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Publication number: DEM0025765MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 12. Januar 1955 Bekanntgemacht am 7. Juni 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wechselstrom-Lichtbogen-Schweißgerät mit einem Schweißtransformatar sowie mit einer Steuerung für dessen selbsttätiges Ein- und Ausschalten beim Kurzschließen bzw. Unterbrechen des Schweißstromkreises, bei welchem diese Steuerung mit Hilfe eines Hilfstransformators stattfindet, dessen Sekundärwicklung zu der des Schweißtransformators parallel geschaltet ist, sowie mit Hilfe einer in dem Primärkreis des Schweiß transformator« liegenden, magnetisch arbeitenden Einschaltvorrichtung, deren Arbeitsspule in dem Sekundärstromkreis des Hilfstransformators liegt und die Kontakte für den Schweißstrom schließt, wenn die Spule einen genügend hohen Strom erhält, und wieder abschaltet, wenn dieser Strom ausfällt oder unter einen vorbestimmten unteren Wert absinkt. ' Es sind bereits Wechseletrom-Lichtbogen-Schweißgeräte bekannt, bei denen die Sekundärwicklung des Hilfstransformators bei Betätigung der Einschaltvorrichtung vom Schweißstromkreis abgeschaltet wird und bei denen nach dieser Abschaltung die Schaltvorrichtung mittels einer Haltespule eingezogen gehalten wird, die über ein Relais an der Lichtbogenspannung liegt, derart, daß bei Unterbrechung des Lichtbogens dieses Relais abschaltet und dadurch den Haltestromkreis unterbricht.

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Es sind weitere Schweißgeräte dieser Art bekannt, bei denen die Einsehaltvorrichtung eine . Anzahl Hilfskontakte aufweist, die zum Ein- bzw. Abschalten bestimmter Widerstände zwecks Herunterdrücken der Leerlaufspannung des Hilfstflansformators im offenen Schweißstromkreis dienen. Bei diesen Geräten sind weiterhin die Schließkontakte eines Relais zu der Arbeitsspule der. Einschaltvorrichtung in Reihe geschaltet, ίο derart, daß die Arbeitsspule erst erregt wird, nachdem dieses Relais in Abhängigkeit von der vom HiiMstransformator im Schweißstromkreis erzeugten Spannung angesprochen hat. Für diese bekannten Schweißgeräte müssen deshalb verschiedene Relais mit mehreren Kontakten verwendet werden, so daß dieselben verhältnismäßig .kostspielig und. verwickelt ausgebildet sind.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Wechselstrom-Lichtbogen-Schweißgerätes, welches für den Schweißer einen wirksamen Schutz bietet und trotzdem nur eine einfache Schaltung mit einem einzigen, lediglich eine geringe Stromstärke schaltenden Relais aufweist, so daß neben geringeren Kosten auch eine größere Betriebssicheres heit gewährleistet ist.

Zu diesem Zweck' besteht die Erfindung darin, daß der Hilfstransformator im offenen Schweißstromkreis eine Leerlaufspannung von weniger als 45 V erzeugt, aber beim Schweißen annähernd die gleiche Spannung des Arbeitsstromkreises besitzt wie der Schweißtransformator, und daß er so auf-' gebaut und bemessen ist, daß er einen genügend hohen Strom der Arbeitsspule zwecks Schließens der Schaltvorrichtung lediglich bei kurzgeschlossenem Schweißstromkreis zuführen kann, und daß er daraufhin wahrend des Schweißens dem Schweißstromkreis einen genügend großen Strom zuführen kann, so daß die Arbeitsspule die Schaltvorrichtung so lange geschlossen hält, wie dieser Stromkreis nicht unterbrochen ist.

Um zu erreichen, daß der Sekundärstrom des Hilfstransformatorsr. verhältnismäßig gering bleibt, z. B. in der Größenordnung von etwa 2 bis 6 A, kann dieser Transformator nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, vorzugsweise eine hohe magnetische Streuung besitzen, um eine scharf abfallende Stromspannungscharakteristik zu erhalten. Dabei kann weiterhin vorzugsweise der Hilfstransformator derart an die Reaktanz der Sekundärst wicklung des Schweißtransformators angeglichen sein, daß bei Leerlauf die Spannung im Arbeitsschweißstromkreis unter den Wert von 45 V abfällt, d. h. unter einen'^;;dem Menschen gefährlichen Spannungswert. Diese Anpassung kann erfindungsgemäß auch dadurch erreicht werden, daß in dem Sekundärstromkreis des Hilfstransformators eine einstellbare Drosselspule eingeschaltet ist, welche parallel zu den Leistungsklemmen des Schweißtransformators gelegt ist.

