DE663264C - Method for regulating power consumers, in particular electrical resistance welding machines - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung von Stromverbrauchern, die über steuerbare Lichtbogenentladungsstrecken aus einem Wechselstromnetz gespeist werden und bei S denen die Entladungsstrecken nach einem bestimmten Programm gesteuert werden. Die Erfindung ist dabei von besonderer Bedeutung für elektrische Widerstandsschweißmaschinen, bei denen der im Schweißstromkreis fließende Strom nach einem bestimmten Programm periodisch geändert wird.The invention relates to the regulation of electricity consumers via controllable Arc discharge paths are fed from an alternating current network and S where the discharge paths according to a certain Be program controlled. The invention is of particular importance for electrical resistance welding machines, where the current flowing in the welding circuit is based on a specific program is changed periodically.

Versuche an Widerstandsschweißmaschinen haben ergeben, daß es für die Güte der Schweißung wesentlich ist, daß die an den Schweißelektroden erzeugte Hitze einen bestimmten Wert beibehält. Wichtig ist diese Forderung insbesondere bei der Widerstandsschweißung von Legierungen. Wenn die Schweißhitze zu groß ist, verbrennt das Material, während bei zu geringer Schweißtemperatur keine genügende Verbindung erzielt wird.Tests on resistance welding machines have shown that the quality of the What is essential in the welding process is that the heat generated at the welding electrodes has a certain effect Maintains value. This requirement is particularly important for resistance welding of alloys. If the welding heat is too high, the material will burn, while if the welding temperature is too low no sufficient connection is achieved.

Gemäß der Erfindung wird der Zündzeitpunkt der steuerbaren Lichtbogenentladungsstrecken, über die die Schweißmaschinen aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, durch eine zusätzliche Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Spannung der speisenden Wechselstromquelle derart verschoben, daß auch bei Spannungsschwankungen dem Schweißstromkreis stets eine gleichbleibende Leistung zugeführt wird. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß Spannungsschwankungen im speisenden Wechselstromnetz von erheblichem Einfluß sind auf die Güte des Schweißprozesses, und daß Regeleinrichtungen, die auf die Spannung des speisenden Wechselstromnetzes einwirken, im allgemeinen nicht ausreichen, um diesem Nachteil zu begegnen. Rüstet man dagegen die steuerbaren Lichtbogenentladungsstrecken, welche den Stromkreis der Schweißmaschinen periodisch ein- und ausschalten, mit zusätzlichen Regeleinrichtungen aus, die die Einwirkung der Spannungsschwankungen auf den Schweißstromkreis beseitigen, so wird auch bei schwankender Wechselspannung an den Schweißelektroden stets eine gleichbleibende Hitze erzeugt.According to the invention, the ignition point of the controllable arc discharge paths, via which the welding machines are fed from an alternating current network, by an additional control device depending on the voltage of the feeding Alternating current source shifted in such a way that the welding circuit always has a constant even with voltage fluctuations Power is supplied. The invention is based on the knowledge that voltage fluctuations in the feeding AC network have a considerable influence on the quality of the welding process, and that Control devices that act on the voltage of the feeding AC network, im generally not sufficient to counter this disadvantage. You arm against it the controllable arc discharge paths, which form the electrical circuit of the welding machines periodically switch on and off, with additional control devices that prevent the action the voltage fluctuations on the welding circuit, so will also with fluctuating AC voltage the welding electrodes always generate constant heat.

Um die spannungsabhängige Regelung der Entladungsstrecken zu erzielen, wendet man zweckmäßig Steuereinrichtungen an, bei denen im Steuerkreis der Entladungsstrecken mehrere Hilfsentladungsgefäße hintereinandergeschaltet sind, um den Zündzeitpunkt der Hauptentladungsstrecke von mehreren Bestimmungsgrößen abhängig machen zu können. Eine dieser Hilfsentladungsstrecken wird dabei beispielsweise von einer periodisch wirkenden Schalteinrichtung abhängig gemacht, die dafür sorgt, daß die Hauptentladungsstrecken in bestimmten Zeitabständen periodisch ein- und ausgeschaltet werden, während die zweite mit der ersteren in ReiheIn order to achieve the voltage-dependent regulation of the discharge paths, one turns expediently control devices in which the discharge paths are in the control circuit several auxiliary discharge vessels are connected in series to determine the ignition point to be able to make the main discharge path dependent on several parameters. One of these auxiliary discharge paths is made dependent, for example, on a periodically acting switching device, which ensures that the main discharge paths are switched on and off periodically at certain time intervals, while the second is in series with the former

geschaltete Hilfsentladungsstrecke dazu dient, den Zündzeitpunkt der Hauptentladungsstrecken zusätzlich von der Spannung des speisenden Wechselstromnetzes abhängig zfl machen.switched auxiliary discharge gap serves to determine the ignition point of the main discharge gap additionally dependent on the voltage of the supplying alternating current network zfl do.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung einer Widerstandsschweißanordnung mit Rollenelektroden dargestellt,
ίο Ein Schweißtransformator io, dessen Primärwicklung 11 an einen Wechselstromgenerator 12 angeschlossen ist, speist über eine Sekundärwicklung 13 zwei Rollenelektroden 14, zwischen denen das Schweißgut 15 angeordnet ist. Zwischen dem Wechselstromgenerator 12 und der Primärwicklung 11 des Schweißtransformators 10 liegen in gegensinniger Parallelschaltung 'zwei Lichtbogenentladungsstrecken 19 und 20, die zum Zwecke der wählbaren Bestimmung des Zündzeitpunktes mit Zündelektroden 25 und 26 ausgerüstet sind, welche in die Ouecksilberkathoden 23 und 24 eintauchen.In the drawing, the circuit of a resistance welding arrangement with roller electrodes is shown as an embodiment of the invention,
A welding transformer io, the primary winding 11 of which is connected to an alternating current generator 12, feeds two roller electrodes 14, between which the welding material 15 is arranged, via a secondary winding 13. Between the alternator 12 and the primary winding 11 of the welding transformer 10, there are two arc discharge paths 19 and 20 in opposite directions, which are equipped with ignition electrodes 25 and 26, which are immersed in the mercury cathodes 23 and 24, for the purpose of determining the ignition timing.

An Stelle der mit Tauchelektroden ausgerüsteten Quecksilberdampf entladungsgefäße 19 und 20 können auch andere Lichtbogenentladungsgefäße, beispielsweise gittergesteuerte Ouecksil'berdampfentladungsgefäße, angewendet werden.Instead of the mercury vapor discharge vessels equipped with immersion electrodes 19 and 20 other arc discharge vessels, For example, grid-controlled mercury vapor discharge vessels, be applied.

Zum Steuern des Zündzeitpunktes der Zündelektroden 25 und 26 der beiden Entladungsgefäße 19 und 20 dienen die mit 31 und 32 bezeichneten Steuerstromkreise. In jedem dieser Stromkreise sind zwei Hilfsentladungsgefäße 33 und 35 bzw. 34 und 36 hintereinandergeschaltet, und zwar derart, daß eine Verbindung zwischen der Anode und der Steuerelektrode der Hauptentladungsstrecke nur hergestellt wird, wenn beide Hilf sentladungsgefäße gleichzeitig leitend sind. Der Zündzeitpunkt der Entladungsgefäße 33 und 34 hängt dabei von der Phasenlage der Gitterspannung ab, während die Steuergitter der beiden Entladungsgefäße 35 und 36 mit Hilfe einer periodisch wirkenden Steuereinrichtung, die in dem Ausführungsbeispiel als Photozellensteuerung ausgebildet ist, an eine positive oder negative Spannung angeschlossen werden. Durch die Hilfsentladungsgefäße 3.5 und 36 werden die beiden Hauptentladungsstrecken 19 und 20 somit entweder ganz eingeschaltet oder ausgeschaltet, während die beiden Hilfsentladungsgefäße 33 und 34 innerhalb der Halbwelle der die Hauptentladungsstrecken speisenden Wechselspannung den Zeitpunkt der Zündung bestimmen. Die phasenveränderlichen Gitterspannungen der beiden Hilfsentladungsgefäße 33 und 34 werden den Sekundärwicklungen 57 und 58 eines Gittertransformators 55 entnommen, dessen Primärwicklung 56 aus einer Brückenschaltung eine phasenveränderliche Spannung erhält. Diese Brückenschaltung wird von der Sekundärwicklung 54 eines Transformators 51 gespeist, dessen Primärwicklung £2: an den Wechselstromgenerator 12 ange-. schlössen ist. Die Brückenschaltung besteht • im wesentlichen aus einer unveränderlichen Drosselspule 59 und einem veränderlichen Widerstand, welcher durch einen Schiebewiderstand 60 und einen Transformator 62 gebildet ist, dessen Primärwicklung 61 mit dem Widerstand 60 in Reihe geschaltet ist, während die Sekundärwicklung 63 über steuerbare Hochvakuumrohre 66 und 67 auf einen Belastungswiderstand 72 arbeitet. Die Größe des in den Widerstand 72 fließenden Stromes und damit der wirksame Widerstand des Transformators 62 hängen von der Gitterspannung der Entladungsgefäße 66 und 67 ab, die von einem Transformator 76 geliefert wird. Der Widerstand 60 und die mit ihm in Reihe liegende Primärwicklung 61 des Transformators 62 sind einerseits an die Sekundärwicklung· 54 des Transformators 51 und andererseits an die Drosselspule 59 angeschlossen, die mit ihrem anderen Ende ebenfalls mit der Sekundärwicklung 54 verbunden ist. Der Transformator 55 ist somit zwischen dem Verbindungspunkt zwischen dem unveränderlichen Widerstand 59 und den beiden veränderlichen Widerständen 61 und 60 der Brückenschaltung und dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung 54 des Transformators 51 angeschlossen.The control circuits designated by 31 and 32 are used to control the ignition time of the ignition electrodes 25 and 26 of the two discharge vessels 19 and 20. In each of these circuits, two auxiliary discharge vessels 33 and 35 or 34 and 36 are connected in series, in such a way that a connection between the anode and the control electrode of the main discharge path is only established when both auxiliary discharge vessels are simultaneously conductive. The ignition time of the discharge vessels 33 and 34 depends on the phase position of the grid voltage, while the control grid of the two discharge vessels 35 and 36 are connected to a positive or negative voltage with the help of a periodically acting control device, which in the exemplary embodiment is designed as a photocell control. Through the auxiliary discharge vessels 3.5 and 36, the two main discharge paths 19 and 20 are either completely switched on or switched off, while the two auxiliary discharge vessels 33 and 34 determine the time of ignition within the half-wave of the alternating voltage feeding the main discharge paths. The phase-variable grid voltages of the two auxiliary discharge vessels 33 and 34 are taken from the secondary windings 57 and 58 of a grid transformer 55, the primary winding 56 of which receives a phase-variable voltage from a bridge circuit. This bridge circuit is fed by the secondary winding 54 of a transformer 51, the primary winding £ 2 of which is connected to the alternating current generator 12. is closing. The bridge circuit consists essentially of an unchangeable choke coil 59 and a variable resistor, which is formed by a sliding resistor 60 and a transformer 62, the primary winding 61 of which is connected in series with the resistor 60, while the secondary winding 63 is via controllable high vacuum pipes 66 and 67 operates on a load resistor 72. The magnitude of the current flowing into the resistor 72 and thus the effective resistance of the transformer 62 depend on the grid voltage of the discharge vessels 66 and 67, which is supplied by a transformer 76. The resistor 60 and the primary winding 61 of the transformer 62, which is in series with it, are connected on the one hand to the secondary winding 54 of the transformer 51 and on the other hand to the choke coil 59, the other end of which is also connected to the secondary winding 54. The transformer 55 is thus connected between the connection point between the invariable resistor 59 and the two variable resistors 61 and 60 of the bridge circuit and the center point of the secondary winding 54 of the transformer 51.

Die an dem Transformator 55 bzw. an dessen Primärwicklung 56 wirksame Wechselspannung hängt in ihrer Phasenlage erstens von der Einstellung des Widerstandes 60 und zweitens von der Spannung des Gittertrans- *⁰⁰ formators 76 der beiden Elektronenrohre 66 und 6j ab. Der Widerstand 60 kann von Hand verstellt werden, um willkürlich den Zündzeitpunkt der beiden Hauptentladungsstrecken 19 und 20 zu bestimmen. Die Wechselspannung des Gittertransformators 76 hängt dagegen von der Spannung des die ganze Anlage speisenden Generators 12 ab, weil die Primärwicklung 78 des Gittertransformators 76 von einer Brückenschaltung ge- ω speist wird, die aus einer unveränderlichen Drosselspule 80 und einem regelbaren Widerstand 79 gebildet ist. Diese beiden Widerstände liegen ebenso wie die vorher erläuterte Brückenschaltung der Widerstände 59, 60 und 61 an der Sekundärwicklung 54 des Transformators 51. Der Gittertransformator kann aber auch an einen besonderen Transformator angeschlossen sein, um die Abhängigkeit zwischen seiner Spannung und der Spannung des Generators 12 herzustellen. Bei der Schaltanordnung der beiden Hilfs-The effective at the transformer 55 and to the primary winding 56 alternating voltage depends in their phase position, firstly * ⁰⁰ formators 76 of the vacuum tube 66 and 6j on the setting of the resistor 60 and, secondly, from the voltage of Gittertrans-. The resistor 60 can be adjusted by hand in order to arbitrarily determine the ignition time of the two main discharge paths 19 and 20. The AC voltage of the grid transformer 76, on the other hand, depends on the voltage of the generator 12 feeding the entire system, because the primary winding 78 of the grid transformer 76 is fed by a bridge circuit made up of an unchangeable choke coil 80 and an adjustable resistor 79. These two resistors, like the previously explained bridge circuit of resistors 59, 60 and 61, are connected to secondary winding 54 of transformer 51 . With the switching arrangement of the two auxiliary

entladungsgefäße 33 und 34 ist noch zu erwähnen, daß im Gitterkreis des Entladungsgefäßes 33 außer der Spannung der Sekundärwicklung 57 des Transformators 55 noch eine Zusatzspannung wirksam ist, die an einem veränderlichen Widerstand 81 abgegriffen wird. Dieser Widerstand dient zur Abgleichung von Unterschieden in der Zündcharakteristik der beiden Hauptentladungsstrecken 19 und 20. Er wird von der Sekundärwicklung 53 des Transformators 51 gespeist und so eingestellt, daß die beiden Entladungsstrecken 19 und 20 stets im gleichen Zeitpunkt der Halbwelle der sie speisenden Wechselspannung gezündet werden.Discharge vessels 33 and 34 should also be mentioned that in the grid circle of the discharge vessel 33 in addition to the voltage of the secondary winding 57 of the transformer 55, an additional voltage is also effective, which is tapped at a variable resistor 81 will. This resistor is used to compensate for differences in the ignition characteristics of the two main discharge paths 19 and 20. It is from the secondary winding 53 of the transformer 51 fed and adjusted so that the two discharge paths 19 and 20 always at the same point in time of the half-wave that feeds them AC voltage can be ignited.

Die beiden Hilfsentladungsgefäße 35 und 36, welche, wie bereits erwähnt wurde, mit den Entladungsgefäßen 33 und 34 in Reihe geschaltet sind, werden durch eine Steuereinrichtung 94 in ihrem Gitterkreis derart beeinflußt, daß sie die Zündung der Hauptentladungsstrecken 19 und 20 abwechselnd sperren oder zulassen, und zwar derart, daß eine bestimmte Anzahl ganzer Halbwellen gesperrt und daraufhin eine Anzahl Halbwellen gezündet wird. In dem Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Entladungsgefäße 35 und 36 mit Hilfe einer Photozelle 98 gesteuert werden, die von einer Lichtquelle 97 belichtet wird. Eine Zahnscheibe 95, die von einem Synchronmotor 96 angetrieben ist, steuert die Belichtung der Photozelle 98.The two auxiliary discharge vessels 35 and 36, which, as already mentioned, with the discharge vessels 33 and 34 are connected in series, are controlled by a control device 94 influenced in their lattice circle in such a way that they ignite the main discharge paths 19 and 20 alternately block or allow, in such a way that a certain number of whole half-waves blocked and then a number of half-waves are ignited. In the exemplary embodiment it is assumed that the discharge vessels 35 and 36 are controlled by means of a photocell 98, which is from a light source 97 is exposed. A toothed pulley 95, which is driven by a synchronous motor 96, controls the exposure of the photocell 98.

Die von der Photozellensteuereinrichtung erzeugten Steuerimpulse werden durch eine Verstärkereinrichtung 99, 100 in Spannungsimpulse umgewandelt, die durch einen Transformator 101 auf den Gitterkreis der beiden Hilfsentladungsgefäße 35 und 36 übertragen werden. In dem gleichen Gitterkreis ist noch eine negative Vorspannung wirksam, die von einem Transformator 83 über einen Gleichrichter 85 an einen Widerstand 86 abgegriffen wird. Der Transformator 101 der Photozellensteuereinrichtung ist zu einem ebenfalls im Gitterkreis liegenden Widerstand 91 parallel geschaltet. Im Sekundärkreis dieses Transformators liegt noch ein Druckknopfschalter 104, der dazu dient, den Schweißstromkreis willkürlich ein- oder auszuschalten.The control pulses generated by the photocell control device are through a Amplifier device 99, 100 converted into voltage pulses by a transformer 101 is transferred to the grid circle of the two auxiliary discharge vessels 35 and 36 will. In the same lattice circle a negative bias is also effective, that of a transformer 83 is tapped via a rectifier 85 to a resistor 86 will. The transformer 101 of the photocell controller is connected in parallel to a resistor 91 also located in the grid circuit. In the secondary circuit this Transformer is still a push button switch 104, which is used to switch the welding circuit to turn on or off arbitrarily.

Es sei noch erwähnt, daß der Mittelpunkt des Gitterwiderstandes 86 der beiden Hilfsentladungsgefäße 35 und 36 an die Mittelanzapfung eines Widerstandes87 angeschlossen ist, welcher zwischen den beiden Anoden der Hauptentladungsstrecken 19 , und 20 liegt. Durch diese Schaltanordnung wird erreicht, daß die beiden Entladungsstrecken 19 und 20 durch die ihnen zugeordneten Hilfsentladungsgefäße 35 und 36 mit Sicherheit gleichmäßig atisgesteuert werden. Der im Gitterkreis der beiden Hilfsentladungsgefäße 35 und 36 liegende Transformator 88 liefert in bekannter Weise eine Steuerwechselspannung, welche die beiden Hilfsentladungsgefäße zündet, je nachdem die negative Sperrspannung des Widerstandes 86 wirksam ist oder nicht.It should also be mentioned that the center point of the grid resistor 86 of the two auxiliary discharge vessels 35 and 36 connected to the center tap of a resistor 87 which is between the two anodes of the main discharge paths 19 and 20. This switching arrangement ensures that the two discharge paths 19 and 20 by the auxiliary discharge vessels 35 and 36 assigned to them with certainty evenly atis-controlled. The one in the lattice circle of the two auxiliary discharge vessels 35 and 36 Transformer 88 lying lying provides in a known manner an AC control voltage, which the two auxiliary discharge vessels ignite, depending on the negative reverse voltage of the Resistance 86 is effective or not.

Obwohl die Erfindung für Widerstandsschweißmaschinen, die über steuerbare Lichtbogenentladungsgefäße periodisch ein- und ausgeschaltet werden, von besonders wichtiger Bedeutung ist, kann sie auch für andere Stromverbraucher angewendet werden, denen über Lichtbogenentladungsgefäße Energie in regelbarer Höhe zugeführt wird.Although the invention for resistance welding machines that have controllable arc discharge vessels periodically switched on and off, is of particular importance, it can also be used for others Electricity consumers are used to which energy in adjustable height is supplied.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Regeln von Stromverbrauchern, insbesondere von elektrischen Widerstandsschweißmaschinen, die über steuerbare Lichtbogenentladungsstrecken an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind und bei denen durch Steuern der Entladungsstrecken der Strom nach einem vorbestimmten Programm geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zusätzliche Steuereinrichtung der Zündzeitpunkt der Entladungsstrecken in Abhängigkeit von der Spannung der speisenden Wechselstromquelle derart verschoben wird, daß die den Stromverbrauchern zugeführte Leistung von Schwankungen der Speisespannung unbeeinflußt bleibt.1. Method for regulating electricity consumers, especially electrical ones Resistance welding machines that are connected to an alternating current source via controllable arc discharge paths and in which, by controlling the discharge paths, the current is changed according to a predetermined program is, characterized in that the ignition point of the discharge paths by an additional control device is shifted depending on the voltage of the feeding AC power source so that the power consumers supplied power remains unaffected by fluctuations in the supply voltage. 2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gittergesteuerte gas- oder dampfgefüllte Hilfsentladungsgefäße (33., 35 bzw. 34, 36) im Steuerkreis der Lichtbogenentladungsstrecken (19 bzw. 20) hintereinandergeschaltet sind und daß der Zündzeitpunkt eines der beiden Hilfsentladungsgefäße (33 bzw. 34) von der Spannung der speisenden Wechselstromquelle abhängig ist.2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that that two grid-controlled gas or vapor-filled auxiliary discharge vessels (33rd, 35 or 34, 36) in the control circuit the arc discharge paths (19 or 20) connected in series are and that the ignition point of one of the two auxiliary discharge vessels (33 or 34) depends on the voltage of the feeding AC power source is dependent. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuerkreis eines der hintereinandergeschalteten Hilfsentladungsgefäße (33 bzw. 34) die Primärwicklung eines Transformators (62) geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung über steuerbare Hochvakuumelektronenrohre (66 und 67) an einen Widerstand (72) angeschlossen ist, und daß den Elektronenrohren eine von der speisenden Wechselspannung abhängige Steuerspan- u₅ nung (76) zugeführt wird.3. Device according to claim 2, characterized in that the primary winding of a transformer (62) is connected in the control circuit of one of the auxiliary discharge vessels (33 or 34) connected in series, the secondary winding of which is connected to a resistor (72) via controllable high-vacuum electron tubes (66 and 67) is connected, and that the electron tubes, a control voltage dependent on the AC voltage feeding u ₅ voltage (76) is supplied. Hierzu τ Blatt ZeichnungenFor this purpose τ sheet drawings