DE2837450C3

DE2837450C3 - Method and circuit arrangement for controlling a stud welding device

Info

Publication number: DE2837450C3
Application number: DE2837450A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: HEINZ SOYER-BOLZENSCHWEISSTECHNIK 8034 GERMERING DE
Current assignee: HEINZ SOYER-BOLZENSCHWEISSTECHNIK 8034 GERMERING DE
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1982-01-07
Also published as: FR2434676A1; IT7925312A0; DE2837450A1; DE2837450B2; GB2031236A; IT1122516B; CH642292A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Steuern einer keinen Haltemagneten aufweisenden Bolzenschweißpistole gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method and a circuit arrangement for controlling a holding magnet having stud welding gun according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-AS 15 40 866 ist ein Verfahren zum Steuern einer Bolzenschweißpistole mit einer Kondensatorbatterie und einem Schweißthyristor zum Schweißen mit Hubzündung bekannt, wobei an den Schweißthyristor nach dem Betätigen eines Auslöseschalters i:\ der Pistole, von einer Steuerelektrode zeitverzögert, ein Zündimpuls abgegeben wird.DE-AS 15 40 866 discloses a method for controlling a stud welding gun with a capacitor battery and a welding thyristor for drawn arc welding known to the welding thyristor after actuating a trigger switch i: \ of the gun, delayed by a control electrode Ignition pulse is delivered.

Bei den herkömmlichen Bolzenschweißpistolen wird zwischen dem Steuergerät und der Schweißpistole außer dem eigentlichen Schweißkabel noch ein zusätzliches Steuerkabel benötigt, über das der Zündbefehl übertragen wird. Hierbei wird der Schweißthyristor entweder unmittelbar nach Betätigen einer Auslösetaste an der Schweißpistole gezündet oder aber die Zündung wird vorbereitet und erfolgt nach Auftreffen des Schweißelements vorzugsweise eines Schweißbolzens, auf das Grundmetall, welches das Werkstück ist, auf das ein Schweißbolzen aufzuschweißen ist.With conventional stud welding guns, there is a position between the control unit and the welding gun In addition to the actual welding cable, an additional control cable is required via which the ignition command is transmitted. In this case, the welding thyristor is either activated immediately after a release button has been pressed ignited at the welding gun or the ignition is prepared and takes place after the Welding element, preferably a welding stud, on the base metal, which is the workpiece, on the a welding stud is to be welded on.

Trotz der verschiedenartigsten Ausführungsformen weisen die Bolzenschweißgeräte im wesentlichen ähnliche Zünd- und Ladebedingungen auf. Hierbei wird die bei dieser Art von Bolzenschweißgeräten im ellgemeinen vorgesehene Kondensatorbatterie auf einen voreingestellten Wert aufgeladen. Dann werden die miteinander verbundenen Füße der Bolzenschweiß·' pistole auf das Grundmetall aufgesetzt, mit dem das Massekabel verbunden ist bzw, an dem es angebracht ist. Das eigentliche Schweißelement, vorzugsweise der Schweißbolzen, hat zu diesem Zeitpunkt noch keinen Kontakt mit dem Grundmetall. Erst jetzt wird der Auslöseschalter und damit der Zündschalter betätigt und damit die für einen Schweißvorgang erforderliche Energie zugeführt. Um den vorstehend erwähnten Ladebedingungen zu genügen, wird die Kondensatorbatterie so lange geladen, bis sie den vorher eingestellten Wert erreicht. Ferner ist die Pistole von dem Schweißelement und damit auch von dem Werkstück abgezogen. Ferner muß bei der Verwendung von Bolzenschweißpistolen noch gewissen Sicherheitsbestimmungen genügt sein.Despite the most varied of embodiments, the stud welding devices essentially have similar ignition and charging conditions. In this case, the in this type of stud welding device in Generally provided capacitor battery is charged to a preset value. Then will the interconnected feet of stud welding ' gun placed on the base metal to which the earth cable is connected or to which it is attached is. The actual welding element, preferably the welding stud, does not have any at this point in time Contact with the base metal. Only now is the trigger switch, and thus the ignition switch, actuated and thus the energy required for a welding process is supplied. To the aforementioned Sufficient charging conditions, the capacitor battery is charged until it reaches the previously set value reached. Furthermore, the gun is from the welding element and thus also from the Workpiece withdrawn. Furthermore, certain safety regulations must be met when using stud welding guns be enough.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein \ erfahren und eine Schaltungsanordnung zum Steuern einer Bolzenschweißpistole zu schaffen, bei weichen die Zünd- und Ladebedingungen ohne ein zusätzliches Steuerkabel aufrechterhalten werden und bei einer minimalen Störanfälligkeit eine einwandfreie Betriebssicherheit erreicht ist Gemäß der Erfindung ist dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 2 erreicht.The object of the invention is therefore to provide a circuit arrangement and a circuit arrangement for controlling a stud welding gun to create the ignition and charging conditions without an additional control cable are maintained and with a minimal susceptibility to failure a perfect operational safety According to the invention this is achieved by the features in the characterizing part of claims 1 and reached 2.

Da sich mit dem Verfahren und der Schaltungsanordnung nach der Erfindung die Zünd- und Ladebedingungen eines Bolzenschweißgeräts auch ohne ein Steuerkabel zwischen dem Steuergerät und der Bolzenschweißpistole aufrechterhalten lassen, ist dadurch für den Benutzer und Anwender einer solchen Bolzenschweißpistole, bei welcher kein Steuerkabel mehr erforderlich ist, eine bessere Handlichkeit gegeben;cbendrein ist die Störanfälligkeit des Geräts erheblich geringer. Voraussetzung für den Steuerkabellosen Betrieb ist jedoch, daß die Schweißpistole keinen Haltemagnet aufweist und mit ihr eine sogenannte Spalt-Schweißung durchgeführt wird.Since with the method and the circuit arrangement according to the invention, the ignition and charging conditions of a stud welding device even without a control cable can be maintained between the control unit and the stud welding gun, is thereby for the Users and users of such a stud welding gun, which no longer requires a control cable is, a better handiness is given; on top of that is the The device's susceptibility to failure is significantly lower. However, the prerequisite for control wireless operation is that the welding gun does not have a holding magnet and a so-called gap welding is carried out with it will.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigtThe invention is explained below on the basis of a preferred embodiment with reference to FIG the drawings explained in detail. It shows

Fig. 1 eine zum Teil als Blockschaltbild wiedergegebene Ausführungsform einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a partially reproduced as a block diagram Embodiment of a circuit arrangement according to the invention,

F i g. 2 ein Spannungsdiagramm ?.m Erläuterung der Funktion eines Steuergeräts der Bcnzenschweißpistole, undF i g. 2 shows a voltage diagram in an explanation of the function of a control device for the welding gun, and

F i g. 3 den zum Teil als Blockschaltbild wiedergegebenen Logikteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. F i g. 3 reproduced in part as a block diagram Logic part of the circuit arrangement according to the invention.

In F i g. 1 ist ein Massekabel 1 mit einem Grundmetall in Form eines Werkstücks 8 verbunden, während ein Schweißkabel 2 mit einer schematisch als Block dargestellten Schweißpistole 6 und in dieser über einen nicht näher dargestellten Bolzenhalter mit dem aufzuschweißenden Element in Form eines Schweißbolzens 7 verbunden ist. Ferner ist schematisch ein Fuß 61 der Schweißpistole dargestellt, der auf das Werkstück 8 aufgesetzt ist. Ferner ist eine durch einen gepolten Kondensator angedeutete Kondensatorbatterie 3 sowie ein Schweißthyristor 4 vorgesehen, mit dessen Steuerelektrode G eine Steuerelektronik 5 verbunden ist, die über einen Spannungsteiler aus Widerständen R 1 bis R 3 und einer Diode D in der dargestellten Weise mit dem Masse· und Schweißkabel I bzw. 2 verbunden ist.In Fig. 1, a ground cable 1 is connected to a base metal in the form of a workpiece 8, while a welding cable 2 is connected to a welding gun 6, shown schematically as a block, and in this via a stud holder, not shown, to the element to be welded in the form of a welding stud 7. A foot 61 of the welding gun, which is placed on the workpiece 8, is also shown schematically. Furthermore, a capacitor battery 3, indicated by a polarized capacitor, and a welding thyristor 4 are provided, to whose control electrode G control electronics 5 are connected, which are connected to ground via a voltage divider made up of resistors R 1 to R 3 and a diode D in the manner shown Welding cable I or 2 is connected.

Durch die Diode D ist die Schweißspannung von der Steuerspannung von der Steuerelektronik 5 entkoppelt. Die zwei Widerstände R2 und /?3 sind in der schematisch dargestellten Schweißpistole untergebracht und mit dem Pistolenfuß 61 bzw. dem Schweißkabel 2 verbunden. Parallel zu dem Widerstand Λ 3 des Spannungsteilers ist der Auslöseschalter 62 der Schweißpistole 6 geschaltet,
Der Spannungsteiler aus den Widerständen R 1 bisThe welding voltage is decoupled from the control voltage of the control electronics 5 by the diode D. The two resistors R2 and /? 3 are accommodated in the welding gun shown schematically and connected to the gun base 61 and the welding cable 2, respectively. The trigger switch 62 of the welding gun 6 is connected in parallel to the resistor Λ 3 of the voltage divider,
The voltage divider from the resistors R 1 bis

/?3 und der Diode D wird nur dann von einem Strom durchflossen, wenn, wie fur den Fuß 61 der Schweißpistole 6 dargestellt ist, die Pistolenfüße auf dem Werkstück 8 aufsitzen. Wenn dann der Auslöseschalter 62 an der Schweißpistole 6 geschlossen wird, stellt sich über den Widerstand R1 und damit an einer Verbindung A zwischen dem Widerstand R 1 und der Diode D eine bestimmte Spannung ein. Der Spannungspegel an der Verbindung A, beispielsweise 6,0 V liefert den Zündbefehl. Um Toleranzen der verschiedenen Bauelemente auszugleichen, wird der als Zündbefehl verwendete Spannungspegel um den Schwellenwert einer Diode (d. h. im allgemeinen 0,7 V) erweitert. Hierdurch ergibt sich dann ein Spannungsbereich, der im folgenden als Zündband bezeichnet wird.A current flows through /? 3 and the diode D only when, as shown for the base 61 of the welding gun 6, the gun feet are seated on the workpiece 8. When the trigger switch 62 on the welding gun 6 is closed, a certain voltage is established across the resistor R 1 and thus at a connection A between the resistor R 1 and the diode D. The voltage level at connection A, for example 6.0 V, provides the ignition command. In order to compensate for the tolerances of the various components, the voltage level used as the ignition command is extended by the threshold value of a diode (ie generally 0.7 V). This then results in a voltage range which is referred to below as the ignition band.

In F i g. 2 ist ein Spannungsdiagramm zur Erläuterung der Funktion einer Schweißpistole wiedergegeben. Hierbei ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Spannung U in Volt (V) aufgetragen. Es liegt ein Spannungspegel a vor, wenn weder die Füße (61) noch das Schweißelement 7 das Werkstück 8 berühren. Der Spannungspegel b ergibt sich, wenn die Pistolenfüße (61) auf das Werkstück 8 aufgesetzt sind. Der Spannungspegel cgibt das vorerwähnte Zündband wieder, und der Spannungspegel d liegt vor, wenn das Schweißelement 7 das Werkstück 8 berührtIn Fig. FIG. 2 is a voltage diagram for explaining the function of a welding gun. The time t is plotted on the abscissa and the voltage U in volts (V) on the ordinate. There is a voltage level a when neither the feet (61) nor the welding element 7 touch the workpiece 8. The voltage level b results when the gun feet (61) are placed on the workpiece 8. The voltage level c reflects the aforementioned ignition band, and the voltage level d is present when the welding element 7 contacts the workpiece 8

In F i g. 3 ist der Logikteil der Steuerelektronik 5 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt. Der Logikteil weist zwei Vergleicher 51 und 52 auf, von welchen je ein Eingang über einen nicht näher bezeichneten Widerstand mit der Verbindung A zwischen dem Widerstand R 1 und der Diode D (siehe Fig. 1) verbunden ist An den anderen Eingang jedes der Vergleicher 51 und 52 wird über nicht näher bezeichnete Elemente eine entsprechende Bezugsspannung angelegt. Hierbei liefert dann der Vergleicher 51 am Ausgang »//«, wenn die Spannung an der Verbindung A im Zündband liegt, beispielsweise <6 V ist Der Vergleicher 52 gibt am Ausgang das Signal »Hu ab, wenn die Spannung an der Verbindung A im Zündband liegt, beispielsweise >5,3 V ist. Wenn an den beiden Vergleichern 51 und 52 die Ausgänge f/anliegea werden sie über ein Gatter 53 an den Setzeingang S eines aus zwei weiteren Gattern 54 und 55 gebildeten Zünd-Flip-Flops angelegt. Mit dem Gatter 53 ist ein Kondensator C verbunden, der bewirkt, daß das vorstehend erwähnte Zündband 2 ins bestehen muß damit zuverlässig ein Zündimpuls erkannt wird.In Fig. 3 shows the logic part of the control electronics 5 of the circuit arrangement according to the invention. The logic part has two comparators 51 and 52, one input of which is connected to the connection A between the resistor R 1 and the diode D (see FIG. 1) via a resistor (not shown in more detail) to the other input of each of the comparators 51 and 52, a corresponding reference voltage is applied via elements which are not specifically designated. In this case, the comparator 51 then supplies "//" at the output when the voltage at connection A is in the ignition band, for example <6 V. The comparator 52 outputs the signal "Hu" when the voltage at connection A is in the ignition band is, for example> 5.3V. When the outputs f / anliegea at the two comparators 51 and 52, they are applied via a gate 53 to the set input S of an ignition flip-flop formed from two further gates 54 and 55. A capacitor C is connected to the gate 53 and has the effect that the above-mentioned ignition band 2 ins must exist so that an ignition pulse is reliably detected.

Wenn ein derartiger Zündimpuls anliegt, so wird durch diesen das aus d<;n Gattern 54 und 55 gebildete Zünd-Flip-Flop gesetzt und an dessen Ausgang Q liegt dann ein entsprechend hohes Signal »H« an. Dieses Signal »Hu liegt dann zum einen an einer Leitung 57 an, wodurch bewirkt wird, daß eine sogenannte Sicherheitsentladung ausgelöst wird, d. h. eine »interne« Entladung der Kondensatorbatterie erfolgt (VDE). Das Signal » Hu am Ausgang Q des Zünd-Flip-Flops wird ferner an einen Eingang eines weiteren Gatters 56 angelegt V/enn dann die Kondensatorbatterie voll geladen war, liegt an dem anderen Eingang des Gatters 56 ein entsprechendes, das Erreichen der Ladespannung anzeigendes Signal H an. Bei Anliegen der Signale H an den beiden Eingängen des Gatters 56 wird über dieses eine nicht dargestellte, dem Schweißthyristor zugeordnete Zündstufe angeschaltet und durch diese an die Steuerelektrode G des Schweißthyristors 4 die erforderliche Zündspannung, beispielsweise eine Gleichspannung von 24 V angelegtWhen such an ignition pulse is applied, it sets the ignition flip-flop formed from d <; n gates 54 and 55 and a correspondingly high signal “H” is then present at its output Q. This signal "Hu" is then on the one hand on a line 57, which causes a so-called safety discharge to be triggered, ie an "internal" discharge of the capacitor battery takes place (VDE). The signal » Hu at the output Q of the ignition flip-flop is also applied to an input of a further gate 56. When the capacitor battery was then fully charged, a corresponding signal indicating that the charge voltage has been reached is present at the other input of the gate 56 H at. When the signals H are present at the two inputs of the gate 56, an ignition stage, not shown, associated with the welding thyristor is switched on and the required ignition voltage, for example a DC voltage of 24 V, is applied through this to the control electrode G of the welding thyristor 4

Der in der Schweißpistole vorgesehene Widerstand R 2 des Spannungsteilers ist jedoch so hochohmig gewählt, daß durch die an die Steuerelektrode C des Schweißthyristors 4 angelegte Spannung der Zündstrom des Thyristors noch nicht erreicht wird. Der Wert des Widerstandes R2 hängt hier'..-, von dem jeweils verwendeten Thyriätortyp ab. Der lie* weiBthyrisior 4 wird erst dann gezündet, wenn das Schweißelen-.ent 7 auf das Werkstück 8 auitrifft Dadurch wird dann nämlich der Widerstand R 2 kurzgeschlossen und damit 0, so daß der Zündstrom des Schweißthyristors 4 nur noch durch einen nicht näher dargestellten Vorwiderstand der Steuerelektrode C bestimmt ist Das aus den Gattern 54 und 55 gebildete Zünd-Flip-Flop und die über die Leitung 57 ausgelöste SicJerheitsentladung werden rückgesetzt wenn an dem Rücksetzeingang R des Zünd-Flip-Flops über eine Leitung 59 ein Rücksetzimpuls angelegt ist was der Fall ist wenn die Spannung der Kondensatorbatterie einen bestimmten Spannungspegel erreicht bzw. unterschreitet der beispielsweise bei < 2,7 V liegt The resistor R 2 of the voltage divider provided in the welding gun is, however, selected to be so high that the voltage applied to the control electrode C of the welding thyristor 4 does not yet reach the ignition current of the thyristor. The value of the resistor R2 depends here '..- on the type of thyristor used in each case. The white thyristor 4 is only ignited when the welding element 7 strikes the workpiece 8. As a result, the resistor R 2 is short-circuited and thus 0, so that the ignition current of the welding thyristor 4 only occurs through a series resistor, not shown the control electrode C is determined, the ignition-type flip-flop formed by gates 54 and 55 and that is triggered via line 57 SicJerheitsentladung be reset when the ignition-type flip-flops through a line 59, a reset pulse is applied to the reset input R which is the case is when the voltage of the capacitor bank reaches or falls below a certain voltage level which is, for example, <2.7 V.

Durch die Erfindung ist somit ein Bolzenschweißgerät geschaffen, bei welchem kein Steuerkabel benötigt wird und bei welchem nach dem Aufsetzen der Füße der Schweißpistole auf das Grundmetall und erst nach dem Betätigen eines Auslöseschalters ein entsprechender Z-ndimpuls abgegeben wird, durch den, wenn die Kondensatorbatterie zu diesem Zeitpunkt voll geladen ist, der Schweißthyrislor angesteuert wird. Der Schweißthyristor in dem Bolzenschweiß-Steuergerät wird allerdings erst dann gezündet wenn beispielsweise ein Schweißbolzen auf das Werkstück aufgetroffen ist, auf welchem er zu verschweißen ist Dadurch ist also bei der Erfindung eine hohe Betriebssicherheit erreicht, da erst ein Zündstrom fließt, wenn das Schweißelement mit dem Werkstück in Berührung gekommen istThe invention thus creates a stud welding device in which no control cable is required and in which after placing the feet of the welding gun on the base metal and only after Pressing a trigger switch a corresponding ignition pulse is emitted, by which, if the If the capacitor battery is fully charged at this point in time, the welding thyrislor is activated. Of the However, the welding thyristor in the stud welding control device is only ignited when, for example a welding stud has hit the workpiece on which it is to be welded the invention achieves a high level of operational reliability, since an ignition current only flows when the welding element is with came into contact with the workpiece

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

1. Verfahren zum Steuern eines keinen Haltemagneten aufweisenden Bolzenschweißgeräts mit einer Kondensatorbatterie und einem Schweißthyristor zur Durchführung einer Spaltschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufsetzen der Füße (61) der Schweißpistole (6) nach dem Betätigen eines Auslöseschalters (62) in der Pistole (6) zeitverzögert von einer Steuerelektrode (5) ein Zündimpuls abgegeben wird, durch den einerseits eine interne Sicherheitsentladung ausgelöst wird und andererseits bei vollgeladener Kondensatorbatterie (3) der Schweißthyristor (4) angesteuert wird, und daß erst bei Auftreffen eines Schweißbolzens (7) auf dem Grundmetall (8) der Schweißthyristor (4) gezündet wird.1. A method for controlling a stud welding device not having a holding magnet with a Capacitor battery and a welding thyristor for performing a gap weld, thereby characterized in that after the feet (61) have been placed on the welding gun (6) the actuation of a trigger switch (62) in the pistol (6) delayed by a control electrode (5) an ignition pulse is emitted which, on the one hand, triggers an internal safety discharge and on the other hand, when the capacitor battery (3) is fully charged, the welding thyristor (4) is controlled, and that only when a welding stud (7) strikes the base metal (8) of the Welding thyristor (4) is ignited.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oie Steuerelektronik (5) über einen Spannungsteiler (R ί bis R 3; D) zwischen Schweiß- und Massekabel (1,2) schaltbar wird und über eine Diode (D)des Spannungsteilers entkoppelt ist.2. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that oie control electronics (5) can be switched via a voltage divider (R ί to R 3; D) between welding and earth cables (1,2) and via a diode (D ) of the voltage divider is decoupled.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (5) eine Steuerlogik mit zwei Vergleich.ern (51, 52) aufweist, denen ein Gatter (53) mit Speicherkondensator (C), ein Flip-Flop (54, 55) sowie ein weiteres Gatter (56) nachgeschaltet sind.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the control electronics (5) have a control logic with two comparators (51, 52), which have a gate (53) with storage capacitor (C), a flip-flop (54, 55 ) and another gate (56) are connected downstream.