Bemerkt sei, daßVes an sich bekannt ist, parallel zu den LeistungskTemmen des Schweißstromtransformätors einen· Autotransformator, die in Reihe liegenden Spulen zweier Relais oder eine Drosselspule zu schalten, die bei Leerlauf automatisch derart im Schweißstromkreis geschaltet werden, daß sie durch Spannungsteilung die offene Spannung des Gerätes unter einen dem Menschen gefährlichen Wert herabsetzen,

Die besondere Anwendung dieser an sich bekannten Schaltmaßnahmen auf die vorliegende Erfindung bringt jedoch eine vorteilhafte Weiterbildung derselben.

Zum erleichterten Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel derselben an Hand schamatischer Zeichnung beschrieben.

Das Gerät dieses Ausführungsbeispieles umfaßt als * Hauptteile einen Schweißtransformator A mit einer Primärwicklung 1 und einer Sekundärwicklung 2, einen Magnetschalter B mit zwei paarweisen Schaltkontaktelementen 3, mit einem unter Federwirkung stehender Anker 4 und einer Feldwicklung 5 sowie schließlich einen Hilfstransformator C mit einer Primärwicklung 6 und einer Sekundärwicklung 7. Die Primärwicklung 1 des Schweißtransformators A kann über die Kontakte 3 des Magnetschalters B sowie über einen von Hand zu betätigenden Hauptschalter 8 an die Klemmen 9 eines Wechselstromnetzes angeschlossen werden. Die Primärwicklung 6 des Hilfstransformators C g₀ ist direkt an den Hauptschalter 8 angeschlossen und liegt demnach parallel zu der Primärwicklung 1 des Schweißtransformators A. Die Sekundärwicklung 7 des Hilfstransformators C ist an den Schweißstromkreis parallel zur Sekundärwicklung 2 des Schweißtransformators A mittels Leitungen 10, 11 angeschlossen, wobei die Leitung 10 die Feldwicklung 5 des Magnetschalters B und Leitung 11 einen Überstromwärmeschalter 12 enthält. Der Schweißstromkreis des Transformators A schließt das zu schweißende Teil 13 und die Schweißelektrode 14 ein.

Der Hilfstransformator C besitzt wenigstens annähernd die gleiche Arbeitsstromkreissekundärspannung, z. B. 80 V, wie der Schweißtransformater A und ist so bemessen, daß er eine verhältnismäßig scharf abfallende Stromspannungskurve aufweist. Zu diesem Zweck ist dieser Transformator vorzugsweise als Kerntransformator gebaut und derart gewickelt, daß eine große magnetische Streu- no ung zwischen, seinen, beiden Wicklungen besteht. Die Leistung des Hilfstransformators liegt beispielsweise in der Größenanordnung von 50 bis 100 Watt.

In Ruhelage befindet sich der Magnetschalter B in der dargestellten Stellung. Die Kontakte desselben werden jedoch geschlossen, sobald ein Erregerstrom von z.B. 6 A durch die Feldwicklung 5 fließt. Der Schalter fällt jedoch aus bzw. schaltet ab, sobald der Erregerstrom unter einen bestimmten Mindestwert, z. B. 2 A, abfällt.

Das beispielsweise beschriebene und dargestellte ^: Gerät arbeitet wie folgt:

Nach dem Schließen des Hauptschalters 8. wird der Hilfstransformator C erregt, so daß dessen Sekundärwicklung 7 die Sekundärwicklung 2 des

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Schweißtransformators A über den Stromkreis mit den Leitungen io und Ii und der Spule 5 mit Strom speist. Die Sekundärspannung des Transformators C fällt auf ungefähr 42 V ab; infolge der Reaktanz des Schweißtransformators A, dessen Primärseite noch nicht angeschlossen ist, ist der entsprechende Strom jedoch zu gering, z. B. unter 6 A, um den Schalter B betätigen zu können. Wird jedoch die Schweißelektrode 14 mit dem Teil 13 in Berührung gebracht, dann wird die Reaktanz der Wicklung 2 kurzgeschlossen, so daß der Strom im Sekundärstromkreis des Hilfstransformators C auf einen solchen Wert ansteigt, daß die Spule 5 für das Schließen der Schaltkontakte genügend erregt wird.

