DE1565158C3 - Schaltungsanordnung für ein elektrisches Widerstands-Kondensatorimpulsschweißgerät - Google Patents
Schaltungsanordnung für ein elektrisches Widerstands-KondensatorimpulsschweißgerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein elektrisches Widerstands-Kondensatorimpulsschweißgerät
mit einem die Dauer der Entladung des Schweißenergie-Speicherkondensators steuernden
Zeitgeber.
Schaltungsanordnungen dieser Art (US-PS 24 59 795) finden beim Kondensatorimpulsschweißen
Verwendung, bei dem zwei Metallteile in Kontakt mit einem Elektrodenpaar gebracht und durch einen durch
die miteinander zu verschweißenden Metallstücke von der einen Elektrode zur anderen Elektrode hindurchgeführten
elektrischen Energiestoß miteinander durch einen Schmelzvorgang an der Berührungsstelle verbunden
werden. Die Elektroden können dabei auf gleichen oder auf entgegengesetzten Seiten der Metallteile angeordnet
sein. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um Schweißgeräte, bei denen die Elektroden auf der gleichen
Seite der Werkstücke angeordnet sind, also um das sogenannte »Parallelfugenschweißen«.
Die verwendete Stromstärke und die auf die Elektrode ausgeübte Kraft muß entsprechend der Natur und
dem Gewicht des zu verschweißenden Metalls sorgfältig ausgewählt werden, wenn eine zufriedenstellende
Schweißverbindung erzielt werden soll. Bei vielen Herstellungsprozessen wechselt die Stärke der miteinander
zu verschweißenden Werkstücke von einer Schweißverbindung zur nächsten, so daß die das Schweißgerät
betätigende Bedienungsperson von Werkstück zu Werkstück die jeweilige Größe ermitteln und dementsprechend
zur Erzielung einer befriedigenden Schweißverbindung von Hand die aufzuwendende Schweißenergie
einstellen muß.
Durch die FR-PS 9 16 834 ist bereits eine Schaltungsanordnung
für ein elektrisches Widerstandsschweißgerät bekanntgeworden, bei der mittels einer mit dem
Schweißtransformator und den zu schweißenden Werkstücken gekoppelten Vorrichtung zum Abtasten
der Spannung an der Schweißstelle eine Zeitgeberschaltung in Abhängigkeit von der Änderung dieser
Spannung die Schweißzeit steuert. Der Kondensator wird dort von der Abtastvorrichtung geladen, wodurch
die Ladezeit bestimmt'wird. Die Stromquelle für den
Kondensator/ist Idabei die Abtastvorrichtung selbst.
Insbesondere.,bei kleinen Schweißleistungen führt die
Entnahme der erforderlichen Leistung aus dem
ίο Schweißkreis zu einer Verfälschung der Ladezeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung
zu schaffen, bei der die genannten Schwierigkeiten vermieden sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung
dadurch gelöst, daß der Zeitgeber einen diese Dauer bestimmenden Kondensator enthält und ein Verstärker
vorgesehen ist, der die Ladung dieses Kondensators aus einer Stromquelle mit konstanter Spannung in Abhängigkeit
von der Änderung des Widerstandes, des Stromes oder der Spannung an der Schweißstelle verzögert.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen den Zeitgeber
und die einstellbare Spannungsquelle eine durch Impulse vom Zeitgeber gesteuerte Torschaltung geschaltet
ist. Dabei kann vorgesehen sein, daß zwischen eine Abtastvorrichtung zur Messung des Widerstandes, des
Stromes oder der Spannung an der Schweißstelle und den Zeitgeber ein Impulsmodulationsverstärker zur
Steuerung der Dauer der vom Zeitgeber kommenden Impulse geschaltet ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zwei Blockdiagrammen und zwei Ausführungsbeispielen erläutert.
Im einzelnen zeigt
F i g. 1 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels,
F i g. 2 ein schematisches Schaltdiagramm der Vorrichtung
nach F i g. 1,
Fig.3 ein Blockdiagramm eines weiteren bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Erfindung, j Fig.4 eine Übersichtsdarstellung, die zeigt, wie die j
beiden F i g. 4A und 4B zusammengesetzt sind, und |
Fig.4A und 4B schematische Schaltdiagramme des
Ausführungsbeispiels nach F i g. 3.
Das Blockschaltbild in F i g. 1 zeigt eine einstellbare Spannungsquelle 10, die mit einem als Schweißkopf
dienenden Impulsumformer 12 verbunden ist, welcher Schweißenergie auf ein Elektrodenpaar 13 liefert, unter
dem zwei miteinander zu verschweißende Werkstücke 14 angeordnet sind. Der Impulsumformer kann von beliebiger
bekannter Bauart sein, beispielsweise entsprechend der US-PS 28 72 564.
Der von der einstellbaren Spannungsquelle 10 an den Impulsumformer gelieferte Energiebetrag wird durch
• eine Torschaltung 15 gesteuert, die ihrerseits während einer Zeitspanne durch einen Impulszeitgeber 16 gesteuert
wird. Ein Signal von den Schweißelektroden,
do welches anzeigt, ob der richtige Schweißdruck auf das
Werkstück ausgeübt wird, schaltet die Torschaltung und den Impulszeitgeber ein. Ein Signal von einem Impulsmodulationsverstärker
18 schaltet den Impulszeitgeber aus, wodurch die Torstufe gesperrt wird. Der Modulationsverstärker arbeitet in Abhängigkeit von
einer Abweichung des Stromes, der Spannung oder des Widerstandes von einem vorgegebenen Wert, welche
von einer Abtastvorrichtung 20 festgestellt wird. Das
durch den durch die Schweißelektroden auf das Werkstück ausgeübten Druck erzeugte Signal kann auf irgendeine
beliebige bekannte Weise erzeugt werden, beispielsweise mittels eines druckempfindlichen Schalters,
wie er in der US-PS 28 72 564 beschrieben ist.
Beim Betrieb der in F i g. 1 dargestellten Schweißschaltung wird die zur Lieferung eines Impulses mit
einer gewünschten Amplitudengröße auf die Schweißelektroden eingestellte einstellbare Spannungsquelle
durch die Torschaltung eingeschaltet. Das Werkstück ist unter den Elektroden angeordnet, die gegen das
Werkstück gedrückt werden, bis der in F i g. 1 nicht dargestellte druckempfindliche Schalter betätigt wird
und ein Signal liefert, welches die Torschaltung und den Impulszeitgeber einschaltet, der die Dauer des
Schweißimpulses in Übereinstimmung mit dem über dem Impulsmodulationsverstärker ankommenden Abtastsignal
steuert. Der durch die Elektroden fließende Strom, die an den Elektroden auftretende Potentialdifferenz
oder der zwischen den Elektroden auftretende Widerstand wird mittels der Abtastvorrichtung festgestellt,
welche das durch den Modulationsverstärker verstärkte Signal liefert, das auf den Impulszeitgeber zur
Erzielung der richtigen Schweißdauer gegeben wird. Dabei weist der die Dauer der Entladung des Schweißenergie-Speicherkondensators
steuernde Zeitgeber eine diese Dauer bestimmenden Kondensator 118 (F i g. 2) auf, dessen Aufladung durch den Impulsmodulationsverstärker
18 in Abhängigkeit von der durch die Abtastvorrichtung 20 ertasteten Größe an der
Schweißstelle verzögert wird. Dieses Merkmal, welches weiter unten noch im einzelnen erläutert wird, hat den
Vorteil, daß auch bei kleinen Schweißladungen keine Verfälschung der Ladezeit bewirkt werden kann, weil
nämlich die Entnahme der für die Aufladung des Kondensators erforderlichen Leistung nicht aus dem
Schweißkreis, also nicht aus der Abtastvorrichtung direkt, sondern über den Impulsmodulationsverstärker
aus einer unabhängigen konstanten Spannungsquelle erfolgt.
Je stärker das von dem Impulsmodulationsverstärker 18 gelieferte Signal ist, um so länger wird der Impulszeitgeber
16 eingeschaltet und um so größer ist der Betrag der Schweißenergie die an die Schweißelektroden
geliefert wird. Bei relativ großen Werkstücken, die einen geringeren Widerstand haben und langsamer erwärmen,
wird ein relativ großer Energiebetrag an die Elektroden geliefert. Wenn umgekehrt die Teile kleiner
sind, liefern sie einen größeren Widerstand, erhitzen rascher und verursachen dadurch ein schwächeres Signal,
das auf den Modulationsverstärker 18 gegeben wird, so daß der Impulszeitgeber 16 früher abschaltet und damit
eine kleinere Schweißenergiemenge liefert.
In der Schaltung nach F i g. 2 wird eine Primärwicklung 22 eines ersten Transformators 23 von einer üblichen
Wechselspannungsquelle 24 mit Energie versorgt. Eine Sekundärwicklung 26 des Transformators wird in
einer eingestellten verstellbaren Spannungsversorgungsstufe 28 über eine Vollweg-Gleichrichterbrücke
30 und einen Versorgungsstrom-Begrenzungswiderstand 31 mit der einen Seite eines Schweißenergie-Speicherkondensators
32 verbunden, dessen andere Seite geerdet ist. Der Speicherkondensator 32 ist so
geschaltet, daß er über ein Paar parallelgeschalteter Energiereguliertransistoren 34 und eine Primärwicklung
36 eines Schweißtransformators 37 entladen werden kann. Die Basen der Energiereguliertransistoren
sind über entsprechende Ausgleichswiderstände 38 mit dem Ausgang einer Treiberstufe 39 verbunden, die ein
Paar Treibertransistoren 40 aufweist. In der Treiberstufe sind zwischen den Basen und Emittern der Treiber-
- transistoren Widerstände 41 zur Verhinderung eines Nebenschlusses in Reihe geschaltet. Ein Widerstand 42
verbindet die Kollektoren der Transistoren der Treiberstufe mit der positiven Seite des Schweißenergie-Speicherkondensators
32. Die positive Seite des Schweißenergie-Speicherkondensators 32 ist außerdem
ίο über eine Treiberstufen-Trenndiode 44 und einen
Emitterwiderstand 46 mit dem Emitter eines Strombegrenzungstransistors 48 verbunden, dessen Kollektor
über einen Impulsformerkondensator 50 an Masse liegt. Der Kondensator 50 bewirkt eine leichte Abschrägung
auf der Vorderkante des von dem Speicherkondensator 32 gelieferten Impulses, um eine einheitlichere und zufriedenstellendere
Erhitzung der Werkstücke während des Schweißvorganges zu erzielen. Die Basis des
Strombegrenzungstransistors 48 ist über einen Vorwiderstand 52 an Masse und an die eine Seite einer
Zenerdiode 54 gelegt, deren andere Seite mit der Treiberstufen-Trenndiode 44 verbunden ist. Zu dem die Abschrägung
bewirkenden Kondensator 50 ist ein Paar von Ableitwiderständen 56 parallel geschaltet.
Das eine Ende eines Rheostaten 60 ist über einen Widerstand 62 mit den Emittern der Energiereguliertransistoren
38 verbunden. Ein auf dem Rheostat 60 gleitender verstellbarer Abgriff 58 liefert ein Signal, das
über einen Widerstand 64 auf die Basis eines Einstell-Steuerungstransistors 66 gelangt, dessen Kollektor mit
dem Kollektor des Strombegrenzungstransistors 48 verbunden ist. Der Emitter des Einstellsteuerungstransistors
66 ist über eine Zenerdiode 68 geerdet, welche eine Bezugsspannung für die verstellbare Energieversorgungsstufe
liefert. Der Abgriff 58 ist ebenfalls über einen Widerstand 70 geerdet. Der von der Primärwicklung
36 des Schweißtransformators 37 kommende Strom fließt über vier in Reihe geschaltete Dioden 72
und einen Schweißstrom-Abtastwiderstand 74 nach Erde. Eine vorübergehend wirksame Sperrdiode 76 ist
prallel zur Primärwicklung 36 des Schweißtransformators geschaltet. Die Dioden 72 bewirken eine vorspannung
in Sperrichtung der Energiereguliertransistoren 34, um den Leckstrom während des Abschaltabschnitts
einer jeden Periode zu vermindern.
Eine Sekundärwicklung 78 des Schweißtransformators 37 ist mit einem Paar von Schweißelektroden verbunden,
welche auf der gleichen Seite von zwei miteinander zu verschweißenden Werkstücken 79 angeordnet
sind. Ein normalerweise offener Schweißschalter 80 wird geschlossen, sobald der von den Elektroden ausgeübte
Druck einen für den Schweißvorgang ausreichenden Wert annimmt. Das Schließen des Schweißschalters
80 bewirkt eine Verbindung der Niederspannungs-Versorgungsleitung 82 über einen ersten Widerstand
83, einen zweiten Widerstand 84 und einen dritten Widerstand 85 mit Erde. Die auf der Leitung 82
liegende Spannung wird durch eine bekannte Niederspannungsversorgungsstufe S5A und einen Spannungsregler
85B genau konstant gehalten. Parallel zu dem Widerstand 84 liegt ein Kondensator 86. Ein Schließen
des Schweißschalters bewirkt einen negativen Impuls, der einen Impulsgeneratortransistor 87 mit einem pn-Übergang
triggert, dessen Basis 87.4 über einen Widerstand 88 geerdet ist. Eine Basis 87 ß des Transistors 87
ist zwischen den Widerständen 83 und 84 angeschlossen. Der Emitter 89 des Impulsgeneratortransistors 87
ist zwischen den Widerständen 90 und 91 angeschlos-
sen, die zwischen der Niederspannungsversorgungsleitung 82 und Erde in Reihe geschaltet sind. Der Emitter
des Triggerimpulsgenerators ist außerdem über einen Spannungsabfallwiderstand 92 und einen Kondensator
93 an Erde gelegt. Ein Triggerimpuls-Kopplungskondensator 94 überträgt einen negativen Impuls des Impulsgeneratortransistors
87 auf einen Torsteuerschalter 95, der normalerweise eine leitende Verbindung von
der Niederspannungsversorgungsleitung 82 über einen Anodenbelastungswiderstand 96 und einen Kathodenbelastungswiderstand
97 an Erde bewirkt. Der negative Impuls des Impulsgeneratortransistors bewirkt eine
Unterbrechung der leitenden Stellung des Steuerschalters und nimmt dabei die Basisteuerspannung weg, die
über einen Strombegrenzungswiderstand 98 der Torschaltung von dem normalerweise leitenden Tortransistor
100 geliefert wird, dessen Kollektor über einen Widerstand 101 mit der Basis des ersten Treiberstufentransistors
40 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 100 ist geerdet. Die Wegnahme der Basissteuerspannung
von dem Tortransistor, wenn der Torsteuerschalter nicht mehr leitet, bewirkt, daß die Treiberstufentransistoren
die Energiereguliertransistoren in einen leitenden Zustand versetzen und damit den Schweißimpuls
durch die Schweißtranformator-Primärwicklung einleiten. Die Spannung dieses Impulses wird durch die
Stellung des verstellbaren Abgriffs 58 am Rheostat 60 bestimmt. Ein Vorwiderstand 102 ist zwischen die
Niederspannungsversorgungsleitung 82 und die Zenerdiode 68 gelegt.
Die Stärke des durch die Primärwicklung des Schweißtransformators fließenden Stromes hängt von
dem zwischen den Schweißelektroden angeordneten Material ab. Die Größe dieses Stromes wird am Widerstand
74 zum Erzeugen eines Signals abgefühlt, das über einen Modulationssteuerwiderstand 104 auf Erde
geleitet wird. Ein beweglicher Abgriff 105 an dem Modulationssteuerwiderstand liefert ein einstellbares Signal
über einen Rückkopplungswiderstand 106 auf dem Emitter eines normalerweise leitenden Modulations-Verstärkertransistors
108, dessen Kollektor mit der Basis eines Ladetransistors 110 und einem Belastungswiderstand 111 verbunden ist. Die Basis des Modulationsverstärkertransistors
108 ist zwischen den Vorwiderständen 112 und 113 angeschlossen, die zwischen
der Niederspannungsversorgungsleitung und Erde in Reihe geschaltet sind. Zwischen dem Widerstand 113
und Erde ist ein Paar von hintereinandergeschalteten Dioden tt3A gelegt, die zur Temperaturkompensation
dienen. Der Emitter des Moduiationsverstärkertransistors ist außerdem über einen Widerstand 114 und
einen Kondensator 115 mit dem Torsteuerschalter 95 verbunden. Der Kondensator 115 sperrt zeitweilig den
Modulationsverstärkertransistor, wenn der Torsteuerschalter 95 durch das von dem Schweißschalter kornmende
Signal abgeschaltet ist. Der Emitter des Ladetransistors 110 ist über einen Belastungswiderstand 116
mit dem Torsteuerschalter 95 verbunden, und der Kollektor des Ladetransistors ist über einen Zeitgeberkondensator
118 geerdet. Ein Impulszeitbegrenzungswiderstand 120 ist zwischen den Kollektor des Ladetransistors
110 und den Torsteuerschalter 95 gelegt. Ein veränderlicher Widerstand 122 zum Einstellen der Abgleichzeil
ist in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand 124 und einer ersten Basis 125 eines Zeitimpulsgcneratortransistors
126 mit einem pn-übergang geschaltet. Ein Strombegrenzungswiderstand 128 verbindet
eine zweite Basis des Zcitimpulsgcneratortransistors
mit Erde. Eine Diode 130 ist mit ihrer Anode mit dem erdfernen Ende des Widerstandes 128 und ihre
Kathode ist mit dem Torsteuerschalter 95 verbunden.
Beim Betrieb der in F i g. 2 dargestellten Schaltung
liefert der Impulsgeneratortransistor 87 nach dem Schließen des Schweißschalters 80 einen negativen Impuls
über den Kopplungskondensator 94 auf den Torsteuerschalter 95, der dadurch gesperrt wird. Dies bewirkt
einen negativen Impuls zum Abschalten des normalerweise leitenden Tortransistors, welcher die Treibertranistoren
40 zum Einschalten der Energiereguliertransistoren 34 aktiviert, die einen Schweißimpuls auf
die Primärwicklung des Schweißtransformators liefert. Die Stärke des durch die Primärwicklung fließenden
Stromes ist proportional der Leitfähigkeit, d. h. der Größe des zu verschweißenden Werkstückes, und erzeugt
ein entsprechendes Signal an dem Stromabtastwiderstand 74. Dieses Signal wird durch den Modulationssteurwiderstand
104 in Abhängigkeit von der Stellung des Abgriffs 105 gedämpft. Dieses Signal wird als
negatives Rückkopplungssignal auf den Emitter des Modulationsverstärkertransistors 108 gegeben, der
seinerseits durch eine Veränderung der Vorspannung an der Basis des normalerweise leitenden Ladetransistors
110 die Zeit bestimmt, die zum Laden des Zeitgeberkondensators 118 benötigt wird. Wenn kein Signal
vom Stromabtastwiderstand 74 auftritt, ist der Ladetransistor 110 leitend. Der Zeitgeberkondensator 118
erreicht über den Transistor 110 rasch seine volle Ladung. Je größer das von dem Stromabtastwiderstand
kommende Signal ist, um so kleiner wird die Leitfähigkeit des Ladetransistors und um so länger wird die Zeit
zum Laden des Zeitgeberkondensators 118. Wenn der Kondensator 118 ausreichend aufgeladen ist, wird er
durch den Impulsgeneratortransistor 126 voll entladen und liefert einen positiven Impuls durch die Diode 130,
der den Torsteuerschalter 95 wieder leitend macht und die am Widerstand 96 liegende Spannung ausreichend
absenkt, um ein Leitendwerden des Ladetransistors 110
zu verhindern, so daß der Zeitgeberkondensator 118 entladen bleibt. Die Entladung des Kondensators 118
liefert einen positiven Impuls auf den Torsteuerschalter 95, der dann leitend wird und einen positiven Impuls
auf den Transistor 110 liefert, der ihn wieder leitend macht und den Schweißimpuls beendet. Je größer also
das Signal von dem Stromabtastwiderstand ist, um so mehr Energie wird mit dem Schweißimpuls geliefert.
Die Impulsausgangsspannung wird durch die Einstellung des Abgriffs 58 am Rheostaten 60 so eingestellt,
daß eine Anfangsspannung des Schweißimpulses geliefert wird, die eine ausreichende Schweißwirkung bei
Werkstücken erzeugt, die in der Nähe der oberen Grenze der Größenordnung der Werkstücke liegt, die
verschweißt werden sollen. Der Abgriff 105 wird in seine Maximalstellung gebracht und von dort aus so einreguliert,
daß eine zufriedenstellende Verschweißung automatisch bei einer Änderung der Werkstückgröße
innerhalb des vorgesehenen Bereichs erzielt wird. Gewöhnlich lassen sich die richtigen Einstellungen für die
Abgriffe 58 und 105 mit wenigen Versuchsschweißungen ermitteln. Eine Vorspannungswicklung 132 um den
Kern des Schweißtransformators 37 herum wird mit einem Vorspannstrom von der Niederspannungsversorgungsstufe
über einen Widerstand 134 versorgt, der den Kern in eine Betriebsstcllung führt, in welcher
während der Lieferung des Schweißimpulses eine Sättigung des Kerns verhindert wird, und die eine gute Impulssteuerung
mit einem relativ kleinen Transformator
erlaubt. Eine Schaltung mit Schaltorganen mit den in F i g. 2 angegebenen Werten liefert automatisch zufriedenstellende
Verschweißungen in einem relativ breiten Größenbereich für die Werkstücke, ohne daß eine
Handeinstellung erforderlich wird.
In dem Blockschaltdiagramm der F i g. 3 ist ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß
ausgebildeten Schweißvorrichtung dargestellt. Die Schaltung unterscheidet sich von derjenigen der
F i g. 1 nur dadurch, daß verschiedene zusätzliche Schaltungsteile in die Schaltung eingeschlossen sind.
Insbesondere sind gegenüber der F i g. 1 ein Rechteckwellengenerator 136 und ein Zerhacker 138 in der aus
F i g. 3 ersichtlichen Anordnung zusätzlich vorgesehen, so daß eine eingestellte verstellbare Spannungsquelle
140 über den Zerhacker 138 mit einem Impulsumformer 142 verbunden ist. Die Frequenz des Zerhackers
wird durch den Rechteckwellengenerator gesteuert. In allen anderen Punkten gleicht der Schaltung nach
Fig.3 derjenigen nach Fig. 1. Der einstellbare Versorgungsteil,
der den Schweißenergie-Speicherkondensator und die Spannungsquelle aufweist, ist so geschaltet,
daß das Ausgangssignal auf den Zerhacker 138 übertragen wird. Der Ausgang des Zerhackers ist mit
dem Umformer 142 verbunden. Wie im einzelnen in Verbindung mit den F i g. 4A und 4B erläutert wird, erlaubt
der geänderte Schaltungsaufbau nach F i g. 3 gewisse Modifikationen im Umformer 142. Der Impulsumformer
142 ist mit den Schweißelektroden 144 und mit einer Abtaststufe 146 zur Feststellung von Widerstandsänderungen
versehen. Auch hier kann die Abtaststufe 146 entweder eine auf die Spannung, den
Strom oder den Widerstand ansprechende Vorrichtung sein. Das Ausgangssignal der Abfühlstufe 146 wird auf
einen Impulsmodulationsverstärker 148 gegeben, der mit einer Torstufe 150 und einem Impulszeitgeber 152
verbunden ist. Die Torstufe ist außerdem mit der einstellbaren Spannungsquelle 140 und mit dem Impulszeitgeber
verbunden. Die Schaltung wird durch eine Verbindung von dem Impulszeitgeber zur Torstufe vervollständigt.
Die in den F i g. 4A und 4B dargestellte schematische Schaltung ähnelt derjenigen nach F i g. 2 mit der Ausnahme,
daß ein Spannungsregler 1545 mit dem Eingang des Zerhackers 138 verbunden ist. Der Zerhacker
wird mittels eines Rechteckwellengenerators 156 betrieben, der aus einem Transformator 158 mit einer
rechteckigen Hysteresisschleife oder einem sättigbaren Kern, aus einem Transistorpaar 160 und 162, einem
Paar Vorwiderständen 164 und 166, einem Spannungsabfallwiderstand 168 und einer Begrenzungsdiode 170
besteht. Der Rechteckwellentransformator 158 ist mit einem Paar Primärwicklungen 172 und 174 und einer
Sekundärwicklung 176 versehen. In der Schweißschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Generator
frei betrieben. Er arbeitet folgendermaßen: Angenommen, der Transistor 160 ist leitend, dann baut sich
die Spannung an der Wicklung 174 bis zu dem Punkt auf, in welchem der Kern des Transformators 158 seinen
Sättigungspunkt erreicht. Die Sättigung bewirkt, daß der Transformator einen scharfen Impedanzwechsel
an beiden Transistoren bildet, wodurch der Transistor 162 zu leiten beginnt, und gleichzeitig der leitende
Zustand des Transistors 160 beendet wird. Wenn der Kern zum nächstenmal gesättigt wird, wechselt der Zustand
der Transistoren wieder. Der Generator führt dieses Wechselspiel so lange fort, wie Energie auf die
Eingangsleitung 159 geliefert wird. Die Schwingungsfrequenz des Generators wird durch die magnetischen
Eigenschaften des Transformators 158 und die Anzahl der Windungen der Primärwicklung bestimmt. Die Generatorfrequenz
beträgt vorzugsweise 1000 Hz.
Die Sekundärwicklung 176 des Transformators 158 ist mit dem Zerhacker 138 über zu den Basiselektroden
eines Transistorenpaars 180 und 182 führenden Verbindungsleitungen verbunden. Der Zerhacker weist außerdem
ein Paar Vorwiderstände 184 und 186 auf. Der Zerhackerausgang ist mit einem Transformator 188
verbunden, dessen Wicklung 192 mit den Schweißelektroden 190 verbunden ist. Das Eingangssignale für den
Zerhacker wird über die Verbindungsleitungen 194 und 196 von einer eingestellten Spannungsversorgungsquel-Ie
198 zu den Emittern der Transistoren 180, 182 bzw. zu dem Mittelabgriff 200 des Transformators 188 geliefert.
Im Betrieb wird die Frequenz des Zerhackers durch den Rechteckwellengenerator bestimmt. Wenn
der Schweißenergie-Speicherkondensator 202 entladen ist, wird die gespeicherte Energie mit Hilfe des Zerhakkers
ausgegliedert. Der Kern des Transformators 188 wird abwechselnd in seinen positiven und seinen negativen
Sättigungsbereich gebracht in gleichem Maße, wie ihm die Energie durch den abwechselnden Betrieb
der Transistoren 180 und 182 übertragen wird.
Bei einer Schaltungsgestaltung gemäß Fig. 4 braucht der Transformator 188 kein Impulsgenerator
zu sein, d. h. ein Transformator vom Gleichstromtyp mit einer einzigen Polarität. Es kann auch ein üblicher
Transformator verwendet werden, da die Schaltung einen weitaus wirkungsvolleren Gebrauch des Transformators
erlaubt, indem das magnetische Material des Transformators abwechselnd sowohl nach seiner positiven
als auch nach seiner negativen Sättigungsgrenze hin betrieben wird. Bei Impulstransformatoren wird das
magnetische Material nur in einer Richtung betrieben, was dazu führt, daß der Transformator eine permanente
Einstellung einnimmt, die jedesmal, wenn ein Impuls zu den Schweißelektroden übertragen wird, überwunden
werden muß. Dies bedeutet, daß der Impulstransformator relativ groß sein muß, um eine ausreichende
Magnetflußkapazität zu haben, die es ihm erlaubt, auf eine unipolare Erregung anzusprechen. Da nun der
Transformator einer bipolaren Erregung ausgesetzt ist, nimmt der Kern keine permanente Magnetisierung an,
und die Magnetflußkapazität des magnetischen Materials des Transformators braucht nicht so groß zu sein.
Dies bedeutet, daß die Größe des Metallkerns vermindert und außerdem auch die Kupfermenge in den
Wicklungen verringert werden kann. Verglichen mit der Größe des Impulstransformators, wie er in der
Schaltung nach F i g. 2 verwendet ist, beträgt die Größe des Transformators bei der Schaltung nach F i g. 4
ungefähr ein Achtel derselben. Außer der Verwendung eines kleineren Schweißtransformators bringt der
Schaltungsaufbau nach F i g. 4 den Vorteil einer größeren Schweißimpulsdauer infolge der wechselnden Charakteristik
des Eingangssignals, das eine Transformatorsättigung verhindert, sowie den Vorteil von Wicklungen
mit geringerer Impedanz, welche die Regulierung der Ausgangsspannung verbessern.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
509 513/14
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung für ein elektrisches Widerstands-Kondensatorimpulsschweißgerät mit
einem die Dauer der Entladung des Schweißenergie-Speicherkondensators steuernden Zeitgeber,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber einen diese Dauer bestimmenden Kondensator
(118) enthält und ein Verstärker (18, 148) vorgesehen ist, der die Ladung dieses Kondensators aus
einer Stromquelle mit konstanter Spannung in Abhängigkeit von der Änderung des Widerstandes, des
Stromes oder der Spannung an der Schweißstelle verzögert. *
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zeitgeber
(16, 152) und die einstellbare Spannungsquelle (10, 140) eine durch Impulse vom Zeitgeber gesteuerte
Torschaltung (15,150) geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen eine Abtastvorrichtung
zur Messung des Widerstandes, des Stromes oder der Spannung an der Schweißstelle
(20, 146) und den Zeitgeber (16, 152) ein Impulsmodulationsverstärker
(18, 148) zur Steuerung der Dauer der vom Zeitgeber kommenden Impulse geschaltet
ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US38990164A | 1964-08-17 | 1964-08-17 | |
US47801265A | 1965-07-16 | 1965-07-16 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1565158A1 DE1565158A1 (de) | 1970-05-21 |
DE1565158B2 DE1565158B2 (de) | 1975-03-27 |
DE1565158C3 true DE1565158C3 (de) | 1975-10-30 |
Family
ID=27012898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19651565158 Expired DE1565158C3 (de) | 1964-08-17 | 1965-08-14 | Schaltungsanordnung für ein elektrisches Widerstands-Kondensatorimpulsschweißgerät |
Country Status (3)
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Families Citing this family (3)
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GB2301495A (en) * | 1995-04-05 | 1996-12-04 | Countertone Limited | Power supply for electrical welding apparatus |
-
1965
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- 1965-08-17 CH CH1155165A patent/CH441538A/de unknown
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |