zeitrichtiges Abschalten des Stromes automatisch ein, da ein solches Metalldampfentladungsgefäß bekanntlich nacih jeder Durchlaßhalbperiode im NuIl-S Durchgang des Stromes seine Leitfähigkeit verliert. Diese Eigenschaft begünstigt in hohem Maße eine im voraus festgelegte Begrenzung des Schweißzeitintervalls. Eine Zeitmessung zur Kontrolle dieses Intervalls mittels einer Kondensatoremtladung braucht nur so genau zu arbeiten, daß die Schaltauslösung wenigstens innerhalb der letzten noch durchzulassenden Halbperiode dieses Intervalls wirksam wird. Die zeitgenaue Abschaltung am Ende dieser Halbperiode erfolgt dann automatisch am Metalldampfentladutigsgefäß selbst.

Für den richtigen Einsehaltmoment jedoch muß die phasenridhtige Zündung zu Beginn des Stromanstieges einer Halbperiode durch zusätzliche Mittel erst geschaffen werden.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum genauen Einhalten des Durchlasses der Stromhalbwellen im Zeitpunkt des natürlichen Strom-Null-Durchganges bei Schweißmaschinen, die durch Entladungsgefäße mit verdampfbarer Kathode und Zündstift gesteuert werden.

Bei Schaltungen mit Metalldampfentladungsgefäßen der erwähnten Art, wie sie für Schweißmasohinen verwendet werden (dargestellt in Fig. 1), kommt es bekanntlich darauf an, daß eine leitende Verbindung in der Unterbrechungsstelle Z während des Stromdurchlaßintervalls hergestellt wird. Eine solche Schaltung bestellt bekanntlich aus zwei gegeneinandergeschalteten Metalldampfentladungsgefäßen F₁ und F₂. An deren Kathoden liegen einpolig die Gleichrichter G₁ und G₂, zweckmäßig Sperrsdhichtgleichrichter. Die beiden andern Pole sind über Widerstände R₁ und R₂ mit den jeweiligen Zündstiften der Metalldamplentladungsgefäße verbunden. Außerdem besteht ein Zündstromkreis zwischen den beiden Gleichrichtern über die Sicherung F und die Unterbrechungsstelle Z. Bei offener Unterbrechungsstelle Z sperren die Entladungsgefäße V₁ und F₀ den Stromdurdhlaß über den Schweiß transformator T. Wird der Zündstromkreis bei Z geschlossen, so erfolgt die momentane Zündung eines der beiden Metalldampfentladungsgefäße und damit die momentane Einschaltung des Primärstromes von T. Bei abermaligem öffnen von Z erfolgt eine Unterbrechung der Stromleitung durch T im darauffolgenden Moment des Absinkens des Stromes auf Null bei dem gerade leitenden Entladungsgefäß.

Schaltungen für den vorliegenden Zweck sind bekannt. Es ist eine Schaltung bekannt, in der ein kompliziertes, rasch ansprechendes Spezialrelais phasengenau schaltet. Telephonrelais mit nur mäßig kurzer Ansprechzeit, die aber in der Herstellung billig sind, kommen dort nicht zur Anwendung.

Eine andere bekannte Schaltung weist eine große Zahl Schaltelemente auf; insbesondere werden viele Röhren wegen ihres trägheitslosen Arbeitens verwendet, um kurze Ansprechzeiten zu erhalten, während z. B. einfache billige Telephonrelais dort nicht vorkommen.

Ferner sind Einrichtungen bekannt, die zwar rasch schalten, aber die Erfassung eines bestimmten Zeitmomentes, nämlich im Null-Durchgang der Stromhalbwelle, trotzdem nicht ermöglichen.

Die Erfindung besteht darin, daß im Zündstromkreis der Entladungsgefäße zwei in Reihe gesahaltete Schließkontakte eingeschaltet sind, die je einem Fernsprechrelais angehören, deren Anzugszeit so bemessen ist, daß die Kontaktgabe stets in der zweiten Hälfte der auf die Anschaltung folgenden positiven Halbwelle erfolgt, und deren Magnetspulen je im Anodenkreis zweier Hodhvakuum-Röhrenverstärker liegen und gemeinsam und parallel zueinander über einen Steuereinschaltkontakt an eine Gleichspannungsquelle anschaltbar sind, und daß dem Gitter der ersten Röhre über einen Transformator eine der Netzspannung phasengleiche Steuerspannung zugeführt wird, so daß nach Schließen des Steuereinschaltkontaktes der erste Schließ'kontakt im Zündkreis innerhalb des durch die Relaisanzugszeit bestimmten Phasenintervalls als Vorbereitungskontakt geschlossen wird und dabei über einen zweiten Relaiskontakt an die zweite Röhre die Anodenspannung angeschaltet wird, und daß dem Gitter der zweiten Röhre eine gegenüber der Gitterspannung der ersten Röhre in der Phase derart voreinstellbare Spannung ständig zugeführt wird, daß der auf dem Relais der zweiten Röhre befindliche zweite Schließkontakt des Zündkreises in einem zur Netzspannung phasengenau liegenden Zeitpunkt den Zündkreis schließt.
Die Einrichtung wird an Hand von Fig. 2 näher erläutert;

Fig. 3 zeigt das Zeitdiagramm eines· Schweiß-Vorganges.

Im Anodenstromkreis zweier Verstärkerröhren F₃ und F₄ sind die Spulen zweier Relais A bzw. B eingeschaltet. Das Relais A weist die Schließkontakte Ci₁, a₂, a₃ auf und das Relais B die öffnungskontakte H₁, &₃, den Schließkontakt b₅ und den Umschaltkontakt b₂. Im Anodenstromkreis liegen ferner die Korrektur- und Abgleichwiderstände R₂ bzw. i?_Ä. Beide Anodenkreise sind parallel geschaltet und über den Schließkontakt K an eine Gleicihspannungsquelle mit den Klemmen + 300 und 0 anschaltbar. Das Gitter der ersten Röhre F₃ ist über einen Widerstand R₅ und den Umschaltkontakt i>₂ wenigstens zeitweise mit der Sekundärwicklung des Transformators T verbunden. Der Transformator ist primärseitig an die Netzklemmen RS angeschlossen, über welche auch die Speisung des Schweißtransformators gemäß der Fig. ι erfolgt. Das Gitter der zweiten Röhre F₄ ist über einen Widerstand R_e und das Phasendrehglied C₂JR₁₂ ebenfalls mit der Sekundänvicklung von T verbunden. Parallel zu jeder Verstärkerröhre F₃ bzw. F₄ ist über je einen Widerstand R₈ bzw. R₁₁ je ·είη Relaishaltekontäkt C₃ bzw. &₅ geschaltet. Auf dem Relais A der ersten Verstärkerröhre F₃ ist ferner ein Schließkontakt a₂ vorhanden, der im

Anodenstromkreis der zweiten Verstärkerröhre F₄ eingeschaltet ist.

Im Haltestromkreis der Röhre F₃ ist ein Öffnungskontakt b₁ eingeschaltet und auf dem Relais B angeordnet.

Das Gitter der Röhre F₃ ist ferner über den Umschaltkontakt b₂ an einen Zeitkreis umschaltbar, bestehend aus der Parallelschaltung des Kondensators C₁ mit dem Widerstand i?₁₀ + R₉. Mittels ίο eines Öffnungskontaktes b₃ ist der Zeitkreis über den Widerstand R_i zunächst an den Befehlsschließkontakt K angeschlossen, welcher nach der gemeinsamen Gleichspannung führt.

Die Kathode von F₃ ist an den Abgriff eines Spannungsteilerwiderstandes R₁ geführt, wodurch die Gittervorspannung von F₃ eingestellt werden kann.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist gemäß der Darstellung im Zeitdiagramm Fig. 3 folgende. Um einen Schweißpunkt auszuführen, wird der Kontakt K gedrückt, beispielsweise zufällig im Zeitpunkt t_v Dadurch wird über i?₄ und b₃ der Kondensator C₃ des Zeitkreises rasch aufgeladen. Gleichzeitig erhält die Anode von F₃ positive Gleichspannung. Ein Anodenstrom fließt zunächst noch nicht, da angenommen ist, daß im Zeitpunkt t_t die Gitterspannung vom Transformator T her gerade negativ sei (Fig. 3 b). Sobald jedoch die Gitterspannung im Zeitpunkt t₂ den Wert Null durchläuft und rasch positiv wird, wird F₃ leitend. Die Steuerspannung wird relativ groß gewählt, so daß im Zeitpunkt t₂ der Anstieg des Stromes /4 durch F₃ und die Spule des Relais A praktisch momentan erfolgt (Fig. 3 c) und nach einer HaIbperiode (i₅) ebenso momentan abnimmt. Von besonderer Bedeutung ist die Anzugszeit des Relais A und der sich daraus ergebende Zeitpunkt t₃ der Kontaktgabe. Die Anzugszeit ist so gewählt, daß die Kontaktgabe nach ¹U Periode oder etwas später erfolgt, aber auf keinen Fall früher. Schaltet man K zufällig nach Beginn der positiven Halbwelle Ug₃ ein, so erfolgt das Anziehen von A entsprechend später, in der zweiten Hälfte dieser Halbwelle. Schaltet man K erst in der zweiten Hälfte dieser positiven Halbwelle ein, so genügt die Zeit des einsetzenden Stromflusses nicht zum vollständigen Anziehen des Ankers und damit zur Kontaktgabe. Es ergibt sich somit, daß das Relais A unabhängig vom zufälligen Zeitpunkt des Einschaltens von K stets in der zweiten Hälfte der positiven Halbwelle der Steuerspannung Ug₃ anzieht (bei Fig. 3 b schraffiert gezeichnet). Hat das Relais A angezogen (Zeitpunkt t₃), so hält es sich selbst über den sich schließenden Haltekontakt a₃ und den noch geschlossenen Kontakt b_r Der Kontakt a_x wird ebenfalls vorbereitend geschlossen, was aber noch zu keiner Zündung der Metalldampfentladungsgefäße führt, da der Kontakt b_i noch offen ist. Über den Kontakt a.₂ wird das Relais B ebenfalls im Zeitpunkt i,j an die Anode der Röhre F₄ gelegt. Die Anzugszeit des Relais B wird ebenfalls gleich ¹Ai Periode oder etwas länger, aber auf keinen Fall kürzer gewählt. Der Stromdurchlaß durch die Röhre F₄ ist so gewählt, daß dieser mindestens Vs Periode (45 °) früher als bei der Röhre F₃ erfolgt. Dies erfordert eine Voreilung der Steuerspannung Ug_it was durch Einstellung der Phasenverschiebung über die Phasenschieberschaltung C₂, R₁₂ erreicht wird. Im Zeitpunkt t₃ beginnt ein Strom durch das Relais B zu fließen. Da dieser Strom jedoch im Zeitpunkt i₄, also schon nach V« Periode wieder aufhört, vermag das Relais B nicht bis zur Betätigung der Kontakte durchzuziehen, es fällt vorher wieder zurück. Der zweite Kontakt b_i im Zündstromkreis der Metalldampfentladungsgefäße schließt infolgedessen noch nicht. Erst wenn im Zeitpunkt t_e die Steuerspannung in F₄ positiv wird, fließt der hier plötzlich einsetzende Strom /₄ durah F₄ genügend lang, so daß nach ¹A Periode, im Zeitpunkt J₇, die Kontaktbetätigungen bei B erfolgen. In diesem Zeitpunkt wird der zweite Zündkreiskontäkt &₄ ebenfalls geschlossen, und die Zündung der Metalldampfentladungsgefäße erfolgt momentan. Gleichzeitig wird der Haltekontakt b₅ geschlossen. Wenn nun nach ¹Ii Periode der Strom durch F₄ wieder aufhört, bleibt das Relais B angezogen, bis nach Schluß des Schweiß Vorganges der Haltekontakt b_s geöffnet wird. Die gewählten Anzugszeiten von ¹U Periode für die Relais A und B bewirken, daß der Zeitpunkt f₇ ziemlich genau mit dem Zeitpunkt des natürlichen Durchgangs des Sahweißstromes durch Null zusammenfällt. Eine eventuelle Korrektur läßt sich am Phasenschieber C₂JR₁₂ in einfacher Weise durchführen. Es wird so immer möglich, den Schweißstromtransformator in einem Zeitpunkt einzuschalten, in dem das Aufkommen unerwünschter störender Gleichstrommagnetisierungseffekte vermieden ist. Durch entsprechende Einstellung des Phasenschiebers läßt sidh auch die zusätzliche Phasenverschiebung der Schweißmaschine berücksichtigen.

Bei Betätigung der 5-Relais-Kontakte erhält das Relais über b_n seine Selbsthaltung. Im Zeitpunkt t₇ wird durch den Kontakt b₃ der Zeitkreis C₁, R₉ + R₁₀ von der aufladenden Gleichspannung abgeschaltet. Gleichzeitig wird das Gitter von F₃ mittels des umgeschalteten Kontaktes b₂ an den abgetrennten Zeitkreis gelegt und zudem durch öffnen von b_t die Selbsthaltung von A unterbrochen. Da aber jetzt das Gitter von F₃ an der vollen positiven Spannung des Zeitkreises liegt, bleibt der Strom von F₃ nodh bestehen, und das Relais^ bleibt zunächst noch angezogen. C₁ entlädt sich nun über R₉ und R₁₀, und die positive Gitterspannung an F₃ verringert sich (Fig. 3 b). Sobald diese Spannung eine gewisse positive Restgitterspannung (gestrichelte Linie) unterschreitet, sinkt Jα rasch ab, und das Relais A fällt ab (i₈ bei Fig. 3 c). Gleichzeitig öffnet a_v und der Zündkreis der Metalldampfentladungsgefäße wird unterbrochen. Beim nächstfolgenden Null-Durchgang des Schweißtransformatorstromes wird auch dieser gesperrt. Die Schweißung wird endgültig unterbrochen. Wird naöh einiger Zeit (i₁₀) der Kontakt K geöffnet, so fällt auch das Relais B ab. Die

gesamte Steuerung fällt wieder in die Ausgangsstellung zurück und ist für eine neue Sdhweißung bereit. Die Zeitdauer der Schweißung wird somit im wesentlichen bestimmt durch die Dauer der Entladung des Kondensators C₁, welche zunächst den Abfall des ^-Relais bewirkt. Die genaue Abschaltung erfolgt dann bei dem nächsten Null-Durchgang des Schweißtransformatorstromes.
Die vorliegende Erfindung gestattet die Einstellung von Schweißzeiten, welche genau zwei, vier, sechs usw. Halbwellen umfaßt. Die Einschaltung und die Ausschaltung erfolgt stets in der Phasenlage des Stromdurchganges durch Null. Die Erfindung eignet sich besonders bei Schweißmaschinen mit kleiner Leistung, bei welchen die Leistungseinstellung durch Anzapfungen am Schweißtransformator erfolgt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum genauen Einhalten des Durchlasses der Stromihalbwellen im Zeitpunkt des natürlichen Strom-Null-Durchganges bei Schweißmaschinen, die durch Entladungsgefäße mit verdampfbarer Kathode und Zündstift gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Zündstromkreis der Entladungsgefäße zwei in Reihe geschaltete Schließkontakte (a_v &₄) eingeschaltet sind, die je einem Fernsprecbrelais (A, B) angehören, deren Anzugszeit so bemessen ist, daß die Kontaktgabe stets in der zweiten Hälfte der auf die Anschaltung folgenden positiven Halbwelle erfolgt, und deren Magnetspulen je im Anodenkreis zweier Hochvakuum-Röhrenverstärker (F₃, F₄) liegen und gemeinsam und parallel zueinander über einen SteuereinsöhalÜkontäkt (K) an eine Gleichspannungsquelle anschaltbar sind, und daß dem Gitter der ersten Röhre (F₃) über einen Transformator eine der Netzspannung phasengleiche Steuerspannung zugeführt wird, so daß nach Schließen des Steuereinschaltkontaktes (K) der erste Schließkontakt (^₁) im Zündkreis innerhalb des durch die Relaisanzugzeit bestimmten Phasenintervalls als Vorbereitungskontakt geschlossen wird und dabei über einen zweiten Relaiskontakt (a₂) an die zweite Röhre (F₄) die Anodenspannung angeschaltet wird, und daß dem Gitter der zweiten Röhre (F₄) eine gegenüber der Gitterspannung der ersten Röhre in der Phase derart voreinstellbare Spannung ständig zugeführt wird, daß der auf dem Relais der zweiten Röhre befindliche zweite Schließkontakt (&₄) des Zündkreises in einem zur Netzspannung phasengenau liegenden Zeitpunkt den Zündkreis schließt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gitterstromkreis der ersten Verstärkerröhre ein Umsehaltkontakt eingeschaltet ist, welcher auf dem der zweiten Verstärkerröhre zugeordneten Relais angeordnet ist, und daß bei Umlegen des Kontaktes ein Zeitkreis von einer Gleichspannung abgeschaltet und an den Gitterkreis der Röhre geschaltet wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 765 698, 741 925; französische Patentschriften Nr. 878 429, 863046;

   USA.-Patentschriften Nr. 2512482, 2510652.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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