DE975462C - Widerstandsschweissmaschine - Google Patents

Description

Es sind bereits Maschinen zur Widerstandsschweißung bekannt, bei denen man die Primärspule des Schweißtransformators von einer mehrphasigen Stromquelle aus speist, indem von jeder Phase der mehrphasigen Stromquelle Gleichrichteranordnungen betätigt werden, wie zündstiftgesteuerte Gasentladungsröhren, bei denen die Zündelektroden durch elektronische Mittel gesteuert werden, die gestatten, den Sinn der Stromrichtung umzukehren sowie die Intensität des Stromes und die Dauer des Impulses des Stromüberganges auf die Primärspule des Schweißtransformators zu regeln.

Diese Schweißmaschinen gestatten aber nicht, einen Strom zu erhalten, welcher in jedem Augenblick den charakteristischen Eigenschaften des zu schweißenden Stückes entspricht, und sie gestatten nicht, mit Genauigkeit den Schweißstrom diesen Charakteristiken anzupassen.

Es sind auch bereits Widerstandsschweißmaschinen bekanntgeworden, die mit normaler Wechselstromfrequenz arbeiten und ein Steuersystem zur Konstanthaltung des Wechselstroms aufweisen. Bei diesen bekannten Maschinen läßt sich aber der Schweißstrom den Eigenschaften der »5 zu schweißenden Werkstücke nicht richtig anpassen; denn bekanntlich erfordern insbesondere Leichtmetallegierungen ganz bestimmte Formen des Strom verlauf s.

Schließlich sind auch Schweißmaschinen bekannt, welche von einem Dreiphasennetz von 50 Hz gespeist werden und Gleichrichter aufweisen, um

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einen Strom von geringerer Frequenz, z. B. von 5 Hz, für die Speisung der Schweißelektrode zu erzeugen.

Der Nachteil dieser Maschinen liegt darin, daß die Umkehr der Stromrichtung Schwierigkeiten bereitet, denn die aufgespeicherte Energie verhindert, daß der Strom vollständig zu Null wird, bevor er in einem anderen Sinn wieder in Wirksamkeit tritt. Bei jedem Stromwechsel zu anderen ίο Frequenzen muß infolge der Selbstinduktion der Schweißmaschine die Einrichtung abwechselnd als Gleichrichter arbeiten, wobei dem Netz Energie entnommen wird., und darauf als Oszillator (Generator) , wobei die Energie dem Netz zurückgegeben wird. Tatsächlich entsteht bei diesen bekannten Maschinen ein Kurzschluß, der ein Arbeiten unmöglich macht. Nun ist es aber bei Schweißmaschinen in vielen Fällen erforderlich, die Stromrichtung äußerst rasch zu ändern. Man braucht deshalb eine Schaltung, welche eine rasche Umkehr des Stroms ermöglicht.

Die Widerstandsschweißmaschine nach der Erfindung geht nun von bekannten Steuerungssystemen aus, bei denen eine zum Augenblickswert des Schweißstromes dauernd proportionale Spannung und außerdem eine vorgegebene Steuerspannung erzeugt wird und sodann die Differenz dieser beiden Spannungen gebildet wird, um mit der Differenzspannung den Verlauf des Schweißstroms zu steuern.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Schweißstromes nach einem vorbestimmten Schweißprogramm die aus einer dem Programm entsprechenden Steuerspannung (Pilotspannung — V₂) und aus der dem Augenblickswert des Schweißstroms proportionale Spannung gebildete Differenzspannung an den Steueroganen eines Frequenzwandlers liegt, welcher trägheitslos auf Änderungen der Steuerspannung und damit der Differenzspannung anspricht.

Bei der einen Ausführungsform der Erfindung trägt der Frequenzwandler einen Speisekreis für die Primärspule eines Schweißtransformators und zwei Gruppen Gasentladungsröhren, beispielsweise mit Zündstiftsteuerung (im folgenden »Ignitron« genannt). Die Gasentladungsröhre der ersten Gruppe wird bei jeder Phase beeinflußt; sie ist im entgegengesetzten Sinne von der Röhre der zweiten Gruppe bei der gleichen Phase beeinflußt. Jede Gruppe liefert Strom in die Primärspule des Schweißtransformators über eine Selbstinduktion für jede Gruppe. Die Zündelektroden der Gasentladungsröhren, z. B. mit Zündstiftsteuerung, werden durch die Impulse selbst gesteuert, die von einer Sägezahnspannung für jede Gruppe Röhren ausgehen. Die genannte Sägezahnspannung hat ein mittleres Niveau, das automatisch in Funktion von dem Augenblickswert des Schweißstromes, den man erhalten will, regelbar ist. Das genannte mittlere Niveau zur Steuerung der Phase der Zündung der Röhren des Speisekreises ist derart, daß man nach Wunsch einen Strom Null erhalten kann durch eine identische Regelung entsprechend dem mittleren Niveau der Sägezahnspannung, die die beiden Röhrengruppen steuert, oder eine bestimmte Stromstärke, die hervorgerufen wird durch einen Strom, der in dem einen oder anderen Sinne fließt, je nachdem, ob die eine der Gruppen als Gleichrichter und die andere als Oszillator (Generator) arbeitet und umgekehrt.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Anordnung zur Messung des Momentanwertes des Schweiß stromes, die dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Rotor vorsieht, der den induzierten Teil einer Gleichstromdynamomaschine darstellt in einem Magnetfeld, das durch den Schweißstrom erzeugt wird. An den Klemmen des Ankers dieser Dynamomaschine kann man eine Spannung abnehmen, die proportional dem Wert des Schweißstromes ist; diese Einrichtung gestattet die Vermeidung eines jeden Stromtransformators, der die Einführung eines Widerstandes nicht zu vernachlässigender Größe bedeuten würde und. der erhebliche Verluste in der Sekundärspule des Schweißtransformators bedingen könnte.

Die Erfindung erstreckt sich sowohl auf die weiter unten beschriebenen charakteristischen Eigenheiten als auch die verschiedensten möglichen Kombinationen.

Eine Widerstandsschweißmaschine nach der Erfindung ist als ein Beispiel in den Figuren dargestellt. Fig. i, la und ib zeigen schematisch Schaltbilder der Schweißmaschine;

Fig. 2, 2a und 2b stellen je zwei Diagramme des Schweißstromes dar, der durch jede der Gleichrichtergruppen fließt, beeinflußt durch jede der Änderungen des Speisewechselstromes als Funktion des Augenblickes des Auftretens des Stromes; - Fig. 3, 4 und 5 stellen schematisch die Impulsspannungen für- die Steuergitter der Röhren dar, welche die Gleichrichter steuern in Funktion von dem Gleichstrompotential der Steuerung, um an den Klemmen des Schweißtransformators einen Strom von vorher bestimmter Form zu erhalten.

Die Schweißmaschine, die in der Fig. 1 dargestellt ist, wird von einem Drehstromnetz Ph₁, Ph₂, Ph_z gespeist, deren jede Phase wiederum eine der Primärspulen 1, 2 und 3 des Transformators speist. Die Spulen sind im Dreieck geschaltet. Die Sekundärspulen 4, 5 und 6, entsprechend den no Primärspulen 1, 2 und 3, liegen in Sternschaltung. Jede der Sekundärspulen 4, 5 und 6 ist an die Primärspule 63 des Schweißtransformators 50 in folgender Weise angeschaltet: Die gemeinsamen Punkte der Sekundärspulen 4, 5 und 6 sind an eine der Klemmen 51 der Primärspule 63 des Schweißtransformators 50 angeschlossen. Jede Ausgangsklemme der Sekundär spulen 4, 5 und 6 sind unter Zwischenschaltung von Gasentladungsröhren, wie beispielsweise Ignitrone, an die zweite Klemme 52 der Primärspule 63 des Schweißtransformators 50 geschaltet, wobei in Serie eine Selbstinduktionsspule 13 liegt. Der Sinn der Anschaltung der Röhren 7, 9 und 11 ist derart, daß der Strom im Sinne des Pfeiles F1 fließt, d. h., die Ausgangsklemmen der Sekundärspulen 4, 5 und 6 liegen an den

Anoden S31- 532 ^unc^ 533 der Röhren 7, 9 und 11, während die Selbstinduktionsspule 13 mit dem gemeinsamen Punkt der Kathoden 54^ 54₂ und 54₃ der genannten Röhren 7, 9 und 11 verbunden sind. Auf einem anderen Wege sind die Ausgangsklemmen und Sekundärspulen 4, 5 und 6 ebenfalls über Röhren 8, 10 und 12 mit der Ausgangsklemme 52 der Primärwicklung 63 des Schweißtransformators 50 über eine Selbstinduktion 14 verbunden. Der Sinn der Anschaltung der Ignitrone 8,10 und 12 ist derart, daß der Strom im Sinne des Pfeiles F 2 entgegengesetzt F 1 fließt. Hierzu sind die Spulen 4, 5 und 6 mit den Kathoden 5O₁, 5O₂ und 563 der Röhren 8, 10 und 12 verbunden, während eine der Klemmen der Selbstinduktion 14 mit dem gemeinsamen Punkt der Anoden 55_r 55₂ und 55₃ der Röhren 8, 10 und 12 verbunden ist.

Die drei Röhren 7, 9 und 11 bilden die Gruppe A

der Ignitrone, die dann als Gleichrichter wirkt, wenn die Anoden 53, die mit den Sekundärspulen 4, *5 und 6 des Speisetransformators verbunden sind, positiv sind.

In gleicher Weise bilden die Röhren 8, 10 und 12 die Gruppe B der Ignitrone, die als Gleichrichter arbeitet, bis die Kathoden 56, die mit den Sekundärspulen 4, 5 und 6 des Speisetransformators verbunden sind, negativ sind.

Diese beiden Gruppen A und B der Ignitrone speisen die Primärspule 63 des Schweißtransformotors 50 der Schweißmaschine, deren Sekundärspule 64 ein magnetisches Feld erzeugt, welches einen Generator 15 erregt. Dieser Generator 15 wird durch einen Synchronmotor 16 mit konstanter Geschwindigkeit derartig angetrieben, daß an den Klemmen dieses Generators eine veränderliche Spannung V₁ entsteht, die proportional dem Strom in der Sekundärspule 64 der Schweißmaschine ist. Die vorbeschriebene Einrichtung bildet den Speisekreis des Schweißtransformators 50. Dieser Speisekreis wird durch eine Zündeinrichtung für die Röhren 7, 8, 9, 10, 11 und 12 und eine Einrichtung zur Steuerung der Zündung der genannten Ignitrone ergänzt.

Die Zündeinrichtung der Röhren 7, 8, 9, 10, 11

*5 und 12 steuert die Zündelektroden 57i> 57a> 573 der Ignitrone 7, 9 und 11 der Gruppe A und die Zündelektroden 5S₁, 58₂ und 5S₃ der Ignitrone 8, 10 und 12 der Gruppe B.

Zum Beispiel ist die Zündelektrode ^y₁ des Ignitrons 7 verbunden mit der Sekundärspule 17 eines Transformators, dessen Primärspule 18 ist. Jede Zündelektrode trägt in gleicher Weise einen Transformator mit einer Sekundärspule 17 und einer Primärspule 18 (die Kopplung ist durch einePunkt-Strich-Linie dargestellt). Es genügt also, um die Zündeinrichtung der Ignitrons zu beschreiben, auseinanderzusetzen, wie sich die Zündung eines einzelnen Ignitrons, beispielsweise des Ignitrons 7, abspielt.

Ein Kondensator 19 wird über einen Widerstand 20 von einer Gleichstromquelle 21 aufgeladen. Die Primärspule 18 des Transformators liegt in dem Anodenkreis einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre 22 (im folgenden »Thyratron« genannt). Die Anode 59 der genannten Röhre ist mit der positiven Klemme der Gleichstromquelle 21 über einen Hauptschalter 60, den Widerstand 20 und die Primärwicklung 18 des Transformators verbunden.

In einem gegebenen Augenblick erhält die Röhre 22 in ihrem Gitter 65, wie es weiter unten auseinandergesetzt ist, einen positiven Impuls sehr kurzer Dauer. Das Thyratron 22 wird dann leitend, und der Kondensator 19 entlädt sich über die Primärspule 18 des Transformators, der die Zündelektrode ^y₁ des Ignitrons steuert. Man erhält so einen Impuls, der von der Sekundärspule 17 auf die Zündelektrode ^₁ des Ignitrons 7 gegeben wird, und zwar derart, daß dieses Ignitron leitend wird. Die Primärspule 18 des Steuertransformators für die Zündelektrode des Ignitrons und der Kondensator 19 bilden einen Schwingungskreis, so daß dann, wenn das Gitter 65 des Thyratrons 22 einen positiven Impuls bekommt, an den Klemmen der Primärspule 18 des Transformators eine gedämpfte Sinusspannung entsteht.

Hierdurch wird die Anode 59 der Röhre 22 für einen Zeitraum negativ, der ausreicht, um das Thyratron zu entionisieren.

Der positive Impuls auf das Gitter 65 des Thyratrons 22 wird durch die Einrichtung für die Steuerung der Zündung erhalten.

Diese Einrichtung der Steuerung der Zündung ist identisch für alle Ignitrone 7 bis 12 und die Steuerthyratrone 22, so daß es genügen wird, eine dieser Zündeinrichtungen zu untersuchen, beispielsweise die für das Thyratron 22 und das Ignitron 7, um eine Idee von dem Wirken der Zündeinrichtung auch bei den anderen Ignitronen zu erhalten.

Die Einrichtung zur Steuerung der Zündung hat für jedes Thyratron 22 für die Zündungssteuerung ein Thyratron 23. Ein Transformator 25, ein Gleichrichter 26 und ein Widerstand 2j laden einen Kondensator 24 auf. Dieser Kondensator 24 entlädt sich über das Thyratron 23 und über die Primärspule des Transformators 95.

Die Primärspule des Transformators 25 ist mit zwei geeignet ausgewählten Klemmen eines Phasenschiebers 75 verbunden, dessen Speiseleitung wiederum an das Netz Ph₁, Ph₂, Ph_z angeschlossen ist.

Das Gitter 66 des Thyratrons 23 ist mit einem Stromkreis verbunden, der zusammengesetzt ist aus einem Transformator 28 mit einem gesättigten Sekundärkreis, dessen Primärspule ebenfalls verbunden ist mit den anderen entsprechend ausgewählten Klemmen des Phasenschiebers 75. Die Klemmen sind so gewählt, daß der Kondensator 24 schon in dem Augenblick geladen ist, in dem die Spannungsspitze durch die Sekundärspule des Transformators 28 erzeugt wird. Dieser Kreis wird ergänzt durch zwei Gleichrichter 29 und 30 und durch zwei Kondensatoren 31 und 32.

Die Sekundärspule des Transformators 28 ist einerseits mit der Kathode 67 des Thyratrons 23 verbunden, während der andere Pol unter Zwi-

schenschaitung eines Gleichrichters 30 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Kondensatorei 31 und 32 verbunden ist.

Man bekommt so einen Ladekreis für den Kondensator 31, der gebildet ist durch die Sekundärspule des Transformators 28 und den Gleichrichter 30, der im Sinne der Gleichrichtung von dem Strom durchflossen wird.

Im Gegensatz dazu wird der Entladungskreis in gleicher Weise durch die Sekundärspule des Transformators 28 und den Gleichrichter 30 gebildet, der durch den Widerstand 80 geshuntet ist. Der erwähnte Gleichrichter 30 wird diesmal aber im entgegengesetzten Sinne zu der Gleichrichtung durchflössen. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Aufladungen sehr schnell erfolgen, während die Entladung infolge des umgekehrten Widerstandes des Gleichrichters 30, der durch den Widerstand 80 geshuntet ist, verhältnismäßig langsam vor sich geht. Man wandelt so die Spitzenspannung, die durch den Transformator 28 geliefert wird, in eine Sägezahnspannung um, die an den Klemmen des Kondensators 31 erhalten wird. Der Gleichrichter 29 hat nur den Zweck, den negativen Impuls auszuschließen, der an den Klemmen der Sekundärspule des Transformators 28 auftritt. Die so erzeugte Sägezahnspannung, die in der Fig. 3 dargestellt ist, wird zu dem Gitter des Thyratrons 23 geleitet unter Zwischenschaltung eines Kondensators 32 und eines Widerstandes 61.

Der gemeinsame Verbindungspunkt des Kondensators 32 und des Widerstandes 61 ist mit der Klemme 33 eines symmetrischen Verstärkers 36 verbunden unter Zwischenschaltung eines Wider-Standes 68.

Der Verstärker 36 liefert eine veränderliche Polarisationsspannung F₄, die auf eine besondere, weiter unten angegebene Art gewonnen wird. Diese Polarisationsspannung F₄ überlagert sich der Sägezahnspannung, die an den Klemmen des Kondensators 31 auftritt. Der symmetrische Verstärker 36 liefert also zwischen den Leitern 34 und 33 eine Spannung + F₄ und zwischen den Leitern 34 und 35 eine Spannung -F₄; der Leiter 34, der den +5 Mittelpunkt bildet, ist mit einer der Klemmen des Kondensators 31 verbunden, der selbst seinerseits mit der Kathode 67 des Thyratrons 23 verbunden ist.

