DE1169054B - Maschine zum Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweissen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 05 b

Deutsche Kl.: 21h -29/13

Nummer: 1169 054

Aktenzeichen: Sch 29224 VIII d / 21 h

Anmeldetag: 11. Februar 1961

Auslegetag: 30. April 1964

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweißen zum Anschluß an ein Mehrphasennetz und mit einphasiger, frequenzerniedrigter Schweiß-Wechselspannung, wobei jede Halbwelle der Primärspannung aus gleichgerichteten, vollständigen oder angeschnittenen Halbwellen der Mehrphasen-Netzspannung zusammengesetzt ist.

Bekannte Maschinen dieser Art für dreiphasigen Anschluß haben einen Schweißtransformator mit drei Primärwicklungen, deren jede in Serie mit zwei antiparallel geschalteten Ignitrons zwischen zwei Phasenleitern des speisenden Netzes liegt. Dabei erhalten die Zündstifte der Ignitrons von einem Steuergerät derartig zeitlich verteilte Zündimpulse, daß jede Halbwelle der Primärspannung des Schweißtransformators aus gleichgerichteten Halbwellen mehrere Phasen der Mehrphasenspannung zusammengesetzt ist, so daß die daraus sich ergebende Frequenz des Sekundärstromes kleiner ist als die Frequenz des Mehrphasenstromes. Der Zweck der Frequenzuntersetzung ist bekanntlich eine Herabsetzung der Impedanz des Sekundärkreises des Schweißtransformators.

Dabei bleiben die Art der Zusammensetzung des Sekundärstromes aus gleichgerichteten Halbwellen des Mehrphasenstromes und die Frequenz des Sekundärstromes während der einzelnen Verfahrensschritte der Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweißung unverändert. Das ist auch dann der Fall, wenn nach einem bekannten, die Erzielung von Strömen verschiedener Effektivwerte bezweckenden Vorschlag während einer Halbwelle des Sekundärstromes nicht alle, sondern nur einzelne Ignitronpaare in Kombination oder gegebenenfalls nur ein einziges Ignitronpaar gezündet wird.

Bekannt ist weiterhin, den Schweißstrom durch Phasenanschnitt der einzelnen gleichgerichteten Halbwellen eines Mehrphasenstromes zu steuern. Ebenfalls nicht mehr neu ist beim Widerstandsschweißen mit Mehrphasenanschluß und frequenzuntersetzter Schweiß-Wechselspannung, in einer Folge zusammenwirkender, gleichgerichteter Spannungshalbwellen jeweils die letzten Halbwellen vor dem Polaritätswechsel ganz zu unterdrücken.

Die Erfindung besteht darin, daß während der Vorwärmphase mindestens die jeweils letzte der gleichgerichteten, vollständigen oder angeschnittenen Halbwellen der Mehrphasen-Netzspannung, aus denen jeweils eine Halbwelle der Primärspannung zusammengesetzt ist, besonders stark angeschnitten oder in bekannter Weise ganz unterdrückt ist, und daß während der Abbrennphase die Frequenz der Schweißspannung höher ist als während der Vorwärmphase.

Maschine zum Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweißen

Anmelder:

H. A. Schlatter A. G., Zollikon, Zürich (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski, Patentanwalt,

Essen, Kettwiger Str. 36

Als Erfinder benannt:

Alfred Neukom, Dübendorf, Zürich,

Dr.-Ing. Hans Ulrich Neidhardt, Zürich

(Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 26. Februar 1960 (2147)

Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Maschine der Abbrennvorgang beschleunigt, also mit größerer Vorschubgeschwindigkeit durchgeführt werden kann, ohne daß die Werkstücke beim Abbrennen zusammenkleben. Das ist offenbar darauf zurückzuführen, daß die dm Abbrennstrom erzeugende Spannung — im Gegensatz zum Vorwärmen — keine Unterbrechung am Ende jeder Halbwelle hat, wodurch ein Wegsprühen des Materials sichergestellt ist. Im gleichen Sinne wirkt sich die gegenüber dem Vorwärmen erhöhte Frequenz infolge des entsprechend rascheren Anstieges der Spannung nach jedem Nulldurchgang aus.
Die Notwendigkeit, eine ausreichende Lücke am Ende jeder Halbwelle des Vorwänastromes vorzusehen, ergibt sich aus folgendem: Wenn das dem ersten Teil einer Spannungshalbwelle zugeordnete Ignitron zündet, darf kein einer anderen Phase zugeordnetes Ignitron (unter der Wirkung der mit der Phasenverzögerung des Stromes zusammenhängenden Selbstinduktionsspannung) noch brennen, weil andernfalls Kurzschluß im Mehrphasenstromkreis auftritt. Um das zu verhindern, werden ein oder mehrere dem letzten Teil jeder Halbwelle der niedrigeren Frequenz zugeordnete Ignitrons entweder überhaupt nicht gezündet, oder die Zündung dieser Ignitrone wird so verzögert (die zugeordneten Halbwellen der höheren

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Frequenz werden so stark angeschnitten), daß der den Nulleiter O eines Dreiphasendrehstromnetzes, Strom so rechtzeitig durch Null geht, daß beim einen Schweißtransformator 1 mit einer Primärwick-Zünden des dem ersten Teil einer niederfrequenten lung 2 und einer Sekundärwicklung 3, sechs Igni-Halbwelle zugeordneten Ignitrons kein einer anderen trone 4, 5, 6, 7, 8, 9 sowie ein Steuergerät 10. Die Phase zugeordnetes Ignitron mehr brennt. 5 symbolisch dargestellte Schweißstelle ist mit 11 be-

Wird erfindungsgemäß mit höherer Frequenz ab- zeichnet.

gebrannt als vorgewärmt, so ist beim Abbrennen keine Zwischen jedem der Phasenleiter R, S, T und einem

Lücke nötig, und zwar aus folgenden Gründen: Der Ende der Primärwicklung 2 sind zwei antiparallel Abbrennstrom ist (bei normalen Schweißmaschinen) geschaltete Ignitrone 4, 5 bzw. 6, 7 bzw. 8, 9 geschalnicht so stark induktiv, so daß die Verzögerung des io tet. Das andere Ende der Primärwicklung 2 ist an den Abbrennstromes gegenüber der ihn hervorrufenden Sternpunkt O des Drehstromnetzes angeschlossen. Spannung kleiner als eine Halbwelle der höheren Die Enden der Sekundärwicklung 3 führen an die Frequenz ist. In diesem Falle besteht aber keinerlei Schweißstelle 11.

Kurzschlußgefahr, weil das den verzögerten Strom Der Zündstift jedes der Ignitrone 4, 5, 6, 7, 8, 9

führende, noch brennende Ignitron und das dem ersten 15 steht mit dem Steuergerät 10 in Verbindung. Dieses Teil der nächsten Spannungshalbwelle zugeordnete Steuergerät 10 liefert Zündimpulse für die Ignitrone Ignitron ein und derselben Phase angehören. Im Bei- in derartiger zeitlicher Folge, daß während dem Vorspiel nach Fig. 3 ist jede Halbwelle der Abbrenn- wärmen jede Halbwelle der Primärspannung des spannung aus zwei Halbwellen der höherfrequenten Transformators 1 aus mehreren gleichgerichteten, Spannung zusammengesetzt. In diesem Falle ist auch 20 unvollständigen Halbwellen der Sternspannungen der bei der größten physikalisch überhaupt möglichen Phasenleiter R, S, T zusammengesetzt ist und am Phasenverzögerung von 90° ein Kurzschluß der Ende eine durch fast vollständiges Weglassen einer Phasenspannungen noch nicht möglich. Wäre jedoch dieser Halbwellen gebildete Unterbrechung oder im Gegensatz zur Erfindung der Abbrennstrom ebenso Lücke hat (Fig. 2) und daß während dem Abwie der Vorwärmstrom (Fig. 2) aus sechs höher- 25 brennen jede Halbwelle der Primärspannung des frequenten Halbwellen zusammengesetzt, so würde Transformators 1 ebenfalls aus mehreren gleichgerichbereits eine nur 30° überschreitende Phasenverschie- teten, unvollständigen Halbwellen der Sternspannung bung zu einem Kurzschluß im Mehrphasennetz führen. zusammengesetzt ist, aber keine Unterbrechung am Die in Frage stehende Lücke wird also überflüssig, Halbwellenende hat (Fig. 3). Außerdem ist die zeitwenn nach der Erfindung mit einer höheren Frequenz 30 liehe Folge der Zündimpulse eine solche, daß der als der beim Vorwärmen abgebrannt wird. zum Vorwärmen der Werkstückenden dienende Strom

Dadurch, daß beim Abbrennen auf die Lücke am eine niedrigere Frequenz hat als der zum Abbrennen Ende jeder Halbwelle verzichtet wird, steht die ganze dienende Strom. Die entsprechende Änderung der Energie des Mehrphasenstromnetzes ununterbrochen zeitlichen Folge der Zündimpulse erfolgt automatisch, zur Verfügung, wodurch der Abbrennvorgang nicht 35 wenn die Maschine vom Verfahrensschritt des Vornur beschleunigt wird, sondern auch kontinuierlicher wärmens zum Verfahrensschritt des Abbrennens übervor sich geht. geht.

Das bisher beim Abbrennen durch die Spannungs- In F i g. 2 sind die während des Vorwärmvorganges

lücke am Ende jeder Halbwelle bei erniedrigter Fre- an der Primärwicklung 2 des Transformators 1 aufquenz aufgetretene Zusammenkleben der Werkstücke 40 tretenden unvollständigen, gleichgerichteten Halbist durch die praktisch lückenlose Spannung beim wellen der Sternspannungen des Drehstromnetzes und erfindungsgemäßen Verfahren vermieden. Diese der unter der Wirkung dieser Spannungshalbwellen lückenlose Spannung ist erst infolge der erhöhten im Sekundärkreis 3, 11 fließende Vorwärmstrom dar-Frequenz beim Abbrennen anwendbar. gestellt. Dabei sind mit u_R, u_s, u_r, u_T' einige der

Auch das unerwünschte bisherige Ausstoßen 45 Spannungshalbwellen, mit / der Vorwärmstrom und größerer Brocken beim Abbrennen, welches auf mit t die Zeit bezeichnet.

längere Heiz- bzw. Wärmedauer pro Halbwelle der wie ersichtlich, ist die den Vorwärmstrom / erzeu-

Spannung und darauf zurückzuführen ist, daß die gende Spannung aus nacheinander einsetzenden. Spannung erhöht werden mußte, um trotz der Lücke gleichgerichteten, unvollständigen Halbwellen vereine hinreichende Leistung zur Wirkung zu bringen, 50 schiedener Phasen des Drehstromnetzes R, S, T, O ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zuverlässig zusammengesetzt. Mit ζ sind einige Zündzeitpunkte vermieden. der den Spannungshalbwellen zugeordneten Ignitrone

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung bezeichnet. Diese Zündzeitpunkte sind so gewählt, beispielsweise dargestellt. Es zeigt daß jedes Ignitron erst dann zündet, nachdem das

F i g. 1 einen Teil der Schaltung einer Widerstands- 55 vorher gezündete Ignitron gelöscht hat. Das bedingt, Abbrenn-Stumpfschweißmaschine zum Anschluß an daß die Halbwellen unvollständig sind. Der Zündzeitein Dreiphasennetz, punkt z\ bei dem die letzte Sternspannungshalb-

F i g. 2 den zeitlichen Verlauf einer Periode des bei welle «/ der positiven Abbrennstromhalbwelle einder Maschine nach Fig. 1 zum Vorwärmen der setzt, ist stark verzögert, so daß der resultierende Werkstückenden dienenden Stromes und der diesen 60 Spannungsverlauf eine Unterbrechung hat. Entspre-Strom erzeugenden, aus gleichgerichteten, angeschnit- chend ist auch der Zündzeitpunkt der letzten Sterntenen Halbwellen des Mehrphasenstromes zusammen- Spannungshalbwelle der negativen Abbrennstromhalbgesetzten Spannung, welle verzögert. Dadurch geht der Vorwärmstrom i,

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf einer Periode der der infolge der großen Induktivität des Sekundär-Spannung, die bei der Maschine nach Fig. 1 den 65 kreises 3, 11 des Schweißtransformators 1 nur allzum Abbrennen dienenden Strom erzeugt. mählich ansteigt, so rechtzeitig durch Null, daß beim

Die in Fig. 1 teilweise gezeigte Schaltung der Zünden des dem ersten Teil der nächsten Spannungs-Maschine umfaßt die drei Phasenleiter R, S, T und halbwelle des Vorwärmstromes zugeordneten Ignitrons

kein einer anderen Phase zugeordnetes Ignitron mehr brennt. Wenn in F i g. 2 die Frequenz des Drehstromes 50 Hertz beträgt, so hat der zum Vorwärmen dienende Strom eine Frequenz von etwa 11,5 Hertz.

In F i g. 3 sind mit u_R, u_s, u_T gleichgerichtete, unvollständige Halbwellen der Sternspannungen des Drehstromnetzes R, S, T, O und mit t die Zeit bezeichnet. Die resultierende Spannung, deren Verlauf während einer Periode dargestellt ist, dient zum Erzeugen des (in seinem zeitlichen Verlauf vom Abbrennvorgang und dessen Zufälligkeiten abhängigen, nicht dargestellten) Abbrennstromes. Wie ersichtlich, ist die Frequenz der den Abbrennstrom erzeugenden Spannung größer als die Frequenz des Vorwärmstromes i (Fig. T). Wenn in Fig. 3 die Frequenz des Drehstromes 50Hz beträgt, hat die den Abbrennstrom erzeugende Spannung eine Frequenz von 30 Hz. Abweichend vom in F i g. 2 dargestellten Spannungsverlauf beim Vorwärmen hat die den Abbrennstrom erzeugende Spannung keine Lücke am Ende jeder Halbwelle.

Mit der beschriebenen Maschine können die Vorteile der niedrigeren Frequenz und der Spannungslücke am Ende jeder Halbwelle beim Vorwärmen restlos ausgenutzt werden, und es wird trotzdem beim Abbrennen das unerwünschte Zusammenkleben der Werkstückenden sicher vermieden.

Der Schweißtransformator kann auch drei Primärwicklungen haben, deren jede in Serie mit zwei antiparallelen Ignitronen zwischen zwei Phasenleitern liegt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Widerstands - Abbrenn-Stumpf schweißmaschine zum Anschluß an ein Mehrphasennetz und mit einphasiger, frequenzerniedrigter Schweiß-Wechselspannung, wobei jede Halbwelle der Primärspannung aus gleichgerichteten, vollständigen oder angeschnittenen Halbwellen der Mehrphasen-Netzspannung zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß während der Vorwärmphase mindestens die jeweils letzte {u_T') der gleichgerichteten, vollständigen oder angeschnittenen Halbwellen (u_R, u_s, u_T) der Mehrphasen-Netzspannung (R, S, T, O), aus denen jeweils eine Halbwelle der Primärspannung zusammengesetzt ist, besonders stark angeschnitten (Z') oder in bekannter Weise ganz unterdrückt ist, und daß während der Abbrennphase ( F i g. 3 ) die Frequenz der Schweißspannung höher ist als während der Vorwärmphase (Fig. 2).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 970768;
   schweizerische Patentschrift Nr. 264 033;
   USA.-Patentschriften Nr. 2508 467, 2474 866;
   R. Kretzmann, Handbuch der industriellen Elektronik, Berlin, 1954, S. 233.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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