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Die Erfindung betrifft eine Zeitschalteinrichtung für Widerstandssehweissanlagen.
Es ist bereits eine Vorrichtung für Lichtbogenschweissungen bekannt, bei der nach dem Schliessen eines Hilfsschalters das Einschalten des Schweissstromes und die Bewegungen der Elektrode selbsttätig gesteuert werden. Der Schweissstrom muss von Hand wieder ausgeschaltet werden. Auch die Verwendung von Relais u. dgl. zum Steuern von Schalteinrichtungen ist bekannt.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, dass die zum Schliessen und Öffnen des Schweissstromkreises dienenden Kontakte od. dgl. immer nur ein einziges Mal wirksam gemacht werden können und das Steuerorgan in einem Steuerstromkreis nach jedem Schliessen und Öffnen des Schweissstromkreises erneut betätigt werden muss, damit nicht mehrere Schweissungen an derselben Stelle unbeabsichtigt vorgenommen werden können.
Um dies zu erreichen, enthält nach der Erfindung der Steuerstromkreis einen zunächst geschlossenen Schalter, der von einem sich selbst verblockendem Relais gesteuert wird, das mit Hilfe einer durch die Bewegungen des Schweisskontaktes betätigten Schaltvorrichtung in einen Stromkreis eingeschaltet wird, dadurch den Schalter öffnet und den Schweisskontakt unwirksam macht und gleichzeitig einen von der Schaltvorrichtung unabhängigen Verblockungsstromkreis für das Relais schliesst, der ein Wiederbetätigen der ganzen Einrichtung erst gestattet, wenn er unterbrochen und infolgedessen der Schalter durch das Relais wieder geschlossen worden ist.
Um das Entstehen eines Lichtbogens an den Kontakten beim Ausschalten des Schweissstromes zu verhindern, sind ferner nach der Erfindung hinter einem feststehenden, durch seine Länge die Schweissdauer bestimmenden Kontakt weitere Kontakte angeordnet, die mit dem ersten Kontakt bzw. untereinander durch die Spannung herabsetzende Widerstände verbunden sind, wobei der Zwischenraum zwischen den feststehenden Kontakten kleiner ist als die Breite des beweglichen Kontaktes, so dass die Stromstärke allmählich herabgesetzt und die Bildung eines Lichtbogens verhindert wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. 1 ist ein senkrechter axialer Querschnitt durch die Vorrichtung. Fig. 2 ist ein Grundriss nach der Fig. 1. Fig. 3 zeigt eine Einzelheit, Fig. 4 ist ein Leitungsschema des ganzen Systems ; Fig. 5 zeigt eine Einzelheit.
Auf der Grundplatte ist ein U-förmiges Lagerstück 21 befestigt, an dem eine Konsole 22 angeordnet ist, die den senkrechten, mit ihr starr verbundenen Ring 23 trägt. Der Kontaktblock aus Isoliermaterial, wie z. B. Fiber, und die die Kontakte zum Einstellen der Schweisszeiten tragende Platte 16 aus Bakelit oder ähnlichem Material sind am Ring 23 durch Stehbolzen 26 befestigt.
Die Kontaktsegmente 27 für die Schweisszeiten sind in einem Kreisbogen angeordnet. Der Gegenkontakt 28 wird von einem aus isolierendem Material bestehendem Arm 29 getragen, der auf der Welle 30 befestigt ist und mit ihr umläuft. Die Bürste 28 schleift rings über die Segmente 27, wird aber normalerweise mit einem geringen Abstand ausser Eingriff mit den Segmenten 27 gehalten, wie aus Fig. 1 und 4 ersichtlich ist.
Die elektrische Verbindung'mit der Bürste 28 wird durch eine flache Kontaktplatte 37 hergestellt, die, wie in Fig. 2 gezeichnet ist, im Bürstenhalter auf einer Seite der Bürste angeordnet ist und diese durch eine geeignete, biegsame Leitung mit einem metallischen. Nabenabschnitt 39 in der Mitte des Bürstenarmes verbindet. Die elektrische Verbindung mit diesem Nabenabschnitt wird durch einen Gleitzapfen 40 von geringer Reibung gebildet, der aus harter, glatter, körniger Kohle oder
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Graphit besteht, federnd gehalten wird und sich in axialer Richtung mit Hilfe einer federbelasteten Kappe mit dem Bürstenarm verschieben kann, die an dem Ende einer Stange 42 in einem Isolierlager 43 verschiebbar gelagert ist.
Die Kappe 41 wird gegen den Gleitzapfen 40 durch die Feder 44 angepresst, die normalerweise den Bürstenarm 29 und die Welle 30 zu dem Motor 47 hin verschiebt. Die Kappe 41 und die Stange 42 bestehen ausleitendem Material und dienen daher dazu, die elektrische Verbindung vom
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aufgeschraubt sind.
Die Welle 30 wird durch den Motor 47 mittels des auf der Welle 30 sitzenden Zahnrades 46 und des auf der Motorwelle 49 sitzenden Ritzels 48 angetrieben. Auf der Antriebswelle 30 ist eine Kurvenscheibe 50 befestigt, in deren Nut 51 ein Stift 52 eingreift. Der Stift 52 ist an einem U-förmigen Bügel 53 in dessen Krümmung befestigt. Der Bügel 53 ist bei 54 zwischen den aufrechten Armen des U-förmigen Trägers 21 angelenkt. Das freie Ende oder der Scheitel des Bügels 53 kommt mit dem Ende eines beweglichen Sperrstückes 55 in Eingriff unter Vermittlung einer gehärteten Platte 56, die am Ende des Bügels befestigtist. Das bewegliche Sperrstüek 55 wird von einem Hebel 57 an seinem Ende getragen.
Der Hebel 57 ist bei 58 drehbar gelagert und wird durch einen vom Magnet 60 beeinflussten Anker 59 betätigt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind diese Teile so angeordnet, dass die Drehung der Welle 30 den Bügel 53 infolge der Wirkung der Nut 51 und des Stiftes 52 auf den Kontakt 27 zu und von diesem hinwegbewegt.
Die Welle 30 wird hiebei gegen Längsverschiebung durch den Druck der Feder 44 gesichert. Der Magnet 60 zieht bei seiner Betätigung den Anker 59 an und dadurch das Sperrstück 55 in die Bahn der Platte 56. Hiedurch wird die Rückbewegung des Bügels in der Richtung auf den Motor zu verhindert. Da die Welle 30 im Lager 21längsverschiebbar ist, wird sie bei ihrer Drehung entgegen der Wirkung der Feder 44 infolge des Eingriffs zwischen dem nunmehr festgehaltenen Stift 52 und der Nut 51 gegen die Kontakte 27 zwangläufig verschoben. Diese Vorwärtsbewegung der Welle 30 bringt die Bürste 28 zur Berührung mit den Kontaktsegmenten 27.
Die Bürste wird so veranlasst, über die Kontakte in Eingriff mit diesen hinwegzuschleifen, aber nur für einen Teil einer Umdrehung der Welle, da das Sperrstück 55 während dieser Zeit in noch zu beschreibender Weise ausgerückt wird.
Jedes der Segmente 27 ist mit je einem Verbindungsflansch 61 leitend verbunden. Die Flanschen 61 können durch eine Verteilerbürste 62 überbrückt werden. Je nachdem die Bürste mit einem oder mehreren dieser Flanschen verbunden wird, wird die elektrische Verbindung mit einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Segmenten 27 hergestellt und die wirksame Länge des durch die Segmente 27 gebildeten leitenden Ringsektors verändert. Die Verteilerbürste 62 wird von einer Achse 63 an ihrem Ende getragen. Die Achse 63 kann mittels eines auf der Aussenseite der Platte gelagerten Knopfes 64 gedreht werden. Die elektrische Zuleitung zu der Verteilerbürste 62 erfolgt über die Klemmschraube 70 mittels einer biegsamen Leitung IM.
Die Steuerung des Elektromagneten 60 erfolgt synchron mit der Welle 30 durch eine Kontaktscheibe 71 aus isolierendem Material, die auf dem Ende der Welle 30 befestigt ist und einen Kontakt 72 (Fig. 3) trägt, durch den ein Kontaktpaar 73 bei jeder Drehung der Welle in einer bestimmten Stellung überbrückt wird. Die Kontakte 73 liegen in einem später zu beschreibenden Steuerkreis.
Zum Steuern des oben beschriebenen Gerätes ist ferner ein Verblockungsrelais 78 angeordnet.
Zu diesem Relais gehört eine Grundplatte 79, auf der der zur Betätigung dienende Magnet 80 und ein auf diesem bei 89 drehbar gelagerter Anker 81 angeordnet sind. Bei Erregung des Magneten wird durch den Anker 81 die Platte 82 aus isolierendem Material angehoben, die eine Stromschliessstange 83 trägt, die normalerweise in Eingriff mit zwei feststehenden Kontakten 84 steht. Über der Stange 83 befinden sich zwei normalerweise offene Kontakte 85, die beim Anheben der Stange geschlossen werden. Eine
Rückzugfeder 86 ist zwischen einer Ankerschraube 87 und einem vom Ankerzapfen 89 abwärts gerichteten Arm 88 angeordnet. Durch diese wird der Anker gewöhnlich in der in Fig. 4 schematisch angegebenen Stellung gehalten.
Zum Herstellen der verschiedenen Stromkreisverbindungen dient eine Platte, die einen Satz von drei Klemmschrauben 91, 92,93 trägt.
In dem in Fig. 4 dargestellten Leitungsschema sind die oben beschriebenen Teile des Gerätes schematisch dargestellt und mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Ausserdem zeigt das Leitungsschema die Primärwicklung 94 des Schweisstransformators 2 mit ihren Zapfstelle 95, die in zwei Kreisbögen angeordnet sind und auf die die Kontaktarme 96 und 97 eingestellt werden können, um die Anzahl der wirksamen Primärwicklungen und daher die Leistung des Transformators zu verändern.
Mit den Endklemmen 8 und 9 der Sekundärwicklung 100 ist das Schweisswerkzeug, z. B. die Zange 101, mit Hilfe biegsamer Leitungen 102 und 103 verbunden. Der Primärwicklung des Transformators wird
Strom von einer Wechselstromquelle über den Leiter A-B zugeführt. Das rechte Ende der Primärwicklung ist unmittelbar mit der B-Seite des Leiters, das linke Ende der Wicklung ist mit der A-Seite des Leiters durch die Bürste 28 und die Segmente 27 der Schaltvorrichtung verbunden.
Der Motor 47 und die verschiedenen Steuerungsstromkreise erhalten ihren Strom von einer andern Stromquelle über den Leiter 0-D. Dieser Stromhat vorzugsweise eine geringere Spannung als der'der dem Transformator zugeführt wird, beispielsweise werden in der Praxis 220 Volt für den Transformator und 110 Volt Wechselstrom für den Steuerstromkreis zugeführt. Wie aus dem Leitungssehema ersichtlich,
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sind die Leiter C*-D mit den Klemmen 92 und 91 verbunden, von denen aus der Strom unmittelbar zu dem Motor auf den Leitungen 104 und 105 geführt wird ; die Stromzuführung wird durch einen
Schalter 106 gesteuert. Die Steuervorrichtung wird vervollständigt durch einen Druckknopf 107, der durch biegsame Leitungen 108, 109 mit den Klemmen 91 und 93 verbunden ist.
Die biegsamen Leitungen haben eine genügende Länge, um zu ermöglichen, dass der Druckknopf 107 durch den Arbeiter, der die Schweiss zange 101 bedient, gehalten und betätigt wird oder dass der Druckknopf auf der Schweisszange angebracht werden kann.
Der Arbeitsgang ist folgender : Der Schalter 106 des Steuerstromkreises wird geschlossen. Dadurch wird der Antriebsmotor 47 in Gang gesetzt. Hierauf wird der Schalthebel 7 (Fig. 4) des Schalters für den Hauptstrom betätigt, der Schalter geschlossen und somit die Stromquelle mit den Leitungen A bis B verbunden. Da die Bürste 28 normalerweise im Abstand von den Segmenten 27 gehalten wird, fliesst in diesem Augenblick kein Strom zu dem Transformator. Der in Gang gesetzte Motor überträgt die Drehbewegung seiner Welle durch Trieb 48 und Zahnrad 46 auf die Antriebswelle 30, welche ihrerseits die Bürste 28 über den Segmenten 27 herumdreht, wobei aber die Bürste durch die Wirkung der Feder 44 ausser Berührung mit den Segmenten 27 gehalten wird, wie in Fig. 4 dargestellt.
Da das
Sperrstück 55 normalerweise ausser Eingriff mit dem Bügel 53 gehalten wird, schwingt der Bügel stetig hin und her, ohne die Stellung der Bürste 28 zu beeinflussen, die ausser Kontakt mit den Segmenten 27 bleibt, da die Welle 30 durch die Wirkung der Feder 44 nach rechts verschoben ist. Wünscht nun der Arbeiter eine Schweissung auszuführen, dann stellt er die Zange 101 auf das Werkstück ein, drückt auf den Druckknopf 107 und schliesst hiedurch den Stromkreis durch die biegsame Leitung 108. Hiedurch wird der Magnet 60 betätigt, wobei der Strom folgenden Weg macht : Leiter D, Klemme 91, biegsame Leitung 108, Druckknopf 107, biegsame Leitung 109, Klemme 93, Leitung 110, Kontakte 84, Leitung 111, Magnet 60, Leitung 112, Klemme 92 und Rückleitung C.
Durch die Betätigung des Magneten 60 wird das Sperrstück 55 in die Schwingungsbahn des Bügels 53 geschwenkt entweder unmittelbar, wenn der Bügel am Ende seiner Schwingung nach links ist oder nach einer ausserordentlich kurzen Zeitdauer bei der ersten folgenden Linksschwingung des Bügels. Es sei hier bemerkt, dass diese Zeitdauer infolge der hohen Drehgeschwindigkeit der Welle 30 ausserordentlich kurz ist. Wenn der Bügel das Bestreben hat, nach rechts zu schwingen, wird er durch das Sperrstück 55 festgehalten, und es wird daher die Welle 30 entgegen der Wirkung der Feder 44 nach links gezwängt. Die Bürste schleift in der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzter Drehrichtung über die Kontaktsegmente 27.
Sie bleibt mit den Segmenten 27 in Berührung, bis sie das letzte Segment verlassen hat, worauf der Kontakt 72 auf der Scheibe 71 bei seiner Drehung in eine Stellung gelangt, in der er die Kontakte 73 überbrückt und den Stromkreis des Magneten 80 des Relais 75 schliesst. Der Strom macht hiebei folgenden Weg : Leiter D, Druckknopf 107, Klemme 93, weiterer Weg wie oben angegeben, dann Leitung 113, Kontakte'13, Leitung 114, Relais 80, Leitung 115, 112 und Klemme 92, zurück über Leiter C. Erhält der Magnet 80 Strom, so wird das Relais 78 betätigt, die Kontakte 84 geöffnet und die Kontakte 85 geschlossen. Das Öffnen der Kontakte 84 unterbricht den Stromkreis des Magneten 60.
Die Bürste 28 wird nun aus der Eingriffsstellung mit den Kontaktsegmenten 27 gebracht, unmittelbar nachdem sie das letzte Kontaktsegment verlassen hat. Durch Schliessen der Kontakte 85 wird ein Verblockungsstromkreis für den Magneten 80 auf folgendem Stromweg geschlossen : Leiter D, Druckknopf 107, Klemme 93, weiterer Weg wie oben beschrieben, dann Leitung 116, Kon- takte 85, 80, 115, 112, 92 zurück über Leiter C. Das Relais 78 bleibt so verblockt, die Kontakte 84 also offen.
Obwohl der Druckknopf 107 geschlossen ist, wird dadurch der Stromkreis des Magneten 60 offen gehalten und eine weitere Betätigung des Schaltmechanismus verhindert, bis der Druckknopf freigegeben ist. Die Freigabe des Druckknopfes öffnet den Stromkreis über die Leitung 108, 109. Hiedurch wird der VerblockungsstroII1kreis des Relais 78 geöffnet und die Stromkreise wieder in ihre normale Lage zurückgebracht. Es kann also nur eine Betätigung des Schaltmechanismus bei jedem Schliessen des Druckknopfes erfolgen, obwohl die Schliessbewegung des Schalters mit hoher Geschwindigkeit stetig fortgesetzt wird.
Der Stromkreis über die Primärwicklung des Transformators nimmt folgenden Weg : A-Leiter, Leitung 11'1, Klemme 45, Bürste 28, Segment 27, Verteiler 62, Leitung 118, linker Abschnitt der Primärwindung 94, Kontaktarm 96, Leitung 119, Kontaktarm 97, rechter Abschnitt der Primärwindung 94 und zurück über den Leiter B.
Um den entstehenden Lichtbogen zwischen der Bürste 28 und den Kontaktsegmenten zu verringern, können die beiden letzten Segmente so angeordnet sein, dass sie stetig ohne wirksamen Eingriff mit der Verteilungsbürste sind und dass sie durch Widerstände, wie in Fig. 5 gezeigt, kurz geschlossen werden. Nimmt man an, dass die Bürste 28 entgegengesetzt der Uhrzeigerbewegung umläuft, wie in Fig. 5 durch den Pfeil angezeigt, dann wird bei dieser Anordnung durch die Bewegung der Bürste über die Segmente der Stromkreis der Primärwicklung des Schweisstransformators auf folgendem Wege geschlossen : Leiter A, Leitung 117, Bürste 28, erstes Segment, mit dem die Verteilerbürste in Berührung ist Verteilerbürste 72, Leitung H5, Primärwindung 94, B-Leiter.
Der Strom wird in voller Stärke aufrechterhalten, wenn sich die Bürste 28 in Berührung mit den aufeinanderfolgenden und mit dem Verteiler 62 verbundenen Segmenten befindet und bis die Bürste sich weiter bewegt und in Berührung
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mit dem Segment 27 X kommt und ausser Berührung mit dem letzten Segment gekommen ist, das mit dem Verteiler verbunden ist, worauf der Widerstand R in den Stromkreis zwischen der Bürste und dem Verteiler eingeschaltet und so der Strom verringert ist.
Kommt die Bürste bei der Weiterbewegung in Berührung mit dem Segment 27 Y und ausser Berührung mit dem Segment 21 X, dann sind beide Widerstände RI und R2 in Reihe eingeschaltet zwischen Bürste und Verteiler, und es ist der Strom noch weiter geschwächt, so dass er, wenn die Bürste das letzte Segment 27 Y verlässt und den Strom unterbricht, gegenüber seinem Maximalwert sehr stark geschwächt ist und einen sehr verringerten Lichtbogen erzeugt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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