Die Anordnung hat folgende Wirkungsweise: Die Fig. 3, in der die Spannung F₄ Null ist, stellt die Änderung der Gitterspannung des Thyratrons 23 als Funktion der Zeit dar. Diese Sägezahnspannung 70, die zu dem Gitter 66 der Röhre 23 durch den Kondensator 32 führt, hat eine Symmetrieachse 71, deren Spannung auf dem Potential des Leiters 33 liegt. Wenn im Falle der Fig. 3 die Spannung F₄ Null ist, stellt die Symmetrieachse 74 eine Spannung Null dar, denn das Potential der Kathode ist gegeben durch das Potential des Leiters 34. Unter diesen Bedingungen erfolgt die Zündung des Thyratrons zu einer Zeit, die dem Punkt a₀ entspricht, d. h. in dem Augenblick, wo die Sägezahnspannung positiv wird.

Wenn F₄ einen bestimmten positiven Wert hat (Fig. 4), überlagert man der Sägezahnspannung 70 die Spannung F₄ derart, daß die Zündung des Thyratrons nicht mehr in a₀ erfolgt, sondern in einem Punkt a, welcher der Phase entspricht, für welche die Überlagerung der Spannung F₄ und der Sägezahnspannung 70 den Wert Null durchschreitet. Die Phase α, im Falle der Fig. 4, zeigt einen Phasensprung gegenüber dem Anfangswinkel a₀.

Wenn andererseits die Spannung F₄ einen negativen Wert hat (Fig. 5), erfolgt die Zündung in einem Punkt α mit einer Phasenverzögerung von — φ gegenüber dem Anfangswinkel a₀.

Man hat so die Möglichkeit, die Zündung des Thyratrons 23 einfach durch Veränderung der Spannung F₄ zu regeln, die entweder zwischen den Leitern 33 oder 34 herrscht (diese Spannung ist positiv, negativ oder Null) oder aber zwischen den Leitern 34 und 35, wo diese Spannung -F₄ stets entgegengesetzt der Spannung ist, die zwischen 33 und 34 zugeführt ist.

Die drei Ignitrone 7, 9 und 11 der Gruppe^ werden durch die Spannung + F₄ gesteuert, die zwischen den Leitern 33 und 34 erscheint, während die drei Ignitrone 8, 10 und 12 der Gruppe B durch die Spannung — F₄ gesteuert werden, die zwischen den Leitern 34 und 35 erscheint.

Das Arbeiten wird auf den Diagrammen der Fig. 2 dargestellt, in welchen das obere Diagramm 80 das Arbeiten der Gruppe A und das untere Diagramm 81 das Arbeiten der Gruppe B darstellt. Das Diagramm 80 der Gruppe A zeigt die Spannungskurve der drei Anoden 53^ 53₂ und S3₃ der Röhren 7, 9 und 11, bezogen auf die jeweiligen Kathoden.

Das Diagramm 81 der Gruppe B stellt im Gegensatz dazu die Spannungskurve der drei Kathoden 5O₁, 56₂ und 563 der Röhren 8, 10 und 12, bezogen auf die entsprechenden Anoden, dar. Diese Darstellung gestattet die Verwendung zweier Diagramme ähnlicher Spannung für die Gruppen A und B der Ignitrone für den Fall, daß ein und dieselbe Sekundärspule auf einmal eine Anode der Gruppe A und eine Kathode der Gruppe B speist.

Jedes Diagramm 80 und 81 ist längs der Abszissenachse (Zeitachse) in vier Teile 82, 83, 84 und 85 geteilt.

Der Teil 82 bezieht sich auf das Arbeiten bei dem Strom Null, d. h. dann, wenn die Phasenverschiebung, bezogen auf den Ursprung, Null ist (Fall der Sägezahnspannung der Fig. 3).

Der Teil 83 bezieht sich auf das Arbeiten der Gruppe A im Gleichrichter, sie entspricht einer Phasenverschiebung von 90⁰ für die Zündung der Ignitrone, bezogen auf den Ursprung, d. h. auf den Punkt α der Fig. 4.

Der Teil 84 bezieht sich auf das Arbeiten bei Maximalstrom, wenn die Gruppe A als Gleichrichter arbeitet. Dieses Arbeiten entspricht einer Phasenverschiebung von 90⁰, bezogen auf den Ursprung, entsprechend Punkt α der Fig. 4.

Der Teil 85 entspricht dem Arbeiten der Gruppe A des Oszillators mit einer Pasenverschiebung, bezogen auf den Ursprung, von weniger als 6o°.

Diesen vier Teilen, die sich auf die Gruppe A beziehen, entsprechen in gleicher Weise die vier Teile 82, 83, 84 und 85 der unteren Gruppe B (Diagramm 81).

Der Teil 82 entspricht einer Phasenverschiebung von Null, bezogen auf den Ursprung.

Der Teil 83 entspricht einer Phasenverschiebung der Gruppe B in umgekehrtem Sinne wie A, d. h. einer Phasenverschiebung weniger als 6o°, derart, daß die Gruppe B als Oszillator arbeitet.
Der Teil 84 entspricht einer Phasenverschiebung der Gruppe B in umgekehrtem Sinne der der Gruppe A, wobei diese Phasenverschiebung mindestens 90⁰ beträgt.

Schließlich entspricht der Teil 85 dem Arbeiten der Gruppe B als Gleichrichter mit einer Phasenverschiebung in bezug auf den Ursprung in einer Höhe von höchstens 6o°.

Die Bezeichnungen, die bei den Diagrammen 80 und 81 angewandt sind und die die Zündabschnitte der Ignitrone kennzeichnen und die jeder der Gruppen entsprechen, sind die gleichen wie die der Fig. 3,4 und 5. Es ist indessen den Winkeln a₀ und α ein Index beigefügt, der den betrachteten Phasen entspricht.

Zum Beispiel a₀₁ bezeichnet den Zündwinkel der Phase 1 bei einer Stromstärke Null. a₂ ist der Zündwinkel der Phase 2 bei den Bedingungen, welche durch die Phasenverschiebung φ bestimmt sind. Ganz allgemein, beispielsweise im Teil 83 des Diagramms 80, wird der mittlere Wert der elektromotorischen Kraft dargestellt durch die Differenzen der schraffierten positiven und negativen Flächen. Man sieht unter diesen Bedingungen, daß, um die Stellung von a₀ im Teil 82 des Diagramms 80 zu bestimmen, d. h. um eine elektromotorische Kraft zu bekommen, deren mittlerer Wert Null ist, es nötig ist, daß der schraffierte positive Teil 86 gleich dem schraffierten negativen Teil 87 ist.

Man sieht, daß im Teil 82 des Diagramms 81 die Zündphase der Ignitrone der Gruppe B in gleicher Weise gewählt wurde wie die Zündphase der Ignitrone der Gruppe A, so daß in der Gruppe B der mittlere Wert der elektromotorischen Kraft Null ist.

In dem Teil 83 des Diagramms 80 hat die Phasenverschiebung für jede Phase Ca₁, a₂, a₃) einen Wert gleich + 6o°, während die Phasenverschiebung O₁, a₂, a₃ für jede Phase eine Verzögerung von mindestens 6o° für die Zündung der Ignitrone 8, 10 und 12 der Gruppe B aufweist. Daraus ergibt sich, daß die Gruppe A als Gleichrichter arbeitet, da ja ihre mittlere elektromotorische Kraft proportional den angegebenen schraffierten Flächen in dem Teil 83 des Diagramms 81 ist.
Wenn man einmal unterstellt, daß der stationäre Zustand in dem Transformator 50 der Schweißmaschine erreicht ist, findet dort kein Übergang von Energie zwischen dem Gleichstromnetz und dem Wechselstromnetz statt, wenn die elektromotorische Kraft der Gruppe A, die als Gleichrichter arbeitet, gleich ist der gegenelektromotorischen Kraft der Gruppe B, die als Oszillator arbeitet.

Im Falle des Teiles 83 ist es gut, wenn man eine Phasenverschiebung von mehr als 6o° sicherstellt für die Ignitrone der Gruppe A und Phasenverschiebung von weniger als 6o° für die Ignitrone der Gruppe B.

Der Teil 84 der Diagramme 80 und 81 zeigt, daß der Maximalstrom erhalten wird für einen Winkel a und von mehr als 90⁰ für die Ignitrone der Gruppe B.

In dem Teil 85 der Diagramme 80 und 81 hat man einfach den Teil 83 des gleichen Diagramms dargestellt, in dem man die Phasenverschiebung der Gruppen A und B umkehrte, die gleich oder weniger als 6o° für die Gruppe A und mehr als 6o° für die Gruppe B werden.

Man sieht so, daß, wenn man die Phasenverschiebung der Gruppen A und B umkehrt, man auch den 8g Strom in dem Transformator 50 umkehrt.

Dieses Verhalten gestattet dank der Wirksamkeit als Oszillator, äußerst schnell eine Umkehr des Stromes vorzunehmen und momentan die ganze Energie auf das Wechselstromnetz zu übertragen, die in dem Gleichstromkreis angesammelt werden konnte. Dieses Verhalten gestattet auch, eine unmittelbare Umkehr des Stromes in dem Schweißtransformator 50 durchzuführen, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, einen Strom in der Sekundärspule 64 des Transformators 50 zu erzielen, der irgendeinem Strom nachgebildet ist.

Die Steuerung des Stromes geht in folgender Weise vor sich: Eine Vorrichtung 90 (s. Fig. 1) gestattet, daß an ihren Klemmen 91 und 92 eine Spannung V₂ erscheint, die eine Spannung repräsentiert, die man in dem Schweißtransformator 50 reproduzieren möchte (Pilotspannung).

Man überlagert dieser Spannung V₂ eine Spannung, die man einem Dynamo 15 entnimmt und die proportional dem Strom ist, der in der Sekundärspule 64 des Schweißtransformators fließt. Diese Spannung wird mit V₁ bezeichnet.

Die algebraische Summe V₁ + V₂= V₃ wird dem Eingang des Verstärkers 36 zugeführt, weleher die beiden Ausgangsspannungen + F₄ und -V₄ liefert. Man erhält einen Gegenwirkeffekt, und zwar in der folgenden Weise: Wenn die Eingangsklemme 38 des Verstärkers 36 positiv ist, ist die Ausgangsklemme 33 des genannten Verstärkers ebenfalls positiv. Unterstellt man, daß zu Beginn der Operation die Pilotspannung V₂ einen Wert hat, welcher die Klemme 38 des Verstärkers positiv macht, so ist die Spannung V₁ noch Null, da ja der Vorgang beginnt in dem Maße, wie die Spannung V₂ direkt dem Eingang des Verstärkers 36 zugeführt wird. Am Ausgang liefert der Verstärker 36 eine Spannung, die positiv an der Klemme 33 und negativ an der Klemme 35 ist.

Die Gruppe A der Ignitrone 7, 9 und 11 arbeitet so als Gleichrichter, und der Strom passiert die

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Primärspule des Schweißtransformators 63 im Sinne des Pfeiles Fi. Der Sekundärstrom in dem Kreis 64 erregt dann den Dynamo 15 derart, daß die Spannung V₁, die durch diesen Dynamo erzeugt wird, entgegengesetzt der Pilotspannung V₂ ist. Die resultierende Spannung F₃ ist also die Differenz der absoluten Werte der Spannungen V₁ und V₂. Da ja die Verstärkung des Verstärkers 36 sehr hoch ist, sieht man, daß die Ausgangsspannung V₁ dieses Verstärkers keinen merklichen Wert haben kann, wenn die resultierende Spannung V₃ sehr gering ist, d. h. wenn die Spannung V₁ merklich gleich der Spannung V₂ ist. Denn die Differenz zwischen der gegebenen Größe V₂ und der erhaltenen Größe V₁ ist um so geringer, je größer der Verstärkungsgrad des Verstärkers 36 ist. Die Spannung V₁ steuert, wie es im vorstehenden ausgeführt wurde, die Gruppen A und B der Ignitrone derart, daß die Regelung des Schweißstromes, der durch die Sekundärspule 64 des Schweißtransformators 50 fließt, innerhalb sehr genauer Grenzen gleich ist dem Augenblicks wert des Stromes, den man erhalten will und der dargestellt wird durch die Pilotspanuung V₂. Das Erhalten eines Schweißstromes ent-

sprechend einem vorbestimmten Pilotstrom ist nur möglich durch die Benutzung eines Frequenzwandlers, welcher es gestattet, den Strom in den Schweißelektroden ohne Trägheit umzukehren.

Claims (8)

1. Patentansprüche:. .

   ι. Widerstandsschweißmaschine mit einem Steuerungssystem, in. dem eine vorgegebene Steuerspannung und außerdem eine zum Augenblickswert des Schweißstroms dauernd proportionale Spannung erzeugt und die Differenz dieser beiden Spannungen zur Änderung des Schweiß stromes herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Schweißstromes nach einem vorbestimmten Schweißprogramm die aus einer dem Programm entsprechenden Steuerspannung (Pilotspannung — V₂) und aus der dem Augenblickswert des

   Schweiß stromes proportionale Spannung gebildete Differenzspannung an den Steuerorganen eines Frequenzwandlers liegt, welcher trägheitslos auf Änderungen der Steuerspannung und damit der Differenzspannung anspricht.
2. 2. Widerstandsschweißmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sägezahnspannung, die ein mittleres Niveau hat, welches automatisch regelbar ist, in Abhängigkeit von dem Augenblicks wert des Schweiß stromes, den man zu erhalten wünscht, die Zündphase von zwei Gruppen (A, B) von Gasentladungsröhren des Speisekreises derart steuert, daß nach Wunsch eine Stromstärke Null durch eine entsprechende Regelung des mittleren Niveaus der Sägezahnspannung erhalten wird oder eine ganz bestimmte Stromstärke, die durch einen Strom bedingt wird, der in dem einen oder anderen Sinne wirkt, je nachdem die eine der Gruppen veranlaßt wird, als Gleichrichter zu arbeiten und die andere als Oszillator bzw. umgekehrt.
3. 3. Widerstandsschweißmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromimpulse, welche die beiden Gruppen (A und B) von Röhren des Speisekreises steuern, durch Entladungen eines Kondensators (19) in einen Resonanzkreis geliefert werden, wobei der Kreis für die Ladung und Entladung des Kondensators (19) durch eine Röhre (22) für Zündsteuerung, etwa eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre, gesteuert wird, und zwar derart, daß die oszillierende Entladung die genannte Röhre zur Zeit ihrer negativen Periode entionisieren kann, wodurch auch auf die Zündelektroden (57, 58) der Röhren des Speisekreises ein einziger Stromimpuls gegeben werden kann, dessen Dauer eine Funktion der Periode des Entladungsschwingkreises des Kondensators (19) ist.
4. 4. Widerstandsschweißmaschine nach An-Spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis für die Zündung der gittergesteuerten Gasentladungsröhre (22) durch einen Zündsteuerkreis gesteuert wird, der eine Sägezahnspannung von einem mittleren regelbaren Niveau liefert, wobei diese Sägezahnspannung von Stromimpulsen erhalten wird, die einen Kondensator (31) über einen Gleichrichter (30) laden, der im Sinne des Ladestromes geschaltet ist, und wobei sich der genannte Kondensator über' den gleichen Gleichrichter entlädt, der in diesem Augenblick einen umgekehrten Widerstand hohen Wertes darstellt, so daß sich die Zeit der Entladung verlängert.
5. 5. Widerstandsschweißmaschine nach An-Spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung von mittlerer regelbarer Höhe dem Gitter einer Gasentladungsröhre (23) zugeführt wird, dessen Anodenkreis die Steuerimpulse dem Zündkreis der Gasentladungsröhren (7, 9, 11 und 8, 10, 12) des Speisekreises zuleitet.
6. 6. Widerstandsschweißmaschine nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahnspannung zur Modulation ihres mittleren Niveaus eine Differenzspannung in einem Sinne für die erste Gruppe (A) der Gasentladungsröhren des Speisekreises überlagert wird und im entgegengesetzten Sinne für die zweite Gruppe (B).
7. 7. Widerstandsschweißmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Messung des Momentanwertes des Schweißstromes, bei welcher der Rotor, der den Anker einer Gleichstromdynamomaschine bildet, in dem magnetischen Feld sitzt, das durch den Schweißstrom erzeugt wird, so daß an den Klemmen des Ankers dieser Dynamomaschine eine Spannung abgenommen werden kann, die in jedem Fall proportio- i«5 nal dem Schweißstrom ist.
8. 8. Widerstandsschweißmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzspannung durch Verstärken der Differenz der Pilotspannung erhalten wird und der Spannung, welche durch einen Dynamo geliefert wird, die in dem elektromagnetischen Felde liegt, das durch den Schweiß strom erzeugt wird, und die somit eine Funktion des Schweißstromes ist.

   g. Widerstandsschweißmaschine nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker für die Differenzspannung (V₃) einen solchen symmetrischen Ausgang hat, daß er eine Spannung in einem Sinne (+F₄) hat, die zur Steuerung einer der Gruppen (A) der Gasentladungsröhren des Speisekreises dient, und eine Spannung im entgegengesetzten Sinne (-F₄), bestimmt für die andere Gruppe (B) der Gasentladungsröhren des Speisekreises.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschriften Nr. 1969550, 2433967,

   2434132; Zeitschrift »Welding« vom Januar 1944, S. 47

   bis

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

   © 609 528/458 5.56 (109 744/9 12.61)