ES2710334T3 - Dispositivo y procedimiento para la soldadura por descarga de condensadores - Google Patents

Abstract

Dispositivo de soldadura para llevar a cabo un procedimiento de soldadura por descarga de condensadores, siendo el procedimiento de soldadura por descarga de condensadores un procedimiento de soldadura de resistencia, en cuyo caso una corriente de soldadura (IW) se genera mediante descarga de al menos un condensador, y el dispositivo de soldadura presenta al menos una primera fuente de corriente (10) para generar una primera corriente de condensador (I1) para generar la corriente de soldadura (IW) y estando previsto un transformador (T1) con lado primario (31) y lado secundario (32) y estando conmutada cada fuente de corriente con el lado primario (31) del transformador (T1) de tal manera que la corriente de condensador generada fluye a través del lado primario (31), de manera que en el lado secundario (32) se genera la corriente de soldadura (IW), y comprendiendo la primera fuente de corriente (10) - un primer condensador (C1) para poner a disposición energía eléctrica y - un primer tiristor (Th1) para conectar la primera corriente de condensador (I1) del primer condensador (C1), estando prevista al menos una segunda fuente de corriente (20) para generar una segunda corriente de condensador (I2), para generar de manera alterna con la primera fuente de corriente (10) la corriente de soldadura (IW), o progresivamente con la primera y fuentes de corriente adicionales, la corriente de soldadura (IW), donde la segunda fuente de corriente (20) - comprende segundo condensador (C2) para poner a disposición energía eléctrica y - un segundo tiristor (Th2) para conectar la segunda corriente de condensador (I2) del segundo condensador (C2), y está conectada de tal manera con la primera fuente de corriente (10) que la conexión de la segunda corriente de condensador (I2) puede dar lugar a una desconexión de la primera corriente de condensador (I1) y/o la conexión del primer condensador (C1) puede dar lugar a una desconexión del segundo condensador (C2), y se caracteriza por que - el primer condensador (C1) está conectado en línea con el primer tiristor (Th1) y conectado en un nudo de superposición (30), de manera que la primera corriente de condensador (I1) fluye desde este primer condensador (C1) a través del primer tiristor (Th1) hacia el nudo de superposición (30) y - el segundo condensador (C2) está conectado en línea con el segundo tiristor (Th2) y conectado en el nudo de superposición (30), de manera que la segunda corriente de condensador (I2) fluye desde este segundo condensador (C2) a través del segundo tiristor (Th2) hacia el primer nudo de superposición (30), donde - mediante la activación del primer tiristor (Th1) aumenta de tal manera el potencial de tensión eléctrica en el nudo de superposición (30), que el segundo tiristor (Th2) debido a ello se desactiva cuando anteriormente estaba activado, y/o - mediante la activación del segundo tiristor (Th2) aumenta de tal manera el potencial de tensión eléctrica en el nudo de superposición (30), que el primer tiristor (Th1) debido a ello se desactiva cuando anteriormente estaba activado.

Description

DESCRIPCION

Dispositivo y procedimiento para la soldadura por descarga de condensadores

La presente invencion se refiere a un dispositivo de soldadura para llevar a cabo un procedimiento de soldadura por descarga de condensadores y la presente invencion se refiere a un procedimiento para llevar a cabo un procedimiento de soldadura por descarga de condensadores.

La soldadura por descarga de condensadores, que se denomina de manera abreviada como soldadura de KE, del aleman Kondensatorentladungsschwei&en, es un procedimiento de soldadura por resistencia, el cual produce con altas corrientes, las cuales a menudo pueden ser de 100 kA e incluso mas, en un corto tiempo, por ejemplo en el rango de aproximadamente 10 ms, uniones por soldadura en forma de punto. Bajo la influencia de altas fuerzas de presion, las cuales pueden ser de 10 kN y notablemente superiores, los electrodos presionan las piezas de union unas contra las otras. Mediante la activacion de un tiristor se conduce la carga de un condensador, que esta configurado basicamente como banco de condensadores, a traves de los electrodos por las piezas de union. Puede estar intercalado tambien un transformador. La corriente de soldadura calienta estas piezas de union parcialmente hasta aproximarse al punto de fusion, de manera que las piezas tras el enfriamiento quedan soldadas.

La figura 1 muestra a este respecto un desarrollo tfpico de la corriente de soldadura y los parametros correspondientes.

Debido a la construccion de las maquinas de KE, no se usan debido a las altas corrientes semiconductores de potencia desconectables, como por ejemplo tiristores, y de esta manera la corriente de soldadura no puede desconectarse, de manera que la curva en cada proceso de soldadura se recorre siempre por completo aunque el proceso de soldadura propiamente dicho ya haya finalizado al amainar la corriente al 50 % de la corriente pico, esto puede denominarse como 0,5 IP.

Las caractensticas de la soldadura de KE la predestinan para casos de uso especiales, formando parte de las mismas las siguientes:

- el corto tiempo de soldadura limita la expansion de calor dentro de las piezas de union, lo cual da como resultado un alto grado de eficacia y minimiza la carga termica de las piezas de union. Apenas aparecen colores de revenido y se evita en su mayor medida la distorsion.

- Altas densidades de energfa, las cuales se desarrollan en un corto tiempo, permiten la soldadura de piezas grandes, a menudo con simetna de rotacion, con resaltes anulares de hasta aproximadamente 200 mm de diametro.

- El proceso extremadamente corto posibilita soldar aceros con un alto contenido de carbono, el cual puede llegar tipicamente hasta aproximadamente 0,6 %, y diferentes metales, como por ejemplo acero y laton.

Es desventajoso en este tipo de procesos de KE que el flujo de corriente no puede ni modificarse ni desconectarse mediante un elemento de regulacion, y de esta manera el calentamiento de las partes a unir sigue siempre el desarrollo de curva tfpico. En este caso a un calentamiento extremadamente rapido hasta llegar a la temperatura pico, le sigue un tiempo de permanencia muy corto a temperaturas alrededor del punto de fusion, al cual sucede el enfriamiento natural. Los procesos de soldadura con tiempos de flujo de corriente mas largos de mas de 20 ms en este caso practicamente no son posibles. De igual manera tampoco son posibles soldaduras de multiples pulsos. El proceso de union propiamente dicho finaliza con la cafda de la corriente al 50 % de su valor pico. Un nuevo pulso puede darse solo cuando la corriente ha amainado por completo, es decir, ha quedado por debajo de la corriente de mantenimiento del tiristor, y ha pasado el tiempo de liberacion.

Ya en este momento el punto de soldadura se ha enfriado hasta tal punto que el proceso de soldadura ya no puede continuarse, incluso aunque el condensador ya haya sido cargado de nuevo.

Para volver a fundir la zona de union, para reforzar la union, sena necesaria una introduccion de energfa claramente mayor que en caso del primer pulso, dado que este primer pulso ha reducido claramente la resistencia total de la zona de union.

Existen aun asf soldaduras de KE con dos pulsos sucesivos, el cuyo caso el segundo pulso reduce endurecimientos de gran tamano en el punto de union. Esto se logra no obstante solo en una medida reducida, dado que un proceso de revenido requiere realmente un calentamiento mas largo a temperaturas medias, pero el pulso de KE es corto y cargado de energfa.

El documento DE 2713045 A1 se refiere a una fuente de alimentacion para instalaciones de soldadura, que presenta circuitos de carga conectados en paralelo entre sf, con condensadores de alimentacion y diodos de separacion.

El documento US 5986907 A se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para rectificar, invertir y controlar un flujo de potencia. En este caso de descargan de manera sucesiva varios elementos de almacenamiento de ene^a. El documento EP 1990123 A2, el cual se considera como el estado de la tecnica mas cercano, se refiere a un procedimiento de soldadura por puntos de componentes metalicos. En este caso se genera la corriente de soldadura mediante descarga de condensadores como impulso de corriente con una duracion de impulso de claramente mas de 10 milisegundos.

El documento EP 0225443 A1 se refiere a un dispositivo de soldadura por puntos para la tecnica dental. En este caso hay conectada una disposicion de condensadores con un circuito rectificador de baja tension, que produce una corriente para un arco electrico.

El documento SU 448101 A1 se refiere a un procedimiento de soldadura en el cual pueden conmutarse a traves de conmutadores, diferentes cantidades de batenas, para obtener de esta manera simultaneamente una descarga en un transformador de soldadura.

La presente invencion se basa por lo tanto en la tarea de afrontar al menos uno de los problemas mencionados anteriormente. En particular ha de mejorarse una soldadura por descarga de condensadores. Son mejoras deseables:

1. posibilitar procesos de union de dos pulsos, en cuyo caso se continue de manera ininterrumpida la soldadura a traves de dos pulsos. Los pulsos han de provocarse por lo tanto tan proximos uno al otro, que entre ellos el proceso de soldadura no quede interrumpido, no se produzca por ejemplo, ningun enfriamiento.

2. Desconectar la corriente de soldadura en un momento de libre eleccion, antes de que el banco de condensadores haya emitido la totalidad de su energfa. Sena deseable por lo tanto desconectar la corriente de soldadura antes de que amaine por sf sola. De esta manera podna posibilitarse una soldadura mediante condensadores con una desconexion de via. Ademas de ello o alternativamente puede reducirse de esta manera tambien el consumo de energfa.

3. Sena deseable tambien dar lugar a impulsos posteriores prolongados, para reducir de manera eficaz endurecimientos en la zona de union.

Otras mejoras deseables son:

4. Mejora del funcionamiento de carga parcial, el cual permita una modificacion continua de los puntos de trabajo, asf como una modificacion de los tiempos de proceso. En particular debenan evitarse trabajos de reconexion en la instalacion de KE.

5. La energfa de soldadura ha de aumentarse sin aumentar la corriente de pico.

6. Posibilitar procesos de union de varios puntos, en los cuales la soldadura se continue de manera ininterrumpida a traves de varios pulsos.

7. Trabajar con pulsos previos, los cuales supervisen o documenten a traves de una medicion de resistencia las condiciones de soldadura y que puedan usarse para el acondicionamiento del punto de union.

Al menos ha de proponerse una alternativa a lo conocido hasta el momento.

Segun la invencion se propone un dispositivo de soldadura segun la reivindicacion 1. Segun esto el dispositivo de soldadura esta previsto para llevar a cabo un procedimiento de soldadura por descarga de condensadores, en cuyo caso de genera una corriente de soldadura mediante descarga de al menos un condensador. Este dispositivo de soldadura presenta al menos una primera fuente de corriente para generar una primera corriente de condensador, que por su parte se usa para generar la corriente de soldadura. La corriente de condensador podna ser la corriente de soldadura, habitualmente la corriente de soldadura se transforma sin embargo a traves de un transformador, de manera que el transformador finalmente entrega la corriente de soldadura.

Una fuente de corriente de este tipo comprende un primer condensador para poner a disposicion energfa electrica y un primer tiristor para conectar la primera corriente de condensador del primer condensador. Si se activa por lo tanto el tiristor, este inicia la descarga del condensador y resulta la corriente de condensador.

Esta prevista ademas de ello una segunda fuente de corriente, la cual genera igualmente una corriente de condensador, en concreto una segunda corriente de condensador. Esta segunda fuente de corriente genera de manera alterna con la primera fuente de corriente la corriente de soldadura o una parte de esta. En particular la segunda fuente de corriente puede estar configurada al menos en principio como la primera fuente de corriente. En este caso ha de tenerse en consideracion que el primero, como tambien el segundo condensador, y lo mismo tiene validez tambien para condensadores adicionales, estan configurados normalmente como bancos de condensadores. En cuanto que esto es relevante para el presente procedimiento o bien el presente dispositivo de soldadura, este tipo de bancos de condensadores representan electrotecnicamente un condensador. En la presente invencion no es relevante la conmutacion concreta dentro de estos bancos de condensadores.

Al menos la primera fuente de corriente, preferentemente sin embargo otras tambien o todas las fuentes de corriente de este dispositivo de soldadura, presentan respectivamente un tiristor para la conexion de la corriente de condensador. En este caso se trata de un componente, el cual puede ser activado mediante un impulso de activacion, pero no desactivado, en todo caso no a traves de este. Este criterio lo cumplina en este momento solo un tiristor. En caso de existir no obstante otro componente o de desarrollarse en el futuro, el cual cumpliese con esta caractenstica, sin ser un tiristor, entonces este podna adecuarse tambien para la presente invencion y quedar tambien bajo la ensenanza reivindicada.

Se propone de esta manera que la primera y la segunda fuente de corriente generen de manera alterna respectivamente una corriente de condensador y se genere a traves de esta entonces la corriente de soldadura. Esta generacion alterna puede comprender tambien que cada fuente de corriente genere solo un impulso de corriente por proceso de soldadura.

De manera alternativa pueden estar previstas no obstante tambien mas de dos fuentes de corriente y generar de manera sucesiva impulsos de corriente, es decir, por ejemplo de manera circulante, de manera que primero la primera fuente de corriente, despues la segunda fuente de corriente, entonces la tercera fuente de corriente, etc., generen un impulso de corriente y eventualmente se comience de nuevo en la primera fuente de corriente. Entretanto pueden volver a cargarse correspondientemente los condensadores de la fuente de corriente no usada en ese momento, al menos de forma parcial.

Mediante el uso de varias, al menos dos, fuentes de corriente, pueden generarse de esta manera varios impulsos de corriente tambien en sucesion temporal estrecha, lo cual con una unica fuente de corriente no era posible hasta el momento.

De manera preferente la segunda fuente de corriente esta configurada, al menos en lo que al tipo se refiere, como la primera fuente de corriente, y presenta correspondientemente un segundo condensador para la puesta a disposicion de energfa electrica, asf como un segundo tiristor para conectar la segunda corriente de condensador del segundo condensador. Las fuentes de corriente pueden estar dimensionadas en este caso, iguales o diferentes. En este caso se conmutan estas dos fuentes de corriente de tal manera que la conexion de la segunda corriente de condensador pueda dar lugar a una desconexion de la primera corriente de condensador o que la conexion de la primera corriente de condensador pueda dar lugar a una desconexion de la segunda corriente de condensador. Segun esto no estan previstas por lo tanto simplemente dos fuentes de corriente, las cuales pueden generar independientemente entre sf respectivamente un pulso de corriente deseado, sino que estas interactuan entre sf de manera habil.

El dispositivo de soldadura esta configurado preferentemente de tal manera que la conexion de la primera corriente de condensador se produce mediante activacion del primer tiristor y de esta manera puede desactivarse el segundo tiristor, para desconectar de esta manera la segunda corriente de condensador. En correspondencia con ello la conexion de la segunda corriente de condensador puede desactivar mediante la activacion del segundo tiristor de esta manera el primer tiristor, para conectar asf la primera corriente de condensador.

Estas dos fuentes de corriente, este principio puede estar realizado respectivamente tambien mediante la conexion sucesiva de mas de dos fuentes de corriente, interactuan por lo tanto de manera habil entre sf, en cuanto que no solo la correspondientemente otra fuente de corriente puede generar un pulso de corriente en un momento deseado, sino que en cuanto directamente debido a ello se desactiva tambien el tiristor de la otra fuente de corriente, activo en ese momento, y se logra debido a ello desconectar la corriente de condensador de la otra fuente de corriente.

De manera preferente el dispositivo de soldadura y en correspondencia con ello las fuentes de corriente, tiene una estructura tal que el primer condensador esta conectado en lmea con el primer tiristor y conectado en un nudo de superposicion, de manera que la primera corriente de condensador fluye desde este primer condensador a traves de este primer tiristor hacia el nudo de superposicion. De igual manera esta estructurado tambien el segundo circuito de corriente, en concreto en cuanto que el segundo condensador esta conectado en lmea con el segundo tiristor y conectado en el mismo nudo de superposicion que la primera fuente de corriente. La segunda fuente de corriente esta conectada de esta manera tambien con el nudo de superposicion de manera que la segunda corriente de condensador del segundo condensador fluye a traves del segundo tiristor al nudo de superposicion. De esta manera puede estar previsto de manera sencilla este dispositivo de soldadura para generar la corriente de soldadura, en cuanto que estas al menos dos fuentes de corriente estan conectadas conjuntamente a traves de este nudo de superposicion comun.

El dispositivo de soldadura esta configurado en este caso preferentemente de tal manera que mediante la activacion del primer tiristor aumenta de tal manera el potencial de tension electrica en el nudo de superposicion, que el segundo tiristor debido a ello se desactiva cuando anteriormente estaba activado. En correspondencia con ello, tambien la activacion del segundo tiristor, que naturalmente no se produce simultaneamente a la activacion del primer tiristor, puede elevar de tal manera el potencial de tension electrica en el nudo de superposicion, que el primer tiristor debido a ello se apague cuando anteriormente estuviera encendido.

En correspondencia con ello, la interactuacion de estas dos fuentes de corriente, pueden conectarse tambien respectivamente fuentes de corriente adicionales, puede realizarse de manera muy sencilla, en cuanto que se usan de manera precisa las propiedades ffsicas o tecnicas.

Esta activacion y desactivacion alterna se produce en particular de tal manera que al principio, cuando comienza el proceso de soldadura y se produce la primera activacion, en particular del primer tiristor, este conecta la primera corriente de condensador. El primer condensador pone a disposicion entonces esta corriente de condensador y debido a ello tambien se descarga progresivamente. Con esto cae tambien su tension. Cuando se activa ahora el siguiente tiristor, en particular el segundo, aumenta debido a ello el potencial de tension del nudo de superposicion por ejemplo, de la tension del primer condensador, menos la tension a traves del primer tiristor, al nivel del segundo condensador en ese momento aun cargado por completo, menos la tension a traves del segundo tiristor. Como resultado resulta entonces una tension negativa a traves del primer tiristor, debido a lo cual la corriente fluyente conmuta al segundo tiristor. La corriente a traves del primer tiristor pasa a ser cero, cae por lo tanto a por debajo de la corriente de mantenimiento y el primer tiristor se desactiva. Simultaneamente la segunda corriente de condensador fluye, que de esta manera ha reemplazado la primera corriente de condensador.

Este proceso puede repetirse en caso de necesidad de manera alterna, tambien cuando los correspondientes condensadores entretanto no han podido volver a cargarse por completo.

Segun una configuracion esta previsto un transformador con lado primario y lado secundario y cada fuente de corriente esta conmutada con el lado primario del transformador de tal manera que la corriente de condensador generada fluye a traves del lado primario y genera debido a ello en el lado secundario la corriente de soldadura. Estan previstas por lo tanto varias fuentes de corriente pero solo un transformador. La conexion del lado primario del transformador puede producirse en particular de tal manera que en todo caso se conecta un punto de conexion del lado primario al nudo de superposicion. Todas las corrientes de condensador fluyen a traves de este nudo de condensador, sin embargo de manera sucesiva, y pueden fluir debido a ello al lado primario o hacia el lado primario del transformador. De esta manera es posible por lo tanto tambien con el uso de este transformador, una conmutacion muy sencilla, que puede lograr la funcionalidad mencionada.

Segun una forma de realizacion se propone que este prevista al menos una tercera fuente de corriente para generar progresivamente con la primera y la segunda fuente de corriente y eventualmente con fuentes de corriente adicionales, la corriente de soldadura o una parte de esta. En este caso estas fuentes de corriente pueden presentar las mismas dimensiones, o pueden presentar diferentes dimensiones. Segun una alternativa, tambien pueden tener las mismas dimensiones dos fuentes de corriente y una fuente de corriente adicional, por ejemplo, tener unas dimensiones claramente mas pequenas. Esto puede depender tambien del caso de uso, como sera explicado con mayor detalle a continuacion.

Otra forma de realizacion propone que el primer condensador presente una capacidad al menos el doble de grande que el segundo condensador, en particular al menos una capacidad cinco veces, preferentemente al menos diez veces, la del segundo condensador. El primer condensador es de esta manera significativamente mas grande que el segundo condensador. Mediante este tipo de condensadores significativamente diferentes, estos pueden cumplir diferentes tareas. El condensador mas pequeno puede usarse por ejemplo para generar un impulso previo, para poder llevar a cabo de esta manera una medicion de resistencia antes del proceso de soldadura. Mediante el segundo condensador mas pequeno puede generarse un impulso de corriente muy pequeno, el cual es suficiente para apagar el tiristor del primer condensador, para finalizar una corriente de soldadura del primer condensador, sin que para ello deba partir del segundo condensador una corriente de soldadura mencionable.

De manera preferente esta prevista al menos una tercera, cuarta o fuentes de corriente adicionales, y cada fuente de corriente esta construida estructuralmente como la primera fuente de corriente y conectada al nudo de superposicion comun. Cada fuente de corriente presenta de esta manera un condensador para poner a disposicion energfa electrica y un tiristor para conectar una corriente de condensador del condensador. A pesar de la estructura similar las fuentes de corriente pueden estar dimensionadas sin embargo de forma diferente, presentar particularmente diferentes condensadores. A pesar de ello las fuentes de corriente, en concreto particularmente sus tiristores, pueden controlarse de la misma manera. Mediante la seleccion, sucesion y los momentos del control puede influirse con amplitud de variacion en el proceso de soldadura a llevar a cabo.

Segun otra configuracion se propone que respectivamente dos fuentes de corriente formen juntas una fuente de corriente doble y que las dos fuentes de corriente de una fuente de corriente doble presenten condensadores de diferente tamano, estando previstas preferentemente dos fuentes de corriente dobles. Mediante los condensadores de diferente tamano, en particular cuando tienen una diferencia de tamano significativa, cada fuente de corriente doble puede usar los condensadores de diferente tamano para el control preciso de diferentes desarrollos de corriente de soldadura. Mediante el uso de varias, en particular de dos fuentes de corriente dobles, resultan con un esfuerzo comparativamente reducido muchas posibilidades de un control de corriente de soldadura. En este caso las fuentes de corriente doble combinadas de esta manera pueden sin embargo controlarse de manera individual. Pueden realizarse por ejemplo tambien procesos de soldadura, en los cuales a pesar del uso de dos fuentes de corriente doble, en decir en total cuatro fuentes de corriente, solo se controlan tres de estas cuatro fuentes de corriente. Tambien en el caso del uso de dos fuentes de corriente dobles iguales, estas pueden controlarse de manera diferente.

De manera preferente se propone un dispositivo de soldadura que se caracteriza porque presenta una conmutacion de carga-descarga para controlar las fuentes de corriente, estando preparada la conmutacion de carga-descarga para cargar los condensadores de cada fuente de corriente de manera independiente entre sf a diferentes tensiones y/o para descargarlos a diferentes tensiones. Debido a ello antes de un proceso de soldadura pueden llevarse los condensadores tambien a diferentes tensiones y de esta manera pueden realizarse correspondientemente procesos de soldadura variados.

Segun una forma de realizacion la conmutacion de carga-descarga comprende lo siguiente:

- para cada fuente de corriente al menos un elemento de carga para cargar el condensador de la fuente de corriente,

- para cada fuente de corriente al menos un elemento de descarga para descargar el condensador de la fuente de corriente, y

- una unidad de control para controlar los elementos de carga y de descarga,

estando configurada la unidad de control para

- controlar los elementos de carga y de descarga por separado de tal manera que el estado de carga de los condensadores de las fuentes de corriente se ajusta con independencia entre sf, y

- activar los tiristores de las fuentes de corriente individualmente, en particular de manera secuencial.

La carga o la descarga de los condensadores de las fuentes de corriente se controlan de esta manera a traves de una unidad de control, en concreto en particular a traves de una unidad de control comun para todas las fuentes de corriente. La unidad de control esta unida en este caso con los condensadores a traves de elementos de carga o de descarga, estos pueden ser por ejemplo, IGBT (del ingles Insulated Gate Bipolar Transistor, transistor bipolar de puerta aislada). Ademas de ello cada fuente de corriente presenta al menos un elemento de carga, el cual puede cargar el condensador de la fuente de corriente y al menos un elemento de descarga, el cual puede descargar el condensador de la fuente de corriente. Cada fuente de corriente esta configurada de esta manera como ramal separado y puede controlarse de manera individual mediante la unidad de control comun.

Es particularmente ventajoso en este caso que la unidad de control puede tanto cargar y descargar independientemente entre sf los condensadores, como tambien activar de manera independiente entre sf los tiristores de las fuentes de corriente.

La activacion de los tiristores se produce ademas de ello a traves de la unidad de control en secuencias programadas, de manera que las corrientes individuales de los tiristores se superponen dando lugar a una corriente de suma, que dentro de unos lfmites tecnicos puede adoptar una forma cualquiera. La activacion secuencial puede no obstante comprender tambien que por ejemplo en un momento se activen tambien al mismo tiempo dos o incluso mas tiristores. La solucion consigue en este sentido una gran variedad de posibilidades.

El dispositivo de soldadura se caracteriza preferentemente debido a que

- presenta varias, en particular cuatro fuentes de corriente, y

- un circuito rectificador comun con una salida de tension continua para poner a disposicion una tension de carga comun, donde

- en la salida de tension continua hay conectado un elemento RC, para influir en la tension de carga comun, y - la salida de tension continua esta conectada con los elementos de carga, para poner a disposicion la tension de carga comun en los elementos de carga, donde

- cada elemento de carga esta configurado para cargar individualmente a partir de la tension de carga comun el condensador de la correspondiente fuente de corriente.

Ha podido verse que la realizacion del dispositivo de soldadura con cuatro fuentes de corriente es particularmente ventajosa, en particular para la soldadura por KE. Mediante cuatro fuentes de corriente pueden modularse casi todas las formas de corriente importantes para soldar, mientras que al mismo tiempo la cantidad de las fuentes de corriente es reducida. Para la soldadura por KE resulta por tanto particularmente ventajosa una cantidad de cuatro fuentes de corriente. Puede estar prevista sin embargo tambien otra cantidad, en particular 2, 6 u 8 fuentes de corriente, por mencionar solo tres ejemplos preferentes adicionales.

La estructura en particular de la conmutacion de carga-descarga preve de esta manera una estructura, en la cual un circuito rectificador, que puede denominarse tambien como rectificador, preve una tension continua comun como tension de carga para todos los elementos de carga y con ello como tension de carga para todas las fuentes de corriente. En la salida del circuito rectificador esta previsto un elemento RC, el cual puede influir en la tension de carga que llega a la salida del circuito rectificador y de esta manera al elemento RC. En particular al conectarse el circuito rectificador el elemento RC puede conducir a un aumento definido de la tension de carga. La conmutacion RC sirve en particular para permitir un desarrollo ordenado del proceso de conexion y en particular para ofrecer al regulador de carga valores de medicion de corriente y de tension definidos, para que funcione en orden la regulacion.

El dispositivo de soldadura presenta de esta manera en el caso de cuatro fuentes de corriente, cuatro ramales, uno para cada fuente de corriente, que se cargan a traves de una alimentacion comun. Para la descarga puede estar prevista por ejemplo una proteccion, que se desencadena en caso de una descarga de emergencia.

Segun otra forma de realizacion el dispositivo de soldadura, en particular la conmutacion de carga-descarga se caracteriza porque

- el circuito rectificador esta configurado como circuito rectificador pasivo,

- el circuito rectificador pone a disposicion en su salida de tension continua la tension de carga comun,

- en una entrada de tension alterna del circuito rectificador hay conectado un transformador de carga, para alimentar el circuito rectificador con una conmutacion bidireccional y

- esta previsto un regulador de carga para controlar el transformador de carga, y esta configurado para controlar mediante el control del transformador de carga, la totalidad de la tension de carga.

Se combina de esta manera un rectificador pasivo con un control activo del transformador de carga. Debido a ello puede controlarse a pesar del uso de un rectificador pasivo, su tension de salida. El elemento RC descrito puede actuar ademas de ello en la salida del circuito rectificador.

Segun la invencion se propone tambien un procedimiento para llevar a cabo una soldadura por descarga de condensadores, que usa un dispositivo de soldadura segun al menos una de las formas de realizacion explicadas anteriormente. En correspondencia con ello, el procedimiento puede poner en practica tambien las ventajas que se han descrito en relacion con las formas de realizacion del dispositivo de soldadura.

El procedimiento funciona preferentemente de tal manera que la al menos una primera fuente de corriente genera un primer pulso de corriente de soldadura y se supervisan la corriente de soldadura y ademas de ello o de manera alternativa, las correspondientes corrientes de condensador. En dependencia de ello la segunda fuente de corriente genera entonces un segundo pulso de corriente, en particular antes de que el primer pulso de corriente haya amainado. De esta manera puede controlarse de forma precisa un procedimiento de soldadura por descarga de condensadores de manera que por ejemplo dos pulsos de corriente puedan sucederse muy proximos. El segundo pulso de corriente puede producirse exactamente cuando el primer pulso de corriente ha alcanzado aproximadamente un valor en el cual para el correspondiente proceso de soldadura sena util o deseable un segundo pulso de corriente. Precisamente esto puede lograrse mediante este procedimiento.

De manera preferente se generan sucesivamente varios pulsos de corriente de soldadura de manera alterna mediante la primera y la segunda fuente de corriente. En caso de existir mas de dos fuentes de corriente se generan sucesivamente varios pulsos de corriente de soldadura progresivamente mediante la primera, la segunda y al menos la tercera fuente de corriente adicional. Esto puede ser particularmente razonable cuando al menos un tercer pulso de corriente se requiere a corta distancia, el cual la primera fuente de corriente aun no es capaz de producir, cuando aun no ha sido posible recargar lo suficiente el primer condensador.

De manera preferente se propone que respectivamente la conexion de una corriente de condensador, en particular la activacion del correspondiente tiristor, que da lugar a esta conexion, se lleve a cabo en dependencia de las tensiones en los condensadores. De esta manera la conmutacion, en particular la activacion del correspondiente tiristor, puede supervisarse y controlarse de manera tan precisa que se logra la desactivacion del correspondiente otro tiristor y tambien puede garantizarse que el tiristor desconectado de esta manera no se active de nuevo por equivocacion. En particular para evitar la activacion por equivocacion, el control controla que exista una correspondiente diferencia de tension y que llegue al correspondiente tiristor, el cual en ese momento no ha de activarse de nuevo, una tension lo suficientemente negativa, la cual pueda excluir la activacion. De manera preferente se propone de esta manera tener en consideracion para ello en particular la diferencia de tension entre la primera tension de condensador, en concreto en el primer condensador, y la segunda tension de condensador, en concreto en el segundo condensador, en este control.

En caso de querer activarse simultaneamente dos o mas condensadores, se requiere tambien la supervision de la tension. Puede lograr que el uno o los varios tiristores conductores no se soliciten con una tension negativa demasiado alta y de esta manera no se desconecten.

Segun una forma de realizacion se propone que la activacion de un tiristor para conectar una corriente de condensador se produzca correspondientemente tras una demora de activacion predeterminada, y que en particular para cada activacion se predetermine una demora de activacion individual. De esta manera pueden ajustarse practicamente cualesquiera valores de corrientes pico y de tiempos de soldadura por debajo de una curva de descarga maxima en principio de manera continua. La variacion de parametros de soldadura puede controlarse mediante la modificacion de la demora de activacion entre la activacion de por ejemplo un tiristor de un condensador auxiliar referido a la activacion llevada a cabo anteriormente de un tiristor de un condensador principal.

Las demoras de activacion pueden referirse a un momento de referencia, por ejemplo, al momento en el cual en un proceso de soldadura se activa el primer tiristor para conectar una primera corriente de condensador. De manera preferente esta es la activacion del tiristor del primer condensador principal.

Segun otra configuracion se propone que

- esten previstos varios tiristores respectivamente para la conexion de una corriente de condensador y

- las corrientes de condensador se unan dando lugar a una corriente de soldadura y

- para cada tiristor esten predeterminadas una o varias demoras de activacion individuales, de manera que - la corriente de soldadura se encuentre para un espacio temporal que comprende varias demoras de activacion, dentro de un determinado rango de corriente, el cual se caracteriza por un lfmite de corriente inferior y un lfmite de corriente superior.

De esta manera pueden activarse progresivamente tiristores y de esta manera conectarse corrientes de condensador. A partir de las corrientes de condensador, cuya forma depende tambien de un transformador involucrado, se compone la corriente de soldadura, en concreto en particular de manera temporalmente sucesiva. Mediante la seleccion precisa de las correspondientes demoras de activacion, estas corrientes de condensador, a partir de las cuales se compone entonces la corriente de soldadura, pueden quedar influidas en su desarrollo, debido a lo cual puede influirse en general en la corriente de soldadura. Debido a ello las corrientes de condensador pueden en particular interrumpirse respectivamente y de esta manera limitarse, para no superar el lfmite de corriente superior. Las corrientes de condensador nuevas pueden reemplazar tambien otras, antes de que estas queden por debajo del lfmite de corriente inferior. Pueden realizarse tambien acortamientos del tiempo de soldadura.

Basicamente, segun esta u otras formas de realizacion, pueden activarse tambien simultaneamente varios condensadores, en particular condensadores principales.

La invencion se explica ahora a continuacion a modo de ejemplo con mayor detalle mediante ejemplos de realizacion en relacion con las figuras que acompanan.

La figura 1 muestra un desarrollo tfpico de una corriente de soldadura de una soldadura por descarga de condensadores segun el estado de la tecnica.

La figura 2 muestra esquematicamente un diagrama de una parte de un dispositivo de soldadura segun la presente invencion con dos fuentes de corriente.

La figura 3 muestra un posible desarrollo de corriente de soldadura en condiciones de simetna de los bancos de condensadores de un dispositivo de soldadura segun la figura 2.

La figura 4 muestra un posible desarrollo de corriente de soldadura muy similar al desarrollo segun la figura 3, iniciandose en este caso el segundo pulso de corriente antes.

La figura 5 muestra un desarrollo de corriente para otro uso que aquel en el que se basan las figuras 3 y 4, en el cual en concreto el segundo condensador dispone de una capacidad notablemente inferior que el primero.

La figura 6 muestra un desarrollo de corriente parecido al de la figura 5, iniciandose antes el segundo pulso de corriente.

La figura 7 muestra un desarrollo de corriente para otro uso, que se refiere al calentamiento posterior para la reduccion de endurecimientos.

La figura 8 muestra diferentes desarrollos de corriente de soldadura segun el estado de la tecnica.

La figura 9 muestra esquematicamente un diagrama de una parte de un dispositivo de soldadura segun una forma de realizacion de la presente invencion con cuatro fuentes de corriente.

La figura 10 muestra esquematicamente un diagrama de una parte de un dispositivo de soldadura segun otra forma de realizacion de la presente invencion con dos fuentes de corriente.

La figura 11 muestra diferentes desarrollos de corriente de soldadura a modo de comparacion.

La figura 12 muestra esquematicamente un diagrama de una parte de un dispositivo de soldadura segun otra forma de realizacion de la presente invencion con dos fuentes de corriente.

Las figuras 13 a 18 muestran diferentes desarrollos de corriente de soldadura para diferentes dispositivos de corriente de soldadura y/o diferentes controles

Las figuras 19a y 19b muestran un diagrama de un dispositivo de soldadura segun una forma de realizacion de la invencion.

La figura 1 muestra un desarrollo tfpico de la corriente de soldadura de un proceso de soldadura por descarga de condensadores conocido. En este caso, como tambien en los diagramas de las figuras 3 a 7, se indica el desarrollo de corriente en dependencia del tiempo. En primer lugar se indica al principio del procedimiento un umbral de impulso TS, que marca el inicio de medicion del proceso de soldadura y de esta manera el comienzo de los correspondientes tiempos de proceso. Tras la conexion aumenta la corriente fuertemente y como tiempo de aumento de corriente tp se tiene en consideracion el tiempo hasta que se alcanza aproximadamente un valor maximo de la corriente. En este caso el tiempo de aumento de corriente tp se encuentra en aproximadamente 3 ms. La corriente ha alcanzado en este caso un valor de aproximadamente 110 kA. La corriente amaina debido a que el condensador se descarga. Hasta que la corriente ha cafdo hasta aproximadamente el 50 % de la corriente pico Ip, es decir, el 50 % del valor que ha alcanzado la corriente en su punto tras el tiempo de aumento de corriente tp, dura aproximadamente el proceso de soldadura propiamente dicho y en correspondencia con ello se indica el tiempo de soldadura th. Es en este caso de aproximadamente 6 ms.

La corriente continua fluyendo tras la finalizacion del tiempo de soldadura th indicado, con una amplitud que continua en descenso, hasta que cae a aproximadamente un 5 % de la corriente pico Ip, lo cual en este caso es aproximadamente 14 ms. Hasta ese momento se parte del tiempo de flujo de corriente tl. Tras finalizar el tiempo de flujo de corriente tl que solo ha de considerarse como una magnitud de tecnica de soldadura, la corriente continua fluyendo, mientras amaina. Solo una vez que no se alcanza la corriente de mantenimiento del tiristor, que es a menudo claramente inferior a 1 A, se bloquea el tiristor. La totalidad del proceso de soldadura esta finalizado por completo cuando el tiempo de liberacion del tiristor, que se encuentra habitualmente por debajo de 1ms, ha pasado y este ha vuelto a recuperar su capacidad de bloqueo.

La figura 2 muestra un dispositivo de soldadura 1 segun la invencion con una primera fuente de corriente 10 y una segunda fuente de corriente 20. La primera y la segunda fuente de corriente 10 o 20 estan estructuradas en este caso de manera esencialmente identica. La primera fuente de corriente 10 comprende en este caso un primer condensador C1 y un primer tiristor Th1. El primer condensador C1 esta en este caso conmutado en lmea con el primer tiristor Th1 y conectado con el nudo de superposicion 30 y a traves de este conectado con el lado primario 31 del transformador T1.

Para generar un pulso de corriente con la primera fuente de corriente 10 se activa de esta manera en el estado cargado del primer condensador C1 el primer tiristor Th1 y fluye entonces una primera corriente de condensador I¹ desde el primer condensador C1 a traves del primer tiristor Th1 hacia el nudo de superposicion 30 y desde allf la corriente continua fluyendo hacia el interior del o el lado primario del transformador T1. Resulta entonces en el lado secundario 32 del transformador T1 la corriente de soldadura Iw propiamente dicha, con la cual ha de llevarse a cabo en el producto a soldar 34, la soldadura deseada.

En correspondencia con ello, la segunda fuente de corriente 20 tiene una estructura muy similar o incluso identica y presenta un segundo condensador C2, el cual esta conmutado en lmea con el segundo tiristor Th2 y conectado con el nudo de superposicion 30 comun. Para generar una corriente se activa en este caso el segundo tiristor Th2 y fluye una segunda corriente de condensador I² desde el segundo condensador C2 a traves del segundo tiristor Th2 hacia el nudo de superposicion 30 y desde allf hacia el interior del o el lado primario 31 del transformador T1.

En el nudo de superposicion 30 podnan superponerse la primera corriente de condensador Ii con la segunda corriente de condensador I² dando lugar a la corriente de suma Is, siempre y cuando fluyesen al mismo tiempo. Segun la invencion ocurre no obstante, que en caso de primer tiristor Thi activado, la primera tension Ui ha cafdo en el primer condensador C1. En caso de activarse ahora el segundo tiristor Th2, la segunda corriente de condensador I² fluye y simultaneamente se eleva la potencia del nudo de superposicion 30 al valor de tension U² mas alto del segundo condensador C2 menos la tension a traves del segundo tiristor Th2, lo cual conduce a la desactivacion del primer tiristor Thi.

El dispositivo de soldadura segun la figura 2 esta equipado de esta manera con dos bancos de condensadores C1 y C2, que se denominan tambien como primer y segundo condensador C1 o C2. Cada banco de condensadores, que es de esta manera respectivamente parte de una fuente de corriente, dispone de un tiristor de conmutacion propio, en concreto Thi o Th2, que estan conectados de lado del catodo. El transformador 1, el cual puede estar configurado como transformador de impulsos, transforma la corriente continua cambiante al lado secundario, en el cual se desarrolla el proceso de soldadura.

Al inicio de la soldadura el primer y el segundo condensador Ci y C2 estan cargados con iguales o diferentes tensiones Ui y U². Primero se activa el primer tiristor Thi y fluye la primera corriente de condensador Ii = Is. La tension Ui cae en el primer condensador. En un momento tx, en el cual U² > Ui, se activa el segundo tiristor Th2. A traves del primer tiristor Thi llega entonces una tension negativa (Ui - U²), que bloquea este primer tiristor Thi y conmuta la corriente al segundo tiristor Th2 (I² = Is) y de esta manera el segundo tiristor Th2 se mantiene conductor. La tension U² cae ahora y su valor ha de mantenerse durante tanto tiempo por encima de Ui, hasta que ha pasado el tiempo de liberacion del primer tiristor Thi.

En caso de quedar tras ello, cuando ha pasado el tiempo de liberacion, el valor de la tension U² que continua cayendo, por debajo del valor momentaneo de Ui, el primer tiristor Thi podna activarse de nuevo y de esta manera continuarse con el proceso, hasta que los bancos de condensadores Ci y C2 hayan entregado su carga completa. La conmutacion de la corriente al segundo o al primer tiristor es una senal segura del bloqueo del primer o del segundo tiristor y puede detectarse facilmente. En esta fase sena posible la carga del condensador o bien del banco de condensadores del tiristor bloqueado, para prolongar de esta manera el conjunto del proceso. Sin embargo esto es mas bien una posibilidad teorica, dado que los correspondientes tiempos de flujo de corriente son de solo unos milisegundos y en un tiempo tan corto apenas se cargan cantidades de energfa mencionables en el banco de condensadores del tiristor bloqueado.

En el circuito de corriente de los tiristores Thi y Th2 se encuentra el transformador T i mencionado, el cual representa una carga inductiva. Como transformador de impulso y de soldadura este transformador T i ha de permitir altas velocidades de modificacion de corriente, debido a lo cual tiene mas bien una inductividad relativamente reducida. Esta no obstante, ha de tenerse en consideracion en el dimensionamiento de los tiristores y en la configuracion de la conmutacion, para que los tiristores soporten el aumento de tension durante el bloqueo, en concreto en la fase de la conmutacion, y no se activen de nuevo o incluso de destruyan. De igual modo han de tenerse en consideracion las tensiones negativas a esperar, en concreto Ui - U² o U² - Ui, que fuerzan la conmutacion. Eventualmente han de preverse conmutaciones de proteccion.

Ademas de las influencias de las cuales ya se ha hablado, las capacidades de los bancos de condensadores y las tensiones de carga, a las cuales estan cargadas los mismos, actuan tambien en el desarrollo de la corriente Is. En este caso no es de ningun modo obligatorio prever los mismos valores para el primer y el segundo condensador Ci o C2. Mediante una combinacion de capacidad grande y pequena y/o de tension de carga alta y baja, puede ampliarse el espectro de los casos de aplicacion, como sera explicado mas abajo.

Para poner en practica la idea segun la invencion se propone el uso de un control con capacidad de conduccion, que supervisa los desarrollos de tension Ui y U² para provocar los impulsos de activacion en correspondencia con el desarrollo deseado de la corriente de suma Is. A traves de la magnitud de las diferencias de tension, que el control ajusta entre el circuito de corriente bloqueado y el conductor, se influye en el desarrollo de la corriente de suma Is. Para una descripcion mas detallada de la invencion se explican a continuacion algunos ejemplos de aplicacion, que facilitan tambien una puesta en practica de la invencion. Los desarrollos de corriente representados al menos en los diagramas de las figuras 3 a 7 no reproducen proporciones reales, sino que simbolizan el principio de actuacion. En este caso se indica respectivamente tambien el desarrollo de corriente segun el estado, como se muestra en la figura i, como desarrollo a rayas, para aclarar correspondientemente la mejora. En caso de poseer dos pulsos la misma amplitud, tienen su origen de manera alterna en el primer y en el segundo condensador Ci y C2, o bien en los bancos de condensadores Ci y C2, que estaban cargados con las mismas tensiones de carga. En la realidad la segunda corriente I² = Is alcanzana un valor pico mas alto que la primera corriente Ii = Is inmediatamente anterior. En la forma de realizacion segun la figura 3 se parte de condiciones simetricas del primer y del segundo condensador, es decir, de los bancos de condensadores Ci y C2. Ambos disponen de capacidades identicas y

i0

estan cargados con las mismas tensiones de carga.

Tal como muestra el flujo de corriente Is en la figura 3, el control esta ajustado de tal manera que exactamente al alcanzarse el valor de corriente Ih se lleva a cabo la conmutacion y se une el segundo pulso. En comparacion con la descarga estandar, en la cual se usa solo un condensador o un banco de condensadores, aumenta el tiempo de soldadura desde el valor estandar thst = 5,9 ms al valor mejorado thDs = 11,0 ms. Dado que el segundo pulso se inicia exactamente en el momento thst, en el cual el proceso de soldadura del primer pulso tiende a terminar, el segundo pulso aumenta de nuevo la temperatura en el punto de union y continua de esta manera la soldadura.

Al final del desarrollo de soldadura el primer condensador C1 o el banco de condensadores C1 tiene en este ejemplo aun una carga residual. Esta podna transformarse mediante una nueva activacion del primer tiristor Th1 en el punto de soldadura. Pero como no se espera ningun efecto en lo referente al resultado de soldadura, solo se prolongana innecesariamente el tiempo de flujo de corriente. En caso de mantenerse sin embargo la carga residual, se reduce el consumo de energfa de la instalacion, tal como se muestra mas abajo por separado, y se acorta el tiempo de la recarga.

En caso de iniciarse la conmutacion ya antes de caer la corriente de suma Is al valor Ih, resulta un desarrollo de corriente como el que muestra la figura 4. El tiempo de soldadura es en este caso con thDs = 9 ms mas corto que en el ejemplo segun la figura 3, pero en lugar de ello predominan en el punto de union en el producto a soldar, unas temperaturas claramente mas altas, lo cual conduce a un resultado de soldadura diferente. De esta manera, a traves de la seleccion del momento de conmutacion, que depende de la diferencia de tension Ui - U² de la primera y de la segunda tension de condensador U y U², puede influirse directamente en el resultado de la soldadura.

El ejemplo de aplicacion explicado conforme a la figura 5 se basa en que el segundo condensador C2 tiene una capacidad esencialmente mas reducida que el primer condensador Cl. Para un desarrollo de la soldadura en correspondencia con el diagrama que alli se representa se carga el segundo condensador C2 a un valor de tension U² tal, el cual solo es mrnimamente mayor a la tension Ui en el momento W La segunda tension de condensador U² ha de elegirse en este caso de tal manera que la tension negativa Ui - U² se mantenga durante tanto tiempo hasta que el primer tiristor Thi ha alcanzado de manera segura el estado de bloqueo.

Esta aplicacion sirve en el modo presentado para minimizar el flujo de corriente tras no alcanzar el valor Ih al final del proceso de soldadura propiamente dicho y para limitar de esta manera el consumo de energfa. En cierta medida trabaja aqrn la segunda fuente de corriente, que presenta el segundo condensador C2 y el segundo tiristor Th2, a modo de circuito de desactivacion, que “desconecta” el primer tiristor.

La energfa ahorrada con respecto a una descarga estandar segun la figura 1 resulta de la carga residual del primer condensador C1, menos la cantidad de carga del condensador C2. En el diagrama de la figura 5 se ilustra este valor mediante la superficie entre las dos curvas de corriente.

En caso de adelantarse el momento de activacion del segundo tiristor Th2 con respecto a thst, lo cual se representa en la figura 6 en comparacion con la figura 5, resulta una influencia directa en el proceso de soldadura. De esta manera el procedimiento de la desconexion de recorrido para la soldadura por descarga de condensadores puede hacerse util. La desconexion de recorrido es un elemento esencial para controlar aplicaciones de soldadura de resalte. En este caso el resultado de soldadura se define a traves del recorrido que recorre el electrodo movil durante la deformacion del resalte. En caso de alcanzar durante el tiempo de flujo de corriente una posicion predeterminada, el control desconecta la corriente y finaliza el proceso de soldadura. En el ejemplo, el cual representa el diagrama de la figura 6, se dio el caso tras el tiempo thDs = 4,3 ms, y de esta manera antes que en el momento thst = 5,9 ms segun la figura 5. Tambien cuando en el caso de esta desconexion de recorrido ocupa un lugar central una finalizacion definida del proceso de soldadura, se da naturalmente por su parte un ahorro de energfa, que se ilustra, al igual que se ha explicado mas arriba en la figura 5, mediante la superficie entre las dos curvas de corriente.

Como ejemplo de aplicacion adicional se tiene en consideracion y se explica tambien el calentamiento posterior para la reduccion de endurecimientos, tal como se representa en el diagrama de la figura 7. En primer lugar se sueldan las partes de union con un unico pulso de corriente, el cual puede generarse a traves de la primera fuente de corriente y con ello a traves del primer condensador C1 y del segundo tiristor Thi. Tras ello se vuelve a cargar el primer condensador C i, no habiendose tenido en cuenta este tiempo en los desarrollos de curva del diagrama de la figura 7. En el caso de la descarga estandar, la cual esta representada mediante la lmea a rayas, el primer condensador Ci obtiene de nuevo la misma tension que en el primer pulso de soldadura, es decir, como en el caso del primer pulso de soldadura, para alcanzar un efecto de calor lo mas elevado posible. De esta manera resulta una duracion de flujo de corriente de ts = i6,0 ms y una integral de tiempo de corriente de 340 mAs.

En el procedimiento propuesto segun una forma de realizacion de la invencion el primer condensador Ci obtiene la misma tension de carga, con la cual estaba cargado el segundo condensador C2 ya al inicio del ciclo, es decir, a t = 0. Esta puede mantenerse mas baja que la tension de carga, la cual se requirio para el pulso de soldadura. Para el calentamiento posterior se descargan el primer condensador Ci y el segundo condensador C2 de manera alterna y

i i

gradualmente en tres etapas y fluye la corriente de suma Is, tal como se representa en el diagrama. Resulta un tiempo de corriente de flujo de tiDs = 47,5 ms, que es exactamente del triple de la duracion con respecto a la descarga estandar. La integral de tiempo es con 825 mAs “solo” a razon del factor 2,4 mayor, lo cual se debe a la tension de carga mas baja. Esto significa que en el procedimiento propuesto segun la invencion, aplicado a este ejemplo, se calento con una temperatura mas baja durante un tiempo mas largo, lo cual es positivo para el procedimiento de revenido.

Para la soldadura por descarga de condensadores (soldadura de KE) se indica ademas de ello lo siguiente. Las maquinas de KE se usan en la mayona de los casos en funcionamiento de carga parcial. En correspondencia con la ecuacion

E = / U2C

la capacidad de los condensadores incorporados y su valor nominal de la tension de carga fijan la energfa maxima, la cual puede usarse para la soldadura. Para soldar con menos energfa se reduce la tension de carga de los condensadores. Los efectos en los desarrollos de las corrientes de soldadura se ilustran en la figura 8. Allf se muestran desarrollos de corrientes de soldadura, que se diferencian en la tension de inicio Ua, con la cual se inician, y en la tension final Ue, con la cual se interrumpen o terminan. Los siguientes desarrollos Vi, V³, V⁵ y V⁷ se representan, y se indican para ellos los contenidos de energfa E:

Vi: Ua = 1300 V, Ue= 0 V, E = 33,8 kWs

V³ : Ua = 1000 V, Ue= 0 V, E = 20 kWs

V⁵ : U^a = 850 V, U^e= 0 V, E = 14,45 kWs

V⁷ : U^a = 750 V, U^e = 0 V, E = 11,25 kWs

Como orientacion se indican tambien un tiempo de aumento de corriente T^a, un tiempo de soldadura Ts y un tiempo de flujo de corriente Tf.

El funcionamiento de carga parcial se caracteriza por dos desventajas esenciales:

a) los tiempos de proceso, tiempo de aumento de corriente, de soldadura y de flujo de corriente no pueden modificarse, lo cual limita esencialmente la variacion del proceso de soldadura.

b) Con tension de carga descendente resultan corrientes de soldadura reducidas: la corriente pico cae de igual manera que todos los demas valores de corriente en los momentos individuales. Debido a ello se reduce no solo la energfa suministrada al punto de soldadura, sino que cambia tambien la totalidad del comportamiento de soldadura. En particular en la zona de carga parcial inferior a menudo ya no pueden realizarse soldaduras.

Para hacer frente a las desventajas del funcionamiento de carga parcial se ofrecen maquinas de KE con transformadores especiales conmutables (hasta tres diferentes proporciones de multiplicacion y bancos de condensadores subordinados, habitualmente tres grupos), que permiten de manera escalonada diferentes ajustes de potencia. La conmutacion se produce normalmente mediante la reconexion en el armario de conmutaciones. Estos trabajos solo pueden ser llevados a cabo por personal experto. A pesar de ello como proteccion frente a las altas tensiones ha de desconectarse la maquina durante estos trabajos. De manera individualizada se usan interruptores de levas, los cuales son sin embargo muy caros debido a la necesariamente alta capacidad de conduccion de corriente. De esta manera convencional pueden realizarse con el alto esfuerzo tecnico solo pocos niveles de potencia diferentes (en la practica hasta nueve).

Por otro lado, un aumento de la energfa de soldadura va ligada siempre a un aumento de la corriente pico, lo cual aumenta el riesgo de salpicaduras y puede conducir incluso al “quemado” del punto de soldadura (la energfa termica generada es proporcional al cuadrado de la corriente).

Para modificar los tiempos de proceso seria concebible no solo prolongar el proceso de soldadura con un pulso de soldadura, sino con varios pulsos. Las soldaduras de varios pulsos sin embargo no han sido posibles hasta ahora debido a las especificaciones de la soldadura por KE.

Para lograr en una produccion en serie resultados iguales, las piezas a unir han de ponerse a disposicion en sus dimensiones, naturaleza de superficie y composicion de materiales (tipo, cantidad y proporcion de los elementos de aleacion) con tolerancias estrechas. Las modificaciones provocadas por cambios en las cargas o incluso de fabricante a menudo no se detectan y conducen de esta manera a una modificacion de la calidad de soldadura. Una medicion de la resistencia en un pulso previo antes de la soldadura detectaria este tipo de modificaciones. Un pulso previo de este tipo puede ademas de ello aprovecharse tambien para el acondicionamiento. Una corriente previa reducida influye de tal manera en el punto de union que se producen condiciones comparables para la soldadura. Por mencionar solo algunos ejemplos, forman parte de ello la generacion de una superficie de contacto constante, la eliminacion de ensuciamientos de superficie.

Este tipo de pulsos previos no son posibles con la tecnica convencional, dado que no puede ponerse en practica un funcionamiento de carga parcial correspondientemente necesario (por debajo del 5 % de potencia nominal). El pulso previo ha de realizarse con una corriente tan baja, que se mantenga/mantengan estable/estables el/los resalte/resaltes de las piezas de union.

De ello pueden derivarse las siguientes tareas adicionales:

1. mejora del funcionamiento de carga parcial, que permita una modificacion continuada de los puntos de trabajo, asf como una modificacion de los tiempos de proceso. En particular debenan evitarse trabajos de reconexion en la instalacion de KE.

2. La energfa de soldadura ha de poder aumentarse sin que aumente la corriente pico.

3. Posibilitar procesos de union de varios pulsos, en cuyo caso la soldadura se continue de manera ininterrumpida durante varios pulsos.

4. Trabajar con pulsos previos, que mediante una medicion de la resistencia vigilen o documenten las condiciones de soldadura y se usen para el acondicionamiento del punto de union.

Segun otras formas de realizacion pueden realizarse tareas adicionales. Incluso la definicion de las tareas puede considerarse ya un avance. En todo caso se propone una diferente cantidad de bancos de condensadores, los cuales disponen tambien de diferentes capacidades. En este caso y muy en general, se realiza respectivamente un condensador de una fuente de corriente mediante un banco de condensadores. En general se diferencia entre condensadores principales A y/o B, asf como condensadores de desactivacion G y/o H.

La figura 9 muestra una forma de realizacion a modo de ejemplo. Los condensadores principales A y B ofrecen la energfa de soldadura y disponen de una correspondiente alta capacidad, que en los ejemplos mostrados es de 20 mF. En caso de una tension de carga maxima de 1.300 V resulta una energfa de E = 16,9 kWs. No son importantes sin embargo estos valores en concreto para la comprension basica de las formas de realizacion mostradas. Es importante sin embargo que los condensadores principales sean significativamente mas grandes que los condensadores de desactivacion.

La capacidad de los condensadores de desactivacion G y H ha de ser por lo tanto solo tal que pueda mantenerse durante el tiempo suficiente la tension de desactivacion para la correspondiente capacidad principal A o B, hasta que el proceso de conmutacion, el cual se ha descrito arriba, haya finalizado. En los siguientes ejemplos los condensadores de desactivacion G y H tienen respectivamente 0,82 mF con 1.300 V de tension de carga.

En la figura 10 se ilustra una forma de realizacion. La conmutacion de la figura 10 se corresponde con la de la figura 2, indicandose mediante la denominacion, que existen dos condensadores significativamente diferentes, en concreto un condensador principal A y un condensador de desactivacion G. Esta conmutacion puede denominarse como conmutacion de multiples fuentes y se denomina en lo sucesivo como conmutacion de multiples fuentes 1, o a modo de simplificacion como MCS-1. Sirve para interrumpir la descarga del banco de condensadores A en un momento tx deseado. Debido a ello resulta ademas de la tension de carga del condensador A con el tiempo de descarga tx, una segunda magnitud de ajuste, la cual configura de manera esencialmente mas flexible el funcionamiento de carga parcial.

Para poder llevar a cabo una comparacion con el funcionamiento de carga parcial “natural”, se entregaron basandose en la tension de carga maxima de UA = 1.300 V las mismas energfas al circuito de corriente de soldadura, como se logro en los ejemplos en el diagrama de la figura 8 a traves de una reduccion de la tension. El resultado se ilustra en la figura 11 y se contrapone tambien a modo de ejemplo con los ejemplos de la figura 8. En la figura 11 se muestran desarrollos de corrientes de soldadura, los cuales se diferencian en la tension de inicio UA, en la cual se inician, y en la tension final UE, en la cual se interrumpen o finalizan. Los siguientes desarrollos V¹ a V⁷ se representan, y se indican para ellos los contenidos de energfa E:

V¹: U^a= 1300V, U^e=0V, E=33,8kWs

V² : U^a = 1300 V, U^e = 850 V, E = 20 kWs

V³ : Ua = 1000 V, Ue= 0 V, E = 20 kWs

V⁴ : Ua = 1300 V, Ue = 980 V, E = 14,45 kWs

V⁵ : U^a = 850 V, U^e =0 V, E = 14,45 kWs

Va: Ua = 1300 V, Ue= 1050 V, E = 11,25 kWs

V⁷ : Ua = 750 V, Ue =0 V, E = 11,25 kWs

Las diferencias quedan claras a simple vista: los desarrollos de corriente generados a traves de la descarga desconectada presentan corrientes pico claramente mayores y unos tiempos de proceso mas cortos, debido a lo cual resulta una nueva posibilidad de la seleccion de parametros.

El proceso de descarga del condensador A puede tambien interrumpirse cuando la tension de carga inicial es mas baja. De esta manera pueden ajustarse de forma continua cualesquiera valores de corrientes pico y tiempos de soldadura por debajo de la curva de descarga maxima. La variacion de los parametros es posible solo mediante la modificacion de la demora de activacion de Th.G con respecto a Th.A a traves del control, sin tener que reconectar nada en el dispositivo de soldadura por descarga de condensadores, que se denomina a modo de simplificacion tambien instalacion de KE.

Con la variante de conmutacion MCS-1 son posibles acortamientos del tiempo de soldadura. Otra posibilidad es incorporar un pulso previo para la determinacion de la resistencia antes del proceso de soldadura, que puede servir tambien como pulso de acondicionamiento.

Para descargar el condensador de desactivacion G antes del condensador principal A ha de activarse primero el tiristor Th.G.

En esta constelacion se ajusta a traves de la tension de carga del condensador G la altura de la tension. La duracion de la demora de activacion entre la activacion de un tiristor para el condensador principal y la activacion del tiristor del condensador de desactivacion decide, junto con la altura de la corriente, sobre la energfa suministrada al punto de soldadura. Esta no debe ser demasiado alta, para no poner en riesgo la estabilidad del resalte mediante la influencia de la fuerza de apriete. A traves del suministro de energfa y del tiempo de actuacion del pulso previo puede variarse sin embargo el grado de acondicionamiento del punto de soldadura. En caso de un pulso previo la demora de activacion se considera negativa, dado que el tiristor Th.G del condensador de desactivacion G se conecta antes del tiristor Th.A. La medicion de la resistencia puede llevarse a cabo en un momento cualquiera durante el pulso previo. La medicion de la resistencia puede aprovecharse tambien como funcion de seguridad para evitar salpicaduras en caso de resistencias demasiado elevadas en el punto de soldadura o para evitar la descarga del condensador principal en caso de circuito de corriente de soldadura abierto.

Otra forma de realizacion se muestra en la figura 12. Esta forma de realizacion se denomina como conmutacion de multiples fuentes 2, o abreviado a modo de simplificacion como MCS-2. A diferencia de MCS-1 la conmutacion esta equipada ahora con dos condensadores principales A y B. Para garantizar una capacidad de comparacion con los ejemplos mostrados arriba, se dividio la capacidad total en los dos condensadores principales A y B: las capacidades CA y CB de la primera o segunda capacidad principal son de respectivamente 20 mF : CA = CB = 20 mF.

Con la capacidad aumentada con respecto a MCS-1, el segundo condensador sirve no solo para desconectar el primero, alimenta tambien la corriente de soldadura. A traves de la demora de activacion del tiristor Th.B con respecto al tiristor Th.A se influye en el desarrollo de corriente.

Tambien aunque se ha dividido la capacidad total, puede descargarse como un unico condensador. De esta manera resulta un desarrollo de corriente parecido al de la variante anterior MCS-1, con una corriente pico mas alta a razon de aproximadamente 20 kA.

En el diagrama de la figura 13 se muestra un resultado para ello. Allf se representan los siguientes desarrollos Vb1 a Vb3, en cuyo caso la tension inicial de ambos condensadores fue siempre de 1300 V:

Vb1: descarga simultanea de ambos condensadores.

Vb2: demora de activacion entre ambos condensadores de 7,6 ms

Vb3: demora de activacion entre ambos condensadores de 4,2 ms

Tal como muestra el diagrama, en dependencia de la demora de activacion, que indica en este caso con que separacion temporal se activan los tiristores de los dos condensadores, puede variarse el desarrollo de corriente. En esta variante de conmutacion es posible tambien prolongar el tiempo de soldadura sin que deba continuar elevandose la corriente pico. En caso de comenzar la descarga del condensador B solo claramente tras el primer maximo de corriente IPA, se trata de una soldadura de dos pulsos, que no es posible con una maquina de KE convencional. Para que entre los dos pulsos no se interrumpa el proceso de soldadura, la corriente de soldadura no debena caer en la pausa a por debajo del valor de la mitad de la corriente pico (0,5 IPA).

Otra forma de realizacion basica es una aplicacion con dos condensadores principales y dos de desactivacion, tal como se representa en la figura 9. Esta forma de realizacion se denomina como conmutacion de multiples fuentes 3, o abreviado a modo de simplificacion como MCS-3.

En este caso se gana una alta flexibilidad para influir en la corriente de soldadura debido a que a los dos condensadores principales A y B se le han anadido dos condensadores de desactivacion G y H.

En primer lugar resulta de esta manera la posibilidad de complementar las funcionalidades de MCS-2 con un pulso previo/de acondicionamiento y de finalizar en correspondencia con MCS-1 el segundo pulso principal de manera prematura.

La funcion principal de MCS-3 consiste sin embargo en delimiter la corriente pico y en aumentar claramente el tiempo de soldadura. En el diagrama de la figura 14 se representa un desarrollo de corriente como Vc1, en cuyo caso la corriente pico se limito a 60 kA y el tiempo de soldadura se llevo a un maximo (20,7 ms). Una comparacion con una descarga, en cuyo caso se descargan simultaneamente los dos condensadores principales, que se representa como desarrollo Vc2, aclara las grandes diferencias.

Para lograr un desarrollo de corriente como el que se muestra en el diagrama de la figura 14, se elige el siguiente desarrollo en el uso de los condensadores:

En primer lugar se acciona el tiristor Thy.A del condensador principal A, debido a lo cual comienza la descarga inicial de A. A continuacion se activa el tiristor Thy.G del condensador de desactivacion G tras una primera demora de activacion tZV1. Esto interrumpe la descarga del condensador principal A. El condensador de desactivacion G, el cual presenta una capacidad esencialmente menor que el condensador principal A, se descarga por completo. En la pausa que sigue cae la corriente de soldadura.

Una activacion del tiristor Thy.B del segundo condensador principal B tras una segunda demora de activacion tZV2 inicia una descarga inicial del segundo condensador principal B. Se activa entonces el tiristor Thy.H del segundo condensador de desactivacion H, en concreto tras la tercera demora de activacion tZV3. Esto interrumpe la descarga del segundo condensador principal B. El segundo condensador de desactivacion H se descarga por completo. En la pausa que sigue cae la corriente de soldadura.

Tras la cuarta demora de activacion tZV4 se activa de nuevo el tiristor ThyA y continua con la descarga del condensador principal A, cuya tension cae en este caso a cero.

Tras una quinta demora de activacion tZV5 se activa el tiristor Thy.B del segundo condensador principal. Debido a ello se desactiva el tiristor Thy.A y el condensador principal B continua descargandose hasta que su tension tambien llega a cero. La corriente cae igualmente a cero.

A traves de las tensiones de carga de los condensadores principales A y B, asf como de los en total 5 tiempos de demora de activacion, resulta una alta flexibilidad para ajustar el desarrollo de corriente de soldadura.

Mediante la solucion segun la invencion, al menos segun una forma de realizacion, se posibilitan tambien muchos ejemplos de aplicacion tecnologicos. Se abren ademas de ello ambitos de aplicacion completamente nuevos.

Para la representacion de posibilidades de aplicacion adicionales se hace referencia a los ejemplos de la figura 8. En este caso es deseable en particular lo siguiente:

En el caso de la soldadura con 33,8 kWs ha de evitarse una corriente demasiado alta y los efectos resultantes de ello.

En el caso de la soldadura con 11,25 kWs ha de elevarse en la medida de lo posible decididamente la corriente de soldadura de manera repentina y controlada.

Las curvas de corriente de la figura 8 se basan en la descarga de un condensador con la capacidad C = 40 mF. En la aplicacion propuesta de una conmutacion de multiples fuentes propuesta, que se denomina de manera abreviada como MCS, se divide la capacidad principal anterior: CC.A = CC.B = 20 mF. Debido a ello ha de evitarse en caso del uso de MCS un aumento de costes excesivo. Esta division es posible dado que en todo momento C.A y C.B pueden descargarse en paralelo y de esta manera estanan a disposicion tambien los 40 mF.

La figura 15 muestra que es posible un repentino aumento de la corriente en el maximo de corriente. Allf se representan los siguientes desarrollos Vd1 y Vd2:

Vd1: energfa suministrada 11,25 kWs; energfa en punto de union: 1,29 kWs

Vd2: energfa en punto de union: 1.220 Ws aumento 460 Ws

La corriente pico puede aumentarse en el momento decisivo de 52 kA a 75 kA. Mientras que la energfa de base del pulso de soldadura se mantiene casi sin modificacion, la proporcion del aumento de corriente tiene una energfa de 460 Ws. Un aumento de corriente puede alcanzarse de esta manera cuando esto esta previsto para el desarrollo de soldadura deseado.

Es realizable no obstante tambien el caso contrario, en el cual la corriente se hace descender en la zona del maximo, tal como muestra la figura 16. Allf se representan los siguientes desarrollos Ve1 y Ve2:

Ve1: energfa suministrada 33,8 kWs; energfa en punto de union: 3,9 kWs

Ve2: energfa en punto de union: 4,0 kWs con retencion temporal de 560 Ws en la zona de la corriente pico.

Para mantener constante la energfa total del proceso de soldadura, el desarrollo de la corriente de soldadura ha de desplazarse hacia la derecha tras la cafda con respecto a la curva “natural”, que indica el recorrido de una soldadura de KE convencional segun la figura 8. Los 560 Ws, que se “retienen” por asf decirlo en la zona de la corriente maxima, se “suministran” de nuevo en la segunda parte de la descarga.

A traves de una variacion de los diferentes momentos de activacion de los cuatro condensadores, que se usan en MCS, las curvas de corriente pueden continuar modificandose claramente con respecto a los ejemplos mostrados y adaptarse de esta manera a diferentes casos de aplicacion. Esto se refiere en particular a la forma de realizacion segun la figura 9.

En el caso del aumento de la corriente puede ser necesario de esta manera reducir la energfa del pulso de la corriente base con respecto a la soldadura con tecnica convencional, para compensar el aumento de la corriente al menos parcialmente. O bien la energfa del aumento de la corriente ha de ser muy alta.

En el caso de la reduccion de corriente puede ser necesario configurar el aumento de corriente inicial de manera mas cautelosa con respecto al desarrollo de corriente “natural” y mantener para ello tras la cafda un maximo de corriente mas alto. Por otra parte, el desarrollo de corriente puede tambien ser “extendido” en la segunda fase para evitar mediante la reduccion de la corriente pico tambien una activacion posterior del plasma. Este tipo de posibilidades de variacion adicionales diferentes se muestran en las figuras 17 y 18.

En la figura 17 se representan los siguientes desarrollos Vf1 a Vf3:

Vf1: energfa suministrada 11,25 kWs; energfa en punto de union: 1,29 kWs

Vf2: energfa en punto de union: 980 Ws aumento 460 Ws

Vf3: energfa en punto de union: 1.280 Ws aumento 1030 Ws

En la 18 se representan los siguientes desarrollos Vg1 a Vg3:

Vg1: energfa suministrada 33,8 kWs; energfa en punto de union: 3,9 kWs

Vg2: energfa en punto de union: 3,9 kWs con reduccion 500 Ws

Vg3: energfa en punto de union: 3,9 kWs con reduccion 450 Ws

Las figuras 19A y 19B muestran un diagrama de un dispositivo de soldadura segun una forma de realizacion en la cual la corriente de soldadura I^w es generada por cuatro fuentes de corriente. Por motivos de claridad el diagrama esta dividido en dos figuras. La figura 19A muestra en este caso la conmutacion de carga electrica del dispositivo de soldadura 1901 y la figura 19B la conmutacion de descarga electrica 1902 del dispositivo de soldadura, que conforman juntas una conmutacion de carga-descarga del dispositivo de soldadura.

La figura 19A muestra la primera parte del dispositivo de soldadura 1901, en concreto particularmente la conmutacion de carga electrica. El dispositivo de soldadura presenta para recibir una tension de red una conexion de alimentacion 1910, la cual esta configurada para alimentar el dispositivo de soldadura de manera trifasica con corriente electrica. Ademas de ello se pone a disposicion mediante la conexion de alimentacion 1910 tambien un conductor de proteccion PE, el cual protege al usuario del dispositivo de soldadura contra una descarga electrica. La conexion de alimentacion 1910 esta conectada a traves de un interruptor de proteccion trifasico 1912 mediante las tres fases L1, L2 y L3 con el transformador de carga 1920 del dispositivo de soldadura, estando configurado el transformador de carga 1920 para transformar la tension de red en una tension de transformador de carga. El transformador de carga presenta para ello un lado primario 1922 y un lado secundario 1924, comprendiendo el lado primario 1922 los seis bornes U1, U2, V1, V2, W1, W2.

El transformador de carga 1920 se controla mediante el regulador de carga 1926 de tal forma a traves de los bornes U1, V1, W1 que en el lado secundario 1924 del transformador de carga 1920 se ajusta en los tres bornes X1, X2, X3 una tension de transformador de carga deseada. El regulador de carga 1926 controla de esta manera la tension de carga maxima y predetermina una corriente de carga maxima para la instalacion de carga 1950 o para la unidad de fuentes de corriente 1980 mostrada en la figura 19B.

La tension de transformador de carga transformada por el transformador de carga 1920 se rectifica a continuacion mediante un circuito rectificador trifasico 1930 en una tension continua. El circuito rectificador trifasico 1930 esta configurado para ello como rectificador de diodos, el cual presenta una salida negativa 1931 o polo negativo y una salida positiva 1933 o polo positivo. La salida negativa 1931 y la salida positiva 1933 forman de esta manera la salida de tension continua 1932, en la cual se entrega una tension de carga en el elemento RC 1935, 1936. La salida negativa 1931 esta conectada con la conduccion negativa de condensador ^ucl- y la salida positiva 1933 a traves del sensor de corriente 1934, que detecta la corriente de carga total, con los cuatro IGBT de carga 1952, 1954, 1956, 1958 de la instalacion de carga 1950. Los cuatro IGBT de carga 1952, 1954, 1956, 1958 presentan de esta manera una conmutacion de carga comun, consistente en conexion de alimentacion 1910, transformador de carga 1920 y circuito rectificador 1930, que pone a disposicion la corriente de carga total. El dispositivo de soldadura presenta por lo tanto independientemente de la cantidad de las fuentes de corriente una alimentacion, la cual alimenta todas las fuentes de corriente del dispositivo de soldadura.

En la salida de rectificador del circuito rectificador 1930 hay conectado un elemento RC, el cual puede denominarse tambien como combinacion de RC. El elemento RC consiste en una resistencia de carga 1935 y en un condensador 1936. El condensador 1936 sirve como acumulador intermedio para iniciar la carga de la instalacion de carga 1950 o para influir en el inicio.

Ademas de ello hay dispuestos de tal manera tras el circuito rectificador 1930 una proteccion de seguridad 1938 y un diodo de bloqueo 1937, que se produce un cortocircuito comun de todos los polos positivos de los condensadores de las fuentes de corriente C1, C2, C3, C4 (figuras 19B) a traves de una conduccion positiva de condensador Ucdc y un cortocircuito comun de todos los polos negativos de los condensadores de las fuentes de corriente C1, C2, C3, C4 (figura 19B) a traves de la conduccion negativa de condensador ucl-. La instalacion de soldadura esta configurada de esta manera mediante la proteccion de seguridad 1938 y el diodo de bloqueo 1937 para llevar a cabo una descarga forzosa, en particular por motivos de seguridad.

La instalacion de carga 1950, la cual esta formada por los cuatro IGBT de carga 1952, 1954, 1956, 1958, se controla a traves de una unidad de control 1960. La unidad de control 1960 esta configurada en este caso de tal manera que puede controlar por separado los cuatro IGBT de carga 1952, 1954, 1956, 1958. Para ello los cuatro IGBT de carga estan conectados respectivamente a traves de una conduccion de control 1953, 1955, 1957, 1959 con las entradas LA1, LA2, LA3, LA4 de la unidad de control 1960. Las conducciones de control 1953, 1955, 1957, 1959 estan configuradas en este caso por tres conductores. La unidad de control 1960 esta configurada ademas de ello para llevar a cabo una pluralidad de ordenes de control, las cuales son ejecutadas por ejemplo por el operario del dispositivo de soldadura mediante un software o introducidas mediante un elemento de manejo del dispositivo de soldadura. A traves de estas ordenes de control puede controlarse el dispositivo de soldadura, incluida la instalacion de carga 1950, la instalacion de descarga 1970 y la unidad de fuentes de corriente 1980. En particular pueden controlarse de esta manera o en base a ello, los iGBT de los tiristores. La unidad de control 1960 pone en practica por lo tanto entre otras, las indicaciones del operario, de manera que el dispositivo de soldadura genera durante la soldadura una correspondiente corriente.

Los IGBT de carga 1952, 1954, 1956, 1958 estan conmutados a traves de conducciones U^cl1+, U^cl1.¹+, U^cl2+, U^cl2.¹+ con los correspondientes condensadores C1, C2, C3, C4 y ponen a disposicion respectivamente una correspondiente tension de carga para los correspondientes condensadores C1, C2, C3, C4. Los IGBT de carga 1952, 1954, 1956, 1958 estan configurados de esta manera para elevar la tension de carga del correspondiente condensador, para cargar por lo tanto el condensador.

La figura 19B muestra la segunda parte del dispositivo de soldadura 1902, en concreto la conmutacion de descarga electrica, incluida la unidad de fuentes de corriente 1980.

La instalacion de descarga 1970, la cual esta formada por los IGBT de descarga 1972, 1974, 1976, 1978 esta estructurada esencialmente como la instalacion de carga 1950 mostrada en la figura 19A y se controla tambien a traves de la unidad de control 1960. La unidad de control 1960 esta configurada en este caso ademas de tal manera que puede controlar por separado los cuatro IGBT de descarga 1972, 1974, 1976, 1978. La unidad de control puede controlar por lo tanto por separado cada uno de los IGBT 1952, 1954, 1956, 1958, 1972, 1974, 1976, 1978. Los cuatro IGBT de descarga estan conectados para ello respectivamente a traves de una conduccion de control 1973, 1975, 1977, 1979 con las entradas EA1, EA2, EA3, EA4 de la unidad de control 1970. Ademas de ello, los cuatro IGBT de descarga 1972, 1974, 1976, 1978 estan conmutados a traves de la conduccion negativa de condensador ^ucl- con la salida negativa 1931 del circuito rectificador. Ademas de ello, los cuatro IGBT de descarga 1972, 1974, 1976, 1978 estan conmutados a traves de los cuatro diodos de bloqueo SPD1, SPD2, SPD3, SPD4 de tal manera con la conduccion positiva de condensador Ucdc, que los cuatro IGBT de descarga 1972, 1974, 1976, 1978 estan configurados para llevar a cabo una descarga forzosa.

Ademas de ello, hay conmutados cuatro IGBT de descarga 1972, 1974, 1976, 1978 a traves de las resistencias de descarga R1, R2, R3, R4, R5, R6 con los correspondientes condensadores C1, C2, C3, C4 y ponen a disposicion respectivamente una correspondiente carga de descarga para los condensadores C1, C2, c 3, C4. Los IGBT de descarga 1972, 1974, 1976, 1978 estan configurados de esta manera para hacer descender la tension de carga de los condensadores. La magnitud de las resistencias de descarga R1, ^r2, R3, R4, R5, R6 se selecciona en este caso en correspondencia con su correspondiente condensador C1, C2, C3, C4. En la forma de realizacion mostrada los condensadores C1, C2, C3, C4 presentan diferentes tamanos, de manera que tambien las resistencias de descarga R1, R2, R3, R4, R5, R6 son correspondientemente diferentes.

La conmutacion de carga-descarga segun las figuras 19A y 19B que se ha descrito anteriormente, esta configurada de esta manera para cargar y descargar los condensadores C1, C2, C3, C4 de las cuatro fuentes de corriente 1982, 1984, 1986, 1988, o para elevar y/o reducir las tensiones de carga de los condensadores C1, C2, C3, C4 de tal manera por separado, que se genera una corriente de soldadura Iw casi cualquiera mediante el dispositivo de soldadura.

Para ello las cuatro fuentes de corriente 1982, 1984, 1986, 1988 generan respectivamente una corriente separada I1, I2, I3, I4, que en el nudo de superposicion se unen dando lugar a una corriente de suma I^s y acceden desde alK al lado primario 1992 del transformador 1990. El dispositivo de soldadura presenta de esta manera cuatro ramales separados, correspondientemente para generar una corriente parcial, presentando los cuatro ramales un suministro de corriente comun y uniendose mediante el punto de superposicion dando lugar a un ramal comun, de manera que el dispositivo de soldadura genera una corriente de soldadura.

El transformador 1990 transforma la corriente de suma Is en la corriente de soldadura Iw, la cual se usa entonces mediante el dispositivo de cabezal de soldadura 1996 para soldar el producto a soldar 1999. Para aumentar la seguridad durante la soldadura el dispositivo de soldadura presenta ademas de ello un sensor de corriente 1998 para detectar la corriente de soldadura y una toma de tierra 1997 para conectar a tierra corrientes residuales.

Las correspondientes corrientes I1, I2, I3, I4 se generan en este caso respectivamente mediante una carga de los condensadores C1, C2, C3, C4 mediante los tiristores Th1, Th2, Th3, Th4, habiendo conectado previamente a los tiristores Th1, Th2, Th3, Th4 correspondientemente un diodo de bloqueo ThD1, ThD2, ThD3, ThD4 para evitar una compensacion de las diferentes tensiones de condensador. Para la activacion de los tiristores Th1, Th2, Th3, Th4 se usa igualmente la unidad de control 1960, la cual se conecta a traves de las entradas ZA1, ZA2, ZA3, ZA4 con los tiristores Th1, Th2, Th3, Th4.

Es particularmente ventajoso en este caso que los condensadores pueden cargarse o descargarse independientemente entre sf con diferentes tensiones.

El modo de funcionamiento del dispositivo segun la invencion mostrado en las figuras 19A y 19B se explica a continuacion con mayor detalle mediante un ejemplo:

Cuando el dispositivo de soldadura esta conectado el regulador de carga 1926 obtiene valores predeterminados para la tension de carga maxima y la corriente de carga maxima. La tension maxima ha de ajustarse de tal manera que quede ajustada algo por encima de la tension de carga mas alta de los cuatro condensadores C1, C2, C3, C4, por ejemplo en 50 V mas alta. La limitacion de la corriente maxima ha de garantizar en este caso que el dispositivo de seguridad de la maquina no se active. Esto es importante en particular en las maquinas de k E (soldadura por descarga de condensadores), dado que en su caso se predetermina una potencia de instalacion baja.

Se parte ahora de la presencia de las siguientes tensiones residuales: 900 V en el condensador C1; 200 V en el condensador C2; 10 V en el condensador C3 y 50 V en el condensador C4, debiendo cargarse los condensadores a los siguientes valores: C1 a 1.200 V; C2 a 800 V; C3 a 1.300 V y C4 a 1.300 V.

Para ello se desconecta en primer lugar el circuito rectificador 1930 y tras ello se conectan directamente todos los IGBT de carga 1952, 1954, 1956, 1958. Una compensacion de las tensiones de carga de los condensadores en este caso no es posible debido a la conmutacion, en particular de los diodos de bloqueo. Pasado un corto periodo de tiempo se descarga entonces el acumulador intermedio 1936 a traves de la resistencia de descarga 1935 y cae entonces al valor de tension mas bajo de los condensadores, en este ejemplo senan 10 V. El contenido de energfa del acumulador intermedio 1936 es extremadamente bajo, de manera que C1 a C4 no se cargan. El acumulador intermedio es por lo tanto mas pequeno que los condensadores C1, C2, C3, C4.

Ahora se conecta el circuito rectificador 1930. Dado que existe una limitacion de la corriente, el circuito rectificador comienza con una tension muy baja, la cual solo tiene una magnitud tal que se carga C3, que presenta la tension mas baja. A continuacion aumenta la tension y se incorporan los otros condensadores C1, C2, C4 en el proceso de carga, despues de que se haya superado su carga residual: C3 a 50 V, C2 a 200 V y C1 a 900 V, en correspondencia con el ejemplo mencionado anteriormente. Cuando el condensador alcanza su tension objetivo se desconecta el correspondiente IGBT, mientras que los otros condensadores continuan cargandose. En el ejemplo, C2 (tension objetivo 800 V) se desconectana incluso antes, antes de que C1 (tension residual 900 V) comience incluso con la carga. Despues de que los condensadores C1, C2, C3, C4 esten cargados en correspondencia con el valor teorico, vuelven a estar bloqueados todos los IGBT de carga 1952, 1954, 1956, 1958, el acumulador intermedio 1936 tambien esta de nuevo cargado y el circuito rectificador 1930 se encuentra en estado de circuito abierto. Durante el proceso de carga el acumulador intermedio 1936 se ocupa de una estabilizacion de la tension de carga, lo cual facilita la medicion/supervision.

En caso de que por ejemplo la tension objetivo de C1 con 500 V se encontrase por debajo de su tension residual de 900 V, por mencionar otro ejemplo a modo de ilustracion, el correspondiente IGBT de carga 1952 se mantendna bloqueado y en lugar de ello se controlana el correspondiente IGBT de descarga 1978. Entonces se descarga C1 y los restantes tres condensadores C2, C3, C4 se cargan simultaneamente.

Es particularmente ventajoso en este caso que la descarga se corresponde esencialmente con la carga y de esta manera en eventuales programas de soldadura se trata tambien como carga. El operario del dispositivo de soldadura ha de predeterminar por lo tanto solo la tension objetivo de los condensadores C1, C2, C3, C4 y el control 1960 decide entonces mediante las tensiones residuales si ha de cargarse o descargarse.

Ademas de ello, la conmutacion de carga-descarga esta configurada para que en el caso de que durante el funcionamiento de la maquina, es decir, del dispositivo de soldadura, se den pausas y la tension de carga de los condensadores caiga, en particular a por debajo de un lfmite de tolerancia, el control 1960 conecte entonces los correspondientes IGBT de carga y se recarguen los correspondientes condensadores.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de soldadura para llevar a cabo un procedimiento de soldadura por descarga de condensadores, siendo el procedimiento de soldadura por descarga de condensadores un procedimiento de soldadura de resistencia, en cuyo caso una corriente de soldadura (I^w) se genera mediante descarga de al menos un condensador, y el dispositivo de soldadura presenta al menos una primera fuente de corriente (10) para generar una primera corriente de condensador (I¹) para generar la corriente de soldadura (I^w) y

estando previsto un transformador (T1) con lado primario (31) y lado secundario (32) y estando conmutada cada fuente de corriente con el lado primario (31) del transformador (T1) de tal manera que la corriente de condensador generada fluye a traves del lado primario (31), de manera que en el lado secundario (32) se genera la corriente de soldadura (I^w), y

comprendiendo la primera fuente de corriente (10)

- un primer condensador (C1) para poner a disposicion energfa electrica y

- un primer tiristor (Th1) para conectar la primera corriente de condensador (I¹) del primer condensador (C1), estando prevista al menos una segunda fuente de corriente (20) para generar una segunda corriente de condensador (I²), para generar de manera alterna con la primera fuente de corriente (10) la corriente de soldadura (Iw), o progresivamente con la primera y fuentes de corriente adicionales, la corriente de soldadura (Iw), donde la segunda fuente de corriente (20)

- comprende segundo condensador (C2) para poner a disposicion energfa electrica y

- un segundo tiristor (Th2) para conectar la segunda corriente de condensador (I²) del segundo condensador (C2), y esta conectada de tal manera con la primera fuente de corriente (10) que la conexion de la segunda corriente de condensador (I²) puede dar lugar a una desconexion de la primera corriente de condensador (I¹) y/o la conexion del primer condensador (C1) puede dar lugar a una desconexion del segundo condensador (C2), y se caracteriza por que

- el primer condensador (C1) esta conectado en lmea con el primer tiristor (Th1) y conectado en un nudo de superposicion (30), de manera que la primera corriente de condensador (I¹) fluye desde este primer condensador (C1) a traves del primer tiristor (Th1) hacia el nudo de superposicion (30) y

- el segundo condensador (C2) esta conectado en lmea con el segundo tiristor (Th2) y conectado en el nudo de superposicion (30), de manera que la segunda corriente de condensador (I²) fluye desde este segundo condensador (C2) a traves del segundo tiristor (Th2) hacia el primer nudo de superposicion (30),

donde

- mediante la activacion del primer tiristor (Th1) aumenta de tal manera el potencial de tension electrica en el nudo de superposicion (30), que el segundo tiristor (Th2) debido a ello se desactiva cuando anteriormente estaba activado, y/o

- mediante la activacion del segundo tiristor (Th2) aumenta de tal manera el potencial de tension electrica en el nudo de superposicion (30), que el primer tiristor (Th1) debido a ello se desactiva cuando anteriormente estaba activado.

2. Dispositivo de soldadura segun la reivindicacion 1, caracterizado por que

- la conexion de la primera corriente de condensador (I¹) se produce mediante activacion del primer tiristor (Th1) y de esta manera puede desactivarse el segundo tiristor (Th2), para desconectar de esta manera la segunda corriente de condensador (I²) y/o que

- la conexion de la segunda corriente de condensador (I²) se produce mediante activacion del segundo tiristor (Th2) y de esta manera puede desactivarse el primer tiristor (Th1), para desconectar de esta manera la primera corriente de condensador (I¹).

3. Dispositivo de soldadura segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el lado primario (31) del transformador (T1) esta unido con una conexion con el nudo de superposicion (30).

4. Dispositivo de soldadura segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que esta prevista al menos una tercera fuente de corriente para generar progresivamente con la primera y la segunda fuente de corriente (10, 20) y eventualmente fuentes de corriente adicionales, la corriente de soldadura (I^w) o una parte de esta y/o que la primera y la segunda fuente de corriente (10, 20) y eventualmente fuentes de corriente adicionales tienen dimensiones diferentes entre st

5. Dispositivo de soldadura segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer condensador presenta una capacidad al menos el doble de grande que el segundo condensador, en particular al menos cinco veces, preferentemente al menos diez veces, la capacidad del segundo condensador.

6. Dispositivo de soldadura segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que hay previstas al menos una tercera, cuarta y fuentes de corriente adicionales, y cada fuente de corriente esta construida estructuralmente como la primera fuente de corriente y esta conectada a un o al nudo de superposicion comun.

7. Dispositivo de soldadura segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que respectivamente dos fuentes de corriente forman juntas una fuente de corriente doble y las dos fuentes de corriente de una fuente de corriente doble presentan condensadores de diferente tamano, estando previstas preferentemente dos fuentes de corriente dobles.

8. Dispositivo de soldadura segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de soldadura presenta una conmutacion de carga-descarga para controlar las fuentes de corriente, estando preparada la conmutacion de carga-descarga para cargar los condensadores de cada fuente de corriente de manera independiente entre sf a diferentes tensiones y/o para descargarlos a diferentes tensiones.

9. Dispositivo de soldadura segun la reivindicacion 8, caracterizado por que la conmutacion de carga-descarga comprende lo siguiente:

- para cada fuente de corriente al menos un elemento de carga para cargar el condensador de la fuente de corriente,

- para cada fuente de corriente al menos un elemento de descarga para descargar el condensador de la fuente de corriente, y

- una unidad de control para controlar los elementos de carga y de descarga,

estando configurada la unidad de control para

- controlar los elementos de carga y de descarga por separado de tal manera que el estado de carga de los condensadores de las fuentes de corriente se ajusta con independencia entre sf, y

- activar los tiristores de las fuentes de corriente individualmente, en particular de manera secuencial.

10. Dispositivo de soldadura segun la reivindicacion 8 o 9, caracterizado por que el dispositivo de soldadura:

- presenta varias, en particular cuatro fuentes de corriente, y

- un circuito rectificador comun con una salida de tension continua para poner a disposicion una tension de carga comun, donde

- en la salida de tension continua hay conectado un elemento RC, para influir en la tension de carga comun, y - la salida de tension continua esta conectada con los elementos de carga, para poner a disposicion la tension de carga comun en los elementos de carga, donde

- cada elemento de carga esta configurado para cargar individualmente a partir de la tension de carga comun el condensador de la correspondiente fuente de corriente.

11. Dispositivo de soldadura segun una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que

- un o el circuito rectificador esta configurado como circuito rectificador pasivo,

- el circuito rectificador pone a disposicion en su salida de tension continua una o la tension de carga comun, - en una entrada de tension alterna del circuito rectificador hay conectado un transformador de carga para alimentar el circuito rectificador con una conmutacion bidireccional y

- esta previsto un regulador de carga para controlar el transformador de carga, y esta configurado para controlar mediante el control del transformador de carga, la tension de carga comun.

12. Procedimiento para llevar a cabo un procedimiento de soldadura por descarga de condensadores, caracterizado por que se usa un dispositivo de soldadura segun una de las reivindicaciones anteriores.

13. Procedimiento segun la reivindicacion 12, caracterizado por que la al menos una primera fuente de corriente (10) genera un primer pulso de corriente de soldadura y la corriente de soldadura (Iw) y/o se supervisan las correspondientes corrientes de condensador y en dependencia de ello la segunda fuente de corriente (20) genera un segundo pulso de corriente de soldadura, en particular antes de que haya amainado el primer pulso de corriente de soldadura.

14. Procedimiento segun la reivindicacion 12 o 13, caracterizado por que se generan sucesivamente varios pulsos de corriente de soldadura de manera alterna mediante la primera y la segunda fuente de corriente (10, 20) o progresivamente mediante la primera, segunda y al menos tercera fuente de corriente adicional.

15. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por que la conexion de respectivamente una corriente de condensador, en particular la activacion del correspondiente tiristor, se produce en dependencia de tensiones de condensador que llegan al primer, al segundo y eventualmente al condensador adicional y/o en dependencia de una tension diferencial de la primera o de la segunda tension de condensador que llega al primer y al segundo condensador (C1, C2).

16. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por que la activacion de un tiristor para la conexion de una corriente de condensador se produce correspondientemente tras una demora de activacion predeterminada, y que en particular para cada activacion se predetermina una demora de activacion individual.

17. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado por que

- estan previstos varios tiristores correspondientemente para la conexion de una corriente de condensador y - las corrientes de condensador se unen dando lugar a una corriente de soldadura y

- para cada tiristor estan predeterminadas una o varias demoras de activacion individuales, de manera que - la corriente de soldadura se encuentra para un espacio temporal que comprende varias demoras de activacion, dentro de un rango de corriente predeterminado, el cual se caracteriza por un lfmite de corriente inferior y un lfmite de corriente superior.