DE669993C - Anordnung zur Steuerung wechselstromgespeister Punkt- oder Punktnahtschweissmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur elektrischen Punkt- bzw. Punktnahtschweißung, und zwar auf solche, bei denen der den Schweißelektroden aus einer Wechsel-Spannungsquelle zugeführte Strom abwechselnd zwischen einem kleinsten und einem größten Wert geändert, insbesondere periodisch ein- und ausgeschaltet wird.

Nach der Erfindung werden solche Ein-'° richtungen derart ausgebildet, daß in den Stromkreis des über die Schweißelektroden fließenden Stromes eine oder mehrere gesteuerteEntladungsstrecken (Anode-Kathode) von Entladungsgefäßen mit Lichtbogenent- > 5 ladung unmittelbar oder mittelbar eingeschaltet sind, deren Entladungsstrom nach Größe ■ und Impulsdauer durch Zündpunktfestlegung mittels der Gittersteuerung eingeregelt wird. Die Entladungsstrecken bzw. -gefäße können direkt in den Stromkreis der Schweißelektroden bzw. der Sekundärwicklung des Schweißtransformators eingeschaltet sein. In vielen Fällen ist es indessen zweckmäßig, die Entladungsstrecken bzw. -gefäße in den Stromkreis der Primärwicklung des Schweißtransformators einzuschalten. Es bietet dieses den Vorteil, daß die Entladungsgefäße für geringere Stromstärken als die sehr hohen Stromstärken des eigentlichen über die Schweißelektroden fließenden Schweißstromes auszulegen sind. Aus dem gleichen Grunde ist es vielfach vorteilhaft, die Entladungsstrecken bzw. -gefäße nicht unmittelbar, sondern mittelbar in den Stromkreis der Sekundärwicklung oder der Primärwicklung des Schweißtransformators einzuschalten, vorzugsweise derart, daß die Entladungsstrecken in Parallelschaltung zu einem Ohmschen Widerstand angeordnet sind. Dabei ist es vielfach vorteilhaft, an Stelle des genannten Ohmschen Widerstandes einen induktiven Widerstand zu benutzen. Besonderen Vorteil bietet es, die Anordnung so zu treffen, daß der induktive Widerstand aus einem Transformator besteht,. dessen Primärwicklung mit der Primär- oder Sekundärwicklung des Schweißtransformators in Reihe geschaltet ist und dessen Sekundärwicklung durch die Entladungsstrecken bzw. -gefäße überbrückt wird. Durch Wahl des Übersetzungsverhält- 5« nisses dieses Transformators kann die Stromstärke, für die das Entladungsgefäß bemessen sein muß, bequem möglichst günstig, insbesondere verhältnismäßig niedrig gelegt werden.

Zur Ausnutzung beider Halbwellen der Speisewechselspannung werden vorteilhaft zwei Entladungsstrecken in gegensinniger

Parallelschaltung verwendet, so daß die eine Entladungsstrecke in der einen und die andere Entladungsstrecke in der anderen Halbwelle der Wechselspannung Strom führen kann. Um zu bewirken, daß der Entladungsstrom der Entladungsstrecken und damit der den Schweißelektroden zufließende Strom sich in periodischer Folge von seinem kleinsten Wert auf seinen größten Wert und umgekehrt ίο ändert, ist nach der Erfindung zweckmäßig eine Vorrichtung, vorzugsweise eine rotierenue Schalteinrichtung (nach Art eines Kommutators), vorgesehen, die der bzw. jeder Steuerelektrode (Gitter 14, 17) rhythmisch ein veränderliches Potential, zweckmäßig ein in bezug auf die Kathode negatives und ein in bezug auf die Kathode positives Potential abwechselnd erteilt. Die Vorrichtung zur Beeinflussung der Steuerelektroden ao (Gitter) kann im besonderen so gewählt sein, daß die Änderung des Entladungsstromes und damit des Schweißstromes mehrere Male, vorzugsweise fünf-bis zehnmal in der Sekunde, erfolgt, jeder Impuls des Schweißstromes also nur eine geringe Anzahl von Halbwellen der Wechselspannung umfaßt. Vorzugsweise werden nach der Erfindung als gesteuerte Entladungsgefäße mit Lichtbogenentladung gittergesteuerte Entladungsgefäße mit Gas- oder Dampffüllung, gegebenenfalls mit Glühkathode, verwendet, insbesondere Gefäße mit solcher Charakteristik, daß eine gegenüber der Kathode negative Spannung am Gitter notwendig ist, um das Einsetzen der Entladung zwischen Kathode und Anode zu unterdrücken. In manchen Fällen können auch andere Gefäße,_; die mit steuerbarer Lichtbogenentladung arbeiten, verwendet werden. Die an die Steuerelektrode bzw. das Gitter anzulegende Spannung kann eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung geeigneter, gegebenenfalls einstellbarer Phasenlage sein. Im letzteren Falle führt die Entladungsstrecke je nach Einstellung der Phasenlage der Gitterspannung gegenüber der Anodenwechselspannung einen mittleren Gleichstrom mehr oder weniger großen Betrages.

In der Abbildung ist ein· Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar für den Fall, daß in den Stromkreis der Sekundärwicklung des Schweißtransformators in Nebenschluß zu einem Ohmschen Widerstand zwei gegensinnig parallel geschaltete Entladungsstrecken eingeschaltet sind und dadurch absatzweise stromdurchlässig und stromundurchlässig gemacht werden, daß ihre Gitter absatzweise mit Hilfe einer rotierenden Schaltvorrichtung gegenüber der Kathode negative Spannung erhalten. Der Schweißtransformator ist mit 1 bezeichnet. Er besitzt die Primärwicklung 2 und die Sekundärwicklung 3, an die die Schweißelektroden angeschlossen sind, von denen die eine, 5, als Rolle und die andere, 6, als Unterlage ausgebildet ist, auf der die dünnen Platten 7, die miteinander zu verschweißen sind, aufliegen. Im Nebenschluß zu dem gleichzeitig als Strombegrenzungswiderstand dienenden Ohmschen Widerstand 4 sind in dem Stromkreis der Sekundärwicklung 3 die einanodigen Entladungsgefäße 8 und 9 angeordnet. Die Entladungsgefäße besitzen je eine Kathode 12 bzw. 15, je eine Anode 13 bzw. 16 und je ein Gitter 14 bzw. 17, das die Anode vollkommen umgibt. Für die Kathoden sind im vorliegenden Falle Glühkathoden gewählt, die in üblicher Weise geheizt werden und bei einer bestimmten Temperatur arbeiten. Die Gefäße enthalten eine Gasfüllung von geeignetem Druck. Periodische Stromschließungseinrichtungen, dargestellt als Kommutatoren 10 und 11, sind vorgesehen, um während bestimmter Zeitintervalle den Gittern 14 und 17 gleichzeitig eine gegenüber der Kathode negative Spannung zu erteilen, die an die Anschlüsse 18 angelegt ist. Es ist angenommen, daß die Entladungsgefäße eine solche Charakteristik haben, daß ihre Entladung nur gesperrt ist, wenn an dem Gitter eine gegenüber der Kathode negative Spannung von einer Größe oberhalb eines bestimmten Betrages (der kritischen Gitterspannung) angelegt ist, und sie anderenfalls stromführend-sind. Die gegenüber der Kathode negative, den Klemmen 18 zugeführte Spannung hat einen entsprechend hohen Betrag. Die Kommutatoren 10 und 11 drehen sich synchron, so daß die Steuerung des Stromdurchganges durch die beiden Gefäße 8 und 9 in gleicher Weise bewirkt wird, «oo d. h. während eines bestimmten Zeitintervalles das Einsetzen der Entladung in beiden Gefäßen gesperrt, während eines folgenden Zeitintervalls freigegeben ist usf. Auf diese Weise wird periodisch ein Nebenschluß zu dem Widerstand 4 über die Entladungsgefäße S, 9 geschlossen und wieder aufgehoben, so daß sich dementsprechend eine Pulsation des Schweißstromes zwischen einem vorbestimmten größten und kleinsten Wert ergibt. Die Elektrode 5 wird währenddessen an der Schweißnaht entlanggeführt.. Die Entladungsgefäße 8 und 9 sind in gegensinniger Parallelschaltung angeordnet, d. h. es ist die Kathode des einen Gefäßes mit der Anode des anderen verbunden, so daß in der einen Halbwelje der Speisewechselspannung das eine Entladungsgefäß und in der anderen Halbwelle das andere Entladungsgefäß Strom führen kann, sofern nicht, was von der jeweiligen Einstel- iao lung der Kommutatoren 10, 11 abhängig ist, die negative Sperrspannung 18 an die Gitter

Claims (4)

(.«9993 angeschaltet ist. In di'r gezeichncU-n Kin stellung der Koinniutatoreii 10, ri sind beidi1 Entladungsgefäßc in der Lage. Strom zu führen. Es war bereits bekanntgeworden, bei Liclnbogcnschweißeinrichtungen Entladungsgefäß«.· zur Konstanthaltung des Stromes, zur sogenannten Stabilisierung des Lichtbogens zu verwenden, in der Weise, daß durch Änderungen des Lichtbogenstromes,mit Hilfe des Emladungsgefäßcs die Spannung der den Lichtbogen unterhaltenden Maschine bzw. deren Erregung selbsttätig im Sinne einer Kompensation beeinflußt wird. Bei der Erfindung handelt es sich um etwas grundsätzlich anderes, nämlich darum, in vollkommen neuartiger Weise den den Schweißelektroden bei der Widerstandssch'weißung zufließenden Strom sozusagen ein- und auszuschalten, und zwar mit Hilfe von gesteuerten Entladungsstrecken mit Lichtbogenentladung, über die der Schweißstrom geführt wird. Bekannt war es auch geworden, gesteuerte Entladungsgefäße zum Ein- und Ausschalten von elektrischen Stromkreisen an sich zu benutzen. Die Erfindung beruht auf der neuen Erkenntnis, daß auf dem Gebiete der Punkt- bzw. Punktnahtsch weißung durch die eingangs angegebene Verwendung der gesteuerten Entladungsgefäße mit Bogenentladung sich ganz neue Möglichkeiten bieten, und zwar sowohl bezüglich der mechanischen und elektrischen Ausführung der Schweißmaschinen als auch gerade in schweißtechnischcr Hinsicht. Jeder Punkt kann in möglichst kurzer Zeit mit so großem Strom geschweißt werden, daß eine außerordentlich zuverlässige Schweißung erfolgt. Dabei wird jedesmal die Leistung von selbst auf die eigentliche Schweißstelle konzentriert; denn bei der schnellen Schweißung wird im wesentlichen der elektrische Übergangswiderstand an der Berührungsstelle der Bleche zur Erzeugung der Schweißhitze ausgenutzl. Durch die kurze Schweißzeit wird Ί5 außerdem eine unnötige oder schädliche Erwärmung der Umgebung der Schweißstelle vermieden. Die Erkaltung findet während der I 'ause noch unter dem Druck der stetig laufenden Rollenelektrodcn statt. Die Aneinanderreihung der Punkte läßt sich auch bei größten Nahtgeschwindigkeiten noch leicht mit so rascher Folge vornehmen, daß die J'unkte sich überlappen und eine zuverlässig dicht«.· Xahi bilileii. X.cbeii der k-ichlen Anpassungsfähigkeit an die Nahtgeschwindigkeit ist es bei schwierigen Xahtscr.1 weißungen von besonderem Vorteil, daß sich das Verhältnis von Stromzeit zur Pause in weiten Grenzen ändern läßt. Als Speiscwechselspannung wird bei der 6< > erfindungsgemäßen Einrichtung zweckmäßig eine Wechselspannung von Netzfrequenz (50 Hz) benutzt, im besonderen die übliche Netzspannung. In besonderen Fällen kann es vorteilhaft sein, eine Wechselspannung von davon abweichender Frequenz zu verwenden und beispielsweise eine höhere Frequenz (z.B. Hz) zu verwenden. Ρλ τ ι: N τ λ N s ι· κ i3 c 11E:

1. Anordnung zur Steuerung wechselstromgespeister Punkt- oder Punktnahtschweißmaschinen, bei der Schweißstromimpulse mit Schweißstrompausen im Betrieb abwechseln, unter Verwendung von dampf- oder gasgefüllten Entladungsgefäßen als Schaltmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Entladungsstromes und die Anzahl der Stromimpulse des oder der im Primär- oder Sekundärkreis des Schweißtransformators liegenden Entladungsgefäße durch Zündpunktfestlegung mittels Gittersteuerung eingeregelt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecken bzw. -gefäße gegensinnig parallel geschaltet sind (8, 9").

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung, vorzugsweise eine rotierende Schalteinrichtung (nach Art eines Kommutators 10, 11), die der bzw. jeder Steuerelektrode (Gitter ΐφ 17) rhythmisch ein veränderliches Potential, zweckmäßig ein in bezug auf die Kathode negatives und ein in bezug auf die Kathode positives Potential abwechselnd erteilt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Beeinflussung der Steuerelektroden (Gitter) so eingestellt ist, daß die Änderung des Entladungsstromes mehrere Male, vorzugsweise fünf- bis zehnmal in der Sekunde, erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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