Hierdurch wird der Schweißtransformator mit dem Netz verbunden und beginnt, der Elektrode 14 Strom zuzuführen. Wird die Elektrode vom Teil 13 für die Bildung des Schweißlichtbogens ein kurzes Stück abgehoben, dann verringert sich der Strom im Sekundärstromkreis des Hilfstransformators ein wenig infolge der ansteigenden Spannung am Lichtbogen. Die Charakteristik des Hilfstransformators C ist jedoch so gewählt, daß dieser Transformator fortlaufend dem Schweißlichtbogen Strom zuführt, wobei die Sekundärspannung des Transformators mit der Lichtbogenspannung steigt und fällt und der . entsprechende Strom eine genügende Größe aufweist, z. B. 2 bis 4 A, um den Schalter B in Schließstellung zu halten. Sobald jedoch der Lichtbogen unterbrochen wird oder aber wenn der Widerstand am Lichtbogen einen zu hohen Wert erhält, bewirkt die ansteigende Gegenspannung des Schweißtransformators ein Abfallen des Sekundärstromes des Hilfstransformators unter seinen vorbestimmten Mindestwert oder überhaupt eine Unterbrechung des Stromflusses, so daß der Magnetschalter B sich öffnet und der Schweißtransformator vom Netz abgeschaltet wird.

Für Regelzwecke ist zwischen die Leitungen 10 und 11 eine Drosselspule 15 gelegt, welche dazu verwendet werden kann, falls die Reaktanz des Schweißtransformators A zu groß ist, die Spannung des Hilfstransformators beim Schließen des Hauptschalters 8 auf die ungefährliche Spannung des Arbeitsechweißstromkreises von ungefähr 42 V herunterzusetzen. Durch eine geeignete Einstellung der Spule 15 kann die Gesamtreaktanz an der Sekundärwicklung des Hilfstransformators vor dem Schweißen so verringert werden, daß ein Stromfluß eintritt, welcher zu gering ist, um den Schalter B zu schließen, der jedoch ausreicht, die erforderliche Abnahme der Sekundärtransformatorspannung in Übereinstimmung mit der Stromspannungscharakteristik des Transformators zu bewerkstelligen.

Es kommt praktisch zeitweilig vor, daß nach Beendigung einer Schweißnaht der Schweißer den Hauptschalter 8 nicht augenblicklich ausschaltet, so daß durch die Auflage des Elektrodenhalters auf dem Arbeitsstück ein Kurzschluß entsteht. Um nun den Schweißtransformator in solchen Fällen zu schützen, ist der Überstromwärmeschalter 12 vorgesehen, der so· eingestellt ist, daß bei einem längeren Kurzschluß zwischen Schweißelektrode und Erde nach einem bestimmten Zeitraum der Sekundärstromkreis des Hilfstransformators C unterbrochen wird, wodurch der Schalter B den Schweißtransformator A abschaltet. Der Wärmeschalter kann lediglich von Hand wieder eingeschaltet werden.

An Stelle eines Wärmeschalters 12 kann jede sonst geeignete Art einer Unterbrechervorrichtung mit Zeitverzögerung Verwendung finden, welche auf den größten Sekundärstrom des Hilfstransformators anspricht.

Die .vorbeschriebene Anordnung bildet nicht nur eine Sicherungsvorrichtung für das Abschalten des Schweißtransformators, sondern kann darüber hinaus dazu dienen, unterschiedliche Hilfsvorrichtungen zu steuern, die lediglich dann in Tätigkeit sein dürfen, wenn tatsächlich geschweißt wird. Solche Vorrichtungen können beispielsweise, bei automatischen Schweißmaschinen die Vorrichtung für die Zuführung des Schweißdrahtes zum Elektrodenhalter und für die Vorbewegung dieses Elektrodenhalters entlang seiner Arbeitsbahn während des Schweißvorganges sein.

In der Zeichnung sind die erwähnten beiden Vorrichtungen schematisch durch die Elektromotore 16 und 17 angegeben, die über die Leitungen

18 und 19 gespeist werden, welche von den Verbindungsleitungen des Schweißtransformators mit dem Magnetschalter B abzweigen. Ersichtlich erhalten die Motore 16, 17 lediglich dann von den Netzklemmen bei 8 Strom, wenn der Schalter B während des tatsächlichen Schweiß Vorganges geschlossen ist.

Ein weiteres Beispiel bildet die Steuerung eines bekannten Gerätes für das Schweißen innerhalb einer Gasatmosphäre, welches im wesentlichen eine Einrichtung für die Zufuhr von Argon oder einem sonstigen inerten Gas an den Schweißlichtbogen sowie eine Stromquelle für die Erzeugung von hoher Spannung und Frequenz umfaßt, welche an den Lichtbogen für Ionisierungszwecke angeschlossen wird.

In der Zeichnung ist schematisch ein elektrisch betätigtes Ventil 20 dargestellt, welches in der Zufuhrleitung 21 des genannten Gases liegt.. Ferner zeigt die Zeichnung schematisch einen Hochfrequenzgenerator 22, welcher über gestrichelt angegebene Leitungen 23 mit der Elektrode 14 und dem Werkstück 13 verbunden ist. Ventil und Generator bilden einen Teil des vorgenannten Gerätes und werden durch den über die Leitungen 18,

19 zugeführten Strom betätigt. Wird der Schalter B geschlossen, dann wird das Ventil 20 von seinem Sitz abgehoben, so daß das Gas durch die Leitung 21 fließen kann sowie der Generator 22 erregt, während das genannte Ventil den Gasstrom wieder schließt und der Generator abgeschaltet wird, sobald infolge Unterbrechung des Schweißlichtbogens der Schalter B den Schweißtransformator vom Netz wieder abschaltet.

Die Erfindung ist auf die Einzelheiten des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels nicht be-

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schränkt, sondern es können, im Rahmen der Erfindung Abänderungen vorgenommen werden.

Claims

PatentanspruchEt
'

ι. Wechselstrom - Lichtbogen - Schweißgerät mit einem Schweißtransformator sowie mit einer Steuerung für dessen selbsttätiges Ein- und Ausschalten beim Kurzschließen bzw.

ίο Unterbrechen des Schweißstromkreises mit Hilfe eines Hüfstransformators, dessen Sekundärwicklung zu der des Schweißtransformators parallel geschaltet ist, sowie einer in dem Primärkreis des Schweißtransformators liegenden, magnetisch arbeitenden Einschaltvorrichtung, deren Arbeitsepule in dem Sekundärströmkreis des Hüfstransformators liegt und die Kontakte für den Schweißstrom schließt, wenn die Spule einen genügend hohen Strom erhält, und wieder abschaltet, wenn dieser Strom ausfällt oder unter einen vorbestimmten unteren Wert absinkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfstransformator im offenen Schweißstromkreis eine Leerlaufspannung von weniger als 45 V erzeugt, aber beim Schweißen annähernd die gleiche Spannung des Arbeitsstromkreises besitzt wie der Schweißtransformator, und daß er so aufgebaut und bemessen ist, daß er einen genügend hohen Strom der Arbeitsspule zwecks Schließens der Schaltvorrichtung lediglich bei kurzgeschlossenem Schweißstromkreis zuführen kann, und daß er daraufhin während des Schweißens dem Schweißstromkreis einen, genügend großen Strom zuführen kann, so daß die Arbeitsspule die Schaltvorrichtung so lange geschlossen hält, wie dieser Stromkreis nicht unterbrochen, ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfstransformator eine hohe magnetische Steuerung aufweist, um eine scharf abfallende Stromspannungscharakteristik zu erhalten.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfstransformator derart an die Reaktanz der Sekundärwicklung des SchweißtransformatoTs angeglichen ist, daß bei Leerlauf die Spannung im Arbeitsschweißstromkreis unter den Wert von 45 V abfällt.
4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärstromkreis des Hüfstransformators eine einstellbare Drosselspule enthält, welche parallel zu den Leistungsklemmen des Schweiß stromtransformators geschaltet ist.

Angezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 521 956;
USA.-Patentschriften Nr. 2 486 165, 2 486 166, 449 456, 2 634 355, 2 387 889;

deutsche Patentschriften Nr. 467 495, 607 653.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen