DE1563353B2 - Widerstandsschweisseinrichtung - Google Patents
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Description
nenden Mittelleiter aufweist, der zwei Kammern ■ trennt, deren äußere Wände aus Leiterplatten bestehen,
wobei jede Kammer mehrere parallelgeschal-Ktete Dioden in einer Anordnung enthält, bei der ein
J'Stromfluß von den äußeren Leiterplatten zu dem Mittelleiter bzw., bei vertauschter Polung aller Dioden,
in umgekehrter Richtung auftritt. Der gut wärmeleitende Mittelleiter, der die Diodenpaare miteinander
verbindet, gewährleistet einen schnell wirkenden ständigen Temperaturausgleich zwischen den
beiden mit Kühlmittel gefüllten Diodenkammern.
Die als kompakte Baueinheit vorliegende Diodenkammeranordnung kann ohne Schwierigkeit und besondere Hilfsmittel ein- und ausgebaut und mit den
elektrischen Anschlüssen verbunden werden. Dies gilt im besonderen für eine Weiterbildung der Erfindung,
die darin besteht, daß Mittelleiter und äußere Leiterplatten auf gegenüberliegenden Seiten über die Diodenanordnung
vorstehen, daß die äußeren Leiterplatten unmittelbar an die Enden der Sekundärwicklung
des Transformators angeschlossen sind, wobei die äußeren Leiterplatten den gleichen Abstand voneinander
haben wie die Wicklungsenden, und daß die gesamte Diodenanordnung von den Wicklungsenden
getragen ist.
Zur weiteren Verbesserung der Wärmeabführung und Kühlung der die Dioden aufnehmenden Kammern
ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der plattenförmige Innenleiter und/oder die
Außenleiterplatten der Diodenanordnung mit Strömungskanälen zur Führung eines Kühlmittels ausgerüstet
sind.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Diodenkammeranordnung nach einem älteren Vorschlag,
F i g. 2 eine Anordnung ähnlich derjenigen nach F i g. 1, jedoch mit zwei durch einen Mittelleiter getrennten
Kammern zur Ausbildung eines Vollweggleichrichters,
Fig.3 eine Schweißeinrichtung mit einer Anordnung
nach F i g. 2,
F i g. 4 in schaubildlicher Darstellung die Hauptteile eines Dreiphasen-Vollweggleichrichters,
F i g. 4 a einen bei einer Gleichrichteranordnung gemäß F i g. 2 zwischen dem plattenförmigen Mittelleiter
und einem Außenleiter angeordneten Isolierrahmen,
Fig. 5 ein schematisches Schaltbild der Widerstandsschweißeinrichtung
mit einem Gleichrichter nach Fig.4,
F i g. 6 die Aufhängung der Leiterplatten an den Transformator-Sekundärwicklungen und
Fig. 7 in schematischer Darstellung eine Teilansicht
einer von einem einphasigen Transformator gespeisten tragbaren Schweißeinrichtung mit einem
Gleichrichter gemäß F i g. 2.
Die in F i g. 1 dargestellte Diodenkammeranordnung entspricht einem älteren Vorschlag des Erfinders.
Dabei sind die Dioden zwecks Kühlung in Kammern angeordnet, die jeweils von zwei Leiterplatten
1,2 und von einem zwischen den Leitern 1, 2 untergebrachten Isolierrahmen 17 begrenzt sind, wobei
Dichtungen 18,19 die Kammern nach außen abdichten. Über die mit einer Verschlußeinrichtung
versehene Einfüllöffnung besteht die Möglichkeit, die Kammern mit einer gute wärmeleitende und die
elektrische Eigenschaften besitzenden Flüssigkeit aufzufüllen oder diese Flüssigkeit durch die Kammern
durchströmen zu lassen, so daß die von den Dioden entwickelte Wärme schnell auf die Leiter 1, 2 übertragen
wird. In: diesen Leitern befinden sich außerdem Ausnehmungen, die von einem Kühlmittel durchströmt
sind. Ein zu diesen Kühlräumen führender Anschluß ist mit 31 bezeichnet. Schraubenanker 16
ermöglichen es, die plattenförmigen Leiter 1, 2 und
ίο den Isolierrahmen 17 zu einer Baueinheit zusammenzuschließen,
so daß eine äußerst gedrängte und kompakte Diodenanordnung entsteht.
F i g. 2 zeigt die neue Ausbildung eines Vollweggleichrichters für eine Widerstandsschweißeinrichtung.
Neben den beiden äußeren Leiterplatten 1 und 2 ist ein Mittelleiter 3 vorgesehen. Die Leiter 1, 2 und 3
bilden zusammen mit zwei Isolierrahmen 4 und 5 zwei Kammern, die durch den Mittelleiter 3 unterteilt
und jeweils durch Dichtungen 6 und 7 nach außen abgedichtet sind. Die Polarität der in der
oberen Kammer angeordneten Dioden ist entgegengesetzt zu der Polarität der in der unteren Kammer
aufgenommenen Dioden, so daß die positiven und negativen Halbwellen eines den äußeren Leiterplatten
zugeführten Wechselstromes gleichgerichtet werden und der Mittelleiter 3 auf Gleichspannung liegt. Die
plattenförmigen Leiter sind gegeneinander durch die Rahmen 4, 5 isoliert,. Die Kammern sind gefüllt mit
einem gut wärmeleitenden Medium mit dielektrischen Eigenschaften. Zur Füllung bzw. Entleerung dienen
die Öffnungen 8, 9 in den äußeren Leiterplatten 1 und 2, während die Verschlußelemente 10,11 dicht
abgeschlossen werden können. In den plattenförmigen Leitern 1, 2, 3 befinden sich außerdem Öffnungen
12, über welche ein Kühlmittel (z. B. Wasser) zu- und abgeführt werden kann. Es tritt also eine wirksame
Abführung der in den Dioden und in den Leitern auftretenden Wärme auf, wobei es von besonderer
Bedeutung ist, daß der den Gleichstrom führende Mittelleiter 3 als Wärmeverbindung wirkt und
die Wärmeabführung in einfacher und wirksamer Weise unterstützt, so daß die angrenzenden Dioden
selbst bei kompakter und gedrängter Bauweise der Gleichrichteranordnung nicht unzulässig erwärmt
werden können.
Die Anordnung einer derartigen Gleichrichteranordnung in der Widerstandsschweißeinrichtung ist
in F i g. 3 gezeigt. Man erkennt, daß die äußeren Leiterplatten 1 und 2 unmittelbar mit den zugehörigen
Anschlüssen 13 der als solche nicht gezeigten Sekundärwicklung eines Schweißtransformators 14 verbunden
sind. Der Mittelleiter 3 der Diodenanordnung steht dagegen unter Einschaltung eines flexiblen Zwischenleiters
16 mit der Schweißelektrode 15 in Verbindung, so daß die Elektrode 15 ungehindert auf-
und abwärts bewegt werden kann. Der als solcher nicht dargestellte Mittelabgriff der Sekundärwicklung
des Transformators 14 ist über den Leiter 17 mit der Frontplatte 18 des Grundrahmens der Schweißeinrichtung
verbunden, die bei üblicher Ausbildung über den Arm 19 die zweite Schweißelektrode 20
trägt.
Wie leicht zu sehen ist, bedarf es nur der Lösung weniger Schrauben, um beispielsweise beschädigte
Teile auszuwechseln. Dabei sorgen kurze Stromwege im Sekundärstromkreis für eine Verminderung der
Energieverluste.
In den F i g. 4 und 4 α ist eine perspektivische An-
sieht der in F i g. 2 gezeigten Gleichrichteranordnung
bzw. eines zugehörigen Isolierrahmens dargestellt. Da von einem dreiphasigen Speisestrom ausgegangen
worden ist, sind sechs Sätze jeweils einer oder mehrerer Dioden in sechs Kammern untergebracht. Den
sechs Außenleiterplatten 21 bis 26 ist ein einziger, durchgehender plattenförmiger Mittelleiter 27 zugeordnet.
F i g. 4 a läßt die Ausbildung der beiden jeweils durchgehenden und gemeinsamen Isolierrahmen
45 erkennen, die zwischen dem gemeinsamen Mittelleiter 27 und den sechs Außenleiterplatten 21
bis 26 angeordnet sind.
Die Polarität der Dioden ist dabei wieder so gewählt, daß ein Stromfluß von den äußeren Leiterplatten
21 bis 26 zu dem Mittelleiter bzw., bei vertauschter Polung aller Dioden in umgekehrter Richtung
auftritt.
Das Schaltbild gemäß F i g. 5 zeigt eine Dreiphasenanordnung, wobei die plattenförmigen Außenleiter
21 und 24 unmittelbar mit den Klemmen 28 und 29 der Sekundärwicklung eines Einphasentransformators
30, die plattenförmigen Außenleiter 22 und 25 mit den Klemmen der Sekundärwicklung eines
Einphasentransformators 31 verbunden und die plattenförmigen Außenleiter 23 und 26 an die Enden
der Sekundärwicklung des Einphasentransformators 32 angeschlossen sind. Der plattenförmige Mittelleiter
27 steht über den flexiblen Zwischenleiter 16 mit der Schweißelektrode 15 der Schweißmaschine in Verbindung.
Mittelabgriffe derixSekundärwicklungen der Transformatoren
30, 31 und 32 führen über Induktivitäten 33, 34 und 35 und eine Leitung 17 zu der unteren
Schweißelektrode 20, die in üblicher Weise der Schweißelektrode 15 zugeordnet ist. Die Primärwicklungen
der drei Einphasentransformatoren sind im
ίο Dreieck geschaltet und mit der Dreiphasen-Speisespannungsleitung
unter Zwischenschaltung von Kontaktgebern 42 verbunden.
Bei der Anordnung nach F i g. 6 finden zwei Transformatoren 45 und 46 Verwendung, deren beide Sekundärwicklungen
in der dargestellten Weise die Gleichrichteranordnung 47 tragen.
F i g. 7 zeigt die Vereinigung eines einphasigen, tragbaren Schweißtransformators 36 mit einer Vollweggleichrichteranordnung
43 mit zueinander konzentrisch angeordneten Leitern mit verhältnismäßig großen Querschnitten, einem in üblicher Weise ausgebildeten,
beweglichen Leiter, der an den Mittelleiter der Gleichrichteranordnung und an den Mittelabgriff
48 der Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen ist. Der bewegliche Leiter führt zu einer
nicht gezeichneten, beweglichen Schweißzange. Diese Anordnung ermöglicht ein vibrationsfreies Schweißen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Widerstandsschweißeinrichtung mit einem verbundenen Gleichrichterdiodenkammeranordnung,
Gestell, einem Schweißelektrodenpaar, mit einem wobei der Gleichstromafischluß der Diodenanordvon
dem Gestell aufgenommenen Transformator, 5 nung mit der einen und der Mittelabgriff der Sekunder
eine mit einer Stromquelle verbundene Pri- därwicklung mit der anderen Schweißelektrode vermärwicklung
und eine Sekundärwicklung mit bunden sind.
Mittelabgriff und Anschlußklemmen an ihren Gleichstrombetriebene Widerstandsschweißeinrich-Enden
aufweist, sowie mit einer mit letzteren ver- tungen haben sich vor allem bei größeren Schweißbundenen
Gleichrichterdiodenkammeranordnung, io geschwindigkeiten zur Erzielung einer besonders
wobei der Gleichstromanschluß der Diodenanord- gleichmäßigen Schweißnaht als vorteilhaft erwiesen,
nung mit der einen und der Mittelabgriff der Dabei bereitet jedoch die Übertragung der erforder-Sekundärwicklung
mit der anderen Schweißelek- liehen hohen Ströme von 10 kA und mehr zu den
trode verbunden sind, dadurch gekenn- Schweißelektroden erhebliche Schwierigkeiten. Um
zeichnet, daß die Diodenanordnung einen 15 diesen Schwierigkeiten zu begegnen, sind bei einer
plattenförmigen, der Stromleitung sowie dem wechselstromgespeisten Gleichstromschweißmaschine
Temperaturausgleich und der Wärmeleitung und mit rotierenden Schweißelektroden die Schweißelek-
-ableitung-dienenden Mittelleiter (3; 27) aufweist, troden mit einem Gleichrichter und einem Gleichder
zwei Kammern trennt, deren äußere Wände richtertransformator zu einer starren, drehbar geaus
Leiterplatten (1,2; 21 bis 26) bestehen, wo- 20 lagerten Einheit verbunden. Dabei ist ein Ende jeder
bei jede Kammer mehrere parallelgeschaltete Di- Windung der Sekundärwicklung des Drehfeldtransoden
in einer Anordnung enthält, bei der ein formators mit einer Zuleitung zu einer Schweißelek-Stromfluß
von den äußeren Leiterplatten zu dem trode und das andere Ende über mindestens ein
Mittelleiter bzw., bei vertauschter Polung aller Di- Gleichrichterventil mit der Zuleitung zur anderen
öden, in umgekehrter Richtung auftritt. 25 Schweißelektrode verbunden. Bei dieser bekannten
2. Widerstandsschweißeinrichtung nach An- Gleichstromschweißmaschine sind der Drehfeldtransspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel- formator und Gleichrichterdioden gemeinsam in einer
leiter und äußere Leiterplatten auf gegenüber- Kammer installiert.
liegenden Seiten über die Diodenanordnung vor- Es ist ferner eine Einrichtung zum Gleichstromstehen,
daß die äußeren Leiterplatten unmittelbar 30 Widerstandsschweißen für Punktschweißmaschinen
an die Enden (13) der Sekundärwicklung des bekannt, bei der im Schweißmaschinengestell neben-Transformators
angeschlossen sind, wobei die einander drei Transformatoren angeordnet sind, deren
äußeren Leiterplatten den gleichen Abstand von- Sekundärwicklungen elektrisch mit in zwei Gruppen
einander haben wie die Wicklungsenden (13), und angeordneten Gleichrichtern verbunden sind. Die
daß die gesamte Diodenanordnung von den Wick- 35 Gleichrichter sind parallel geschaltet und mit einem
lungsenden getragen ist. jeweils gleichnamigen Pol zu einer Mittelschiene ge-
3. Widerstandsschweißeinrichtung nach An- führt, die mit einer Schweißelektrode verbunden ist.
Spruch 1 oder 2 mit einer mehrphasigen Strom- Die andere Schweißelektrode steht mit den jeweils
quelle und einem mehrphasigen Transformator, anderen Enden der Sekundärwicklungen in Verbindadurch
gekennzeichnet, daß außer der Strom- 40 dung. Bei dieser bekannten Widerstandsschweißeinquelle
die Diodenanordnung mehrphasig ausgebil- richtung ist die Diodenanordnung zusammen mit dem
det ist und nur einen plattenförmigen Mittelleiter Transformator als ein fester Maschinenbestandteil
für sämtliche Diodenpaäre aufweist, während je- ausgebildet. Die Kühlung erfolgt durch einseitig anweils
die äußeren mit dem zugehörigen Ende einer geordnete Gebläse.
entsprechenden Sekundärwicklung des Transfer- 45 Seitdem in Gleichrichteranordnungen zum Gleich-
mators verbundenen Leiterplatten der verschiede- richten hoher Ströme irt der Größenordnung von 10
nen Diodenpaare gegeneinander isoliert sind. bis 100 kA Halbleiterdioden, z. B. Siliciumdioden,
4. Widerstandsschweißeinrichtung nach einem verwendet werden, die bekanntlich sehr empfindlich
der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, gegen thermische oder strommäßige Überbelastungen
daß die die Dioden aufnehmenden Kammern mit 50 sind, besteht in besonderem Maße das Problem, bei
einer Flüssigkeit guter Wärmeleitfähigkeit und räumlich ausreichend kompakter Anordnung der
den Beanspruchungen genügender elektrischer benötigten Gleichrichterdioden eine ausreichende
.... Eigenschaften gefüllt oder von ihr durchströmt Wärmeabführung zu gewährleisten. Dieses Problem
und gegen die Atmosphäre abgedichtet sind. wurde in einem nicht vorveröffentlichten älteren Vor-
5. Widerstandsschweißeinrichtung nach einem 55 schlag des Erfinders bereits dadurch angegangen, daß
der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, die Dioden zwecks Kühlung, in einer Kammer zwidaß
der plattehförmige Innenleiter und/oder die sehen zwei Leiterplatten angeordnet wurden.
Außenleiterplatten der Diodenanordnung mit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Strömungskanälen (12) zur Führung eines Kühl- einer Widerstandsschweißeinrichtung der eingangs mittels ausgerüstet sind. 60 angegebenen Art die für die Stromversorgung erforderlichen Elemente so auszubilden, daß sie zusätzlich
Außenleiterplatten der Diodenanordnung mit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Strömungskanälen (12) zur Führung eines Kühl- einer Widerstandsschweißeinrichtung der eingangs mittels ausgerüstet sind. 60 angegebenen Art die für die Stromversorgung erforderlichen Elemente so auszubilden, daß sie zusätzlich
zum Temperaturausgleich und zur Wärmeabführung
beitragen und eine gedrängte Ausbildung der Gleich-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Widerstands- richteranordnung ermöglichen.
Schweißeinrichtung mit einem Gestell, einem Schweiß- 65 Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorelektrodenpaar,
mit einem von dem Gestell aufgenom- geschlagen, daß die Diodenanordnung einen plattenmenen
Transformator, der eine mit einer Strom- förmigen, der Stromleitung sowie dem Temperaturquelle
verbundene Primärwicklung und eine Sekun- ausgleich und der Wärmeleitung und -ableitung die-
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