DE1565357B1

DE1565357B1 - Vorrichtung zum elektrischen schweissen

Info

Publication number: DE1565357B1
Application number: DE19651565357
Authority: DE
Inventors: Swengel Robert Charles
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1965-02-10
Filing date: 1965-02-10
Publication date: 1972-02-03

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrischen Schweißen mit einem durch Schließen eines Leistungsschalters an zwei Schweißelektroden anschließbaren Leistungskreis, mit einem Hilfsleistungskreis, der einen relativ energiearmen Lichtbogen zündet, nachdem die Elektroden voneinander getrennt worden sind, und mit einem Steuerkreis zum Schließen des Leistungsschalters und zum dadurch erfolgenden Auslösen eines energiereichen Schweißlichtbogens nach dem Zünden des relativ energiearmen Lichtbogens: Das am weitesten verbreitete Verfahren zum Zünden eines Lichtbogens zwischen zwei Schweißelektroden besteht darin, daß die beiden Elektroden direkt miteinander kurzgeschlossen werden, so daß der starke Strom dazu führt, daß eine oder beide Elektroden an ihrem Ende verdampfen und ein Lichtbogenplasma erzeugt wird. Dies führt jedoch häufig zu einer Berührungsschweißung, so daß der Lichtbogen gelöscht wird und der Stromquelle sehr starke Ströme entnommen werden. Die Verbindung muß dann getrennt werden, und die Erzeugung eines Lichtbogenplasmas muß wiederholt werden. Ferner ist nachteilig, daß zum Zünden des Lichtbogens sehr starke Ströme erforderlich sind, und daß unter bestimmten Umständen die Enden der miteinander zu verbindenden Metallteile durch die starken Ströme beschädigt werden.
Ferner sind automatische Vorrichtungen zum Zünden eines Bogens zwischen Schweißelektroden bekannt (deutsche Patentschrift 963 363), die den eingangs genannten Vorrichtungen entsprechen und bei denen der Zündvorgang z. B. durch manuelles Schließen eines elektrischen Schalters zu einem Zeitpunkt eingeleitet wird, zu dem die Elektroden in Berührung miteinander stehen. Daraufhin fließt zunächst ein durch einen Widerstand oder eine Induktivität begrenzter geringer Strom zwischen den Elektroden. Darauf werden die Elektroden automatisch durch ein Solenoid voneinander getrennt, und es wird ein zunächst energiearmer Lichtbogen gezündet. Der Begrenzungswiderstand wird dann automatisch kurzgeschlossen, so daß der gesamte Strom zwischen den Elektroden fließen kann und der endgültige Schweißlichtbogen hoher Intensität entsteht. Die zeitliche Aufeinanderfolge der vorstehend beschriebenen Vorgänge wird mittels Verzögerungsrelais gesteuert. Derartige Vorrichtungen sind jedoch für elektrisches Handschweißen wenig geeignet; da nämlich der automatisch ablaufende Zündvorgang bereits eingeleitet wird, wenn sich die Elektroden noch in Berührung miteinander befinden, ist die Bedienungsperson von diesem Zeitpunkt an genötigt, innerhalb eines genau begrenzten Zeitintervalls die Schweißelektroden voneinander zu trennen, da sonst die Gefahr besteht, daß die Elektrode ausbrennt, mit dem Werkstück verschweißt oder die Stromquelle auf Grund des Kurzschlusses überlastet wird.
Diese bekannten Vorrichtungen sind daher hinsichtlich des automatisch ablaufenden Zündvorganges für Handschweißgeräte zu wenig flexibel.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Zündung des Schweißlichtbogens in einer auch für das Handschweißen geeigneten flexiblen Weise erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steuerkreis einen Impulsgeber aufweist, der so geschaltet ist, daß er auf Grund der Trennung der beiden Schweißelektroden voneinander einen das Schließen des Leistungsschalters bewirkenden Steuerimpuls an den Leistungsschalter abgibt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber aus einem induktiven Schaltelement besteht, das über eine Gleichstromquelle des Hilfsleistungskreises parallel zu den beiden Schweißelektroden geschaltet ist und mit einer Steuerelektrode des Leistungsschalters verbunden ist, so daß das bei Berührung der Schweißelektroden in dem induktiven Schaltelement aufgebaute Magnetfeld auf eine Trennung der Schweißelektroden voneinander hin zusammenbricht und ein Steuerimpuls an die genannte Steuerelektrode abgegeben wird. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung ist der Impulsgeber in vorteilhaft einfacher und billiger Weise ausgebildet.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das induktive Schaltelement als Transformator ausgebildet ist, dessen Primärwindung in Serie mit der Gleichstromquelle des Hilfsleistungskreises und mit einem Gleichrichter parallel zu den beiden Schweißelektroden geschaltet ist und dessen Sekundärwindung mit der Steuerelektrode des Leistungsschalters verbunden ist, und daß der Gleichrichter so gepolt ist, daß auf das Schließen des Leistungsschalters hin der Steuerkreis von dem Leistungskreis getrennt wird. Bei dieser Weiterbildung wird einer schädlichen Überlastung des Steuerkreises durch Rückwirkung des Leistungskreises vorgebeugt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke des Schlagstumpfschweißens eine Spule eines Elektromagneten in Serie mit dem Leistungskreis geschaltet ist und der Elektromagnet geeignet ist, die beiden Schweißelektroden beim Schließen des Leistungsschalters gegeneinander zu schlagen. Diese Weiterbildung ist deswegen vorteilhaft, weil der Leistungskreis nur dann stromführend ist, wenn die Schweißelektroden bereits voneinander getrennt sind, so daß eine vorzeitige Aktivierung des Elektromagneten ausgeschlossen ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der schematischen Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt F i g. 1 eine Anordnung zum Anschweißen eines elektrischen Leiters an einen Anschlußteil, F i g. 2 eine Schlagstumpfschweißanordnung zum Verbinden von zwei elektrischen Leitern und .
Fig. 3 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Zündeinrichtung.
Gemäß F i g. 1 ist in einem elektrischen Anschlußteil 1 ein elektrischer Leiter 2 angeordnet. Der elektrische Anschlußteil 1 und eine Schweißelektrode 4 sind mit einer Zündeinrichtung 3 verbunden. Wenn man den Anschlußteil 1 und die Elektrode 4 miteinander in Berührung bringt und wieder voneinander trennt, wird zwischen den beiden Teilen ein Lichtbogen gezündet und aufrechterhalten, so daß die Enden dieser Teile schmelzen und der elektrische Leiter 2 mit dem außen angeordneten Anschlußteil 1 verbunden wird.
F i g. 2 zeigt eine Schlagstumpfschweißanordnung zum Verbinden von zwei Leiterenden 5 und 7. Die beiden Leiter 5 und 7 sind als Elektroden mit einer Zündeinrichtung 3 verbunden. Wie nachstehend genauer beschrieben ist, liefert die Zündeinrichtung 3 nur Strom, wenn die beiden Elektroden 5 und 7 miteinander in Berührung gebracht und wieder voneinander getrennt worden sind. Mit der Zündeinrichtung 3 ist eine Spule 6 eines Elektromagneten in Reihe geschaltet. Durch diese Spule fließt Strom, wenn den beiden Elektroden 5 und 7 Leistung zugeführt wird. Bei einem Stromfluß durch die Spule 6 zieht ein Magnetsystem 9 einen Anker 10 an, so daß die von einer Klemmvorrichtung 8 festgehaltene Elektrode 7 nach links bewegt wird. Wenn die Enden der beiden Elektroden 5 und 7 daher durch die Wirkung des Lichtbogens geschmolzen sind, werden die beiden Teile miteinander durch die Wirkung des Schlages verbunden, der durch die Bewegung des Ankers 10 erzeugt wird.
F i g. 3 zeigt nun ein Schaltschema der Zündeinrichtung 3, die in den Anordnungen nach den F i g. 1 und 2 verwendet wird. Die Zündeinrichtung besitzt einen Leistungskreis mit einer Gleichstromquelle 11, der ein Speicherkondensator parallelgeschaltet ist, und mit einem steuerbaren Siliciumgleichrichter 21 zum Anlegen der Gleichspannung an zwei Elektroden 14. Der steuerbare Siliciumgleichrichter 21 hat eine Steuerelektrode 13, die durch einen Steuerkreis gesteuert wird, der eine Hilfsgleichstromquelle 16, einen Transformator 18 und einen Gleichrichter 19 besitzt. Der Steuerkreis kann durch einen manuell betätigbaren Schalter 15 ausgeschaltet werden.
Der steuerbare Siliciumgleichrichter 21 ist zunächst nichtleitend. Wenn die beiden Elektroden 14 einander berühren, fließt Gleichstrom durch eine Primärwicklung 17 des Transformators 18, den Gleichrichter 19 und die Elektroden 14. In dem Kern des Transformators 18 wird ein Magnetfeld erzeugt. Wenn die Elektroden 14 voneinander getrennt werden, wird der Gleichstrom in dem Steuerkreis unterbrochen und infolge des Zusammenbruchs des in dem Kern des Transformators 18 erzeugten Magnetfeldes in der Sekundärwicklung 20 des Transformators eine Hochspannung induziert, so daß zwischen den Elektroden 14 ein"' relativ energiearmer Lichtbogen gezündet wird. Die induzierte Spannung hat eine solche Polarität, daß der steuerbare Siliciumgleichrichter 21 unter der Wirkung seiner Steuerelektrode 13 leitfähig und daher die Stromquelle 11 direkt an die beiden Elektroden 14 angelegt wird. Der zunächst zwischen den beiden Elektroden 14 erzeugte Lichtbogen genügt zur Bildung eines Plasmas, welches den zwischen den Elektroden fließenden, starken Leistungsstrom leitet.
Der Gleichrichter 19 ist so gepolt, daß im leitfähigen Zustand des steuerbaren Siliciumgleichrichters 21 der Steuerkreis von dem Leistungskreis getrennt ist, um eine Beschädigung des Steuerkreises zu verhindern.
Anstelle des steuerbaren Siliciumgleichrichters 21 kann jeder geeignete mechanische oder elektronische Schalter verwendet werden, wobei jedoch elektronische Schalter wegen ihrer Trägheitsarmut im allgemeinen vorzuziehen sein werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum elektrischen Schweißen mit einem durch Schließen eines Leistungsschalters an zwei Schweißelektroden anschließbaren Leistungskreis, mit einem Hilfsleistungskreis, der einen relativ energiearmen Lichtbogen zündet, nachdem die Elektroden voneinander getrennt worden sind, und mit einem Steuerkreis zum Schließen des Leistungsschalters und zum dadurch erfolgenden Auslösen eines energiereichen Schweißlichtbogens nach dem Zünden des relativ energiearmen Lichtbogens, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Steuerkreis einen Impulsgeber (18) aufweist, der so geschaltet ist, daß er auf Grund der Trennung der beiden Schweißelektroden (14) voneinander einen das Schließen des Leistungsschalters (21) bewirkenden Steuerimpuls an den Leistungsschalter (21) abgibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (18) aus einem induktiven Schaltelement besteht, das über eine Gleichstromquelle (16) des Hilfsleistungskreises parallel zu den beiden Schweißelektroden (14) geschaltet ist und mit einer Steuerelektrode (13) des Leistungsschalters (21) verbunden ist, so daß das bei Berührung der Schweißelektroden (14) in dem induktiven Schaltelement aufgebaute Magnetfeld auf eine Trennung der Schweißelektroden (14) voneinander hin zusammenbricht und ein Steuerimpuls an die genannte Steuerelektrode (13) abgegeben wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das induktive Schaltelement als Transformator (18) ausgebildet ist, dessen Primärwindung (17) in Serie mit der Gleichstromquelle (16) des Hilfsleistungskreises und mit einem Gleichrichter (19) parallel zu den beiden Schweißelektroden (14) geschaltet ist und dessen Sekundärwindung (20) mit der Steuerelektrode (13) des Leistungsschalters (21) verbunden ist, und daß der Gleichrichter (19) so gepolt ist, daß auf das Schließen des Leistungsschalters (21) hin der Steuerkreis von dem Leistungskreis getrennt wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke des Schlagstumpfschweißens eine Spule (6) eines Elektromagneten (9, 10) in Serie mit dem Leistungskreis geschaltet ist und der Elektromagnet (9, 10) geeignet ist, die beiden Schweißelektroden (5; 7) beim Schließen des Leistungsschalters (21) gegeneinander zu schlagen.