Punktschweisszange mit angebautem Transformator Von tragbaren Punktschweisszangen wird verlangt, dass das Gewicht einen bestimmten Maximalwert nicht überschreitet und dass Bleche von 2 mm Stärke auf einander verschweisst werden können. Hierzu ist eine bestimmte Leistung erforderlich. Um diese Leistung zu transformieren, muss ein magnetischer Fluss erregt werden, der wiederum eine bestimmte Spannung pro Windung bedingt. Das Gewicht des Transformators ist umgekehrt proportional der Sättigung und direkt proportional der Streuspannung (kleine Streuspan nung bedeutet enge Kopplung). Sättigung und Kopp lungsfaktor sind massgebend für das Verhältnis Span nung pro Windung. Dieses Verhältnis liefert bei gege bener Windungszahl die Leerlaufspannung.
Ein Her absetzen der Leerlaufspannung ist also bei gegebener Windungszahl nur durch Erhöhung des Gewichts möglich.
Die bisher bekannten Transformatoren für trag bare Punktschweisszangen sind mit zwei Sekundär windungen ausgeführt, die voll mit dem Mittelschen kelfluss verkettet sind. Die sich hierbei ergebende Spannung-Strom-Belastungskennlinie verläuft aber hinsichtlich ihrer Steilheit und damit des Leistungs faktors nicht optimal.
Die Herabsetzung der Leerlaufspannung würde den Leistungsfaktor verbessern. Da eine Gewichts erhöhung vermieden werden muss, kann eine Verbes serung des Leistungsfaktors nur durch Verminderung der wirksamen Windungszahl erreicht werden.
Bei den bisher bekannten Transformatoren für Handpunktschweisszangen, wie sie in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt sind, sind die Transfor matorbleche in Richtung der Elektrodenarme ge schachtelt; die Jochachsen stehen somit senkrecht zu den Elektrodenarmen. Alle Sekundärwindungen sind bei dieser Anordnung voll mit dem Fluss des Mittel schenkels verkettet. Beide Enden der Sekundärwick- lung sind nach der gleichen Seite des Transformators zu den Elektrodenarmen herausgeführt. Der Abstand der Elektrodenarme ist konstruktiv bedingt durch die Masse der zur Verwendung kommenden kleinen Man telkerne. Eine grössere Öffnung der Elektrodenarme kann nur erreicht werden durch Verwendung gekröpf ter Arme, die den sekundären Strompfad verlängern und Leistungsverluste verursachen.
Der geringe Ab stand der Elektrodenarme verursacht eine Induktion im Werkstück und damit weitere Verluste.
Die Nachteile der bekannten Konstruktion werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass min destens eine Windung der Sekundärwicklung mit dem magnetischen Fluss eines Transformatorschenkels ver kettet ist, der gegenüber dem Fluss des die übrige Wicklung tragenden Schenkels verschieden, vorzugs weise kleiner ist, so dass die induzierte Spannung in der Sekundärwicklung zwischen zwei Werten liegt, die ganzzahlige Vielfache der Windungsspannung des die übrige Wicklung tragenden Schenkels darstellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung ist eine Sekundärwindung mit dem Mittelschen kelfluss verkettet, während eine zweite Sekundärwin dung, die durch einen Teil der Wicklung- und die Elektrodenarme gebildet wird, den Fluss eines Aussen schenkels oder aber den Fluss des Mittelschenkels und den Fluss eines Aussenschenkels umfasst.
Führt man die zweite Windung in dem dem Wicklungssinn der ersten Windung entgegengesetzten Sinn um den Aussenschenkel, so addieren sich, da der Aussenschenkelfluss dem Mittelschenkelfluss entgegengesetzt gerichtet ist, die induzierten Span nungen zu einem Wert, der zwischen der aus einer Windung und der aus zwei mit dem Mittelschenkel fluss verketteten Windungen induzierten Spannung liegt. Ist z. B. der Aussenschenkelfluss gleich der Hälfte des Mittelschenkelflusses, so entsteht eine Spannung, wie sie von 1¸ Windungen um den Mit telschenkel induziert würde.
Durch entsprechende Ge staltung der Kernbleche, das heisst durch entspre chende Wahl der Querschnitte der einzelnen Schen kel hat man es in der Hand, dem Aussenschenkel fluss, der mit der zweiten Windung verkettet ist, jeden beliebigen Wert kleiner als der Mittelschenkelfluss zu geben. Damit eröffnet die Erfindung die Möglich keit, Transformatoren mit Kennlinien zu bauen, die unter den für Punktschweisszangen gegebenen Bedin gungen bisher nicht erreicht werden konnten.
Die Erfindung ermöglicht ferner einen grösseren Abstand der Elektrodenarme, da die Wicklungsenden der Sekundärwicklung nach zwei verschiedenen Sei ten des Transformators herausgeführt werden können. Der Abstand ist nicht mehr durch die Masse der Mantelkernbleche, sondern durch die Höhe des ge schachtelten Kerns bedingt. Gekröpfte Elektroden arme sind nicht mehr erforderlich, um eine grössere Öffnung des Zangenmaules zu erreichen.
Die Verwendung eines Transformators, wie er von der Erfindung vorgeschlagen wird, vermeidet ferner die Induktion im Schweissgut. Des weitern ermöglicht ein solcher Transformator, die Halter für die Elektrodenarme gegeneinander zu versetzen. Durch Einsetzen des unteren Elektrodenarmes in die obere Klammer und durch Einsetzen eines entspre chenden längeren Elektrodenarmes in die untere Klammer kann eine weitere Elektrodenausladung erreicht werden. Es ist hierzu also nur ein weiterer Arm erforderlich und nicht, wie bei den bisher be kannten Handpunktschweisszangen, zwei Elektroden arme.
Vorzugsweise verlaufen die Elektrodenarme im wesentlichen parallel zu den Achsen der Transfor- matorjoche; bei aus Blechen geschichteten Kernen sind die einzelnen Elektrodenarme somit parallel zu der Schichtebene, bei aus Eisenband gewickelten Kernen senkrecht zu der Kernwickelachse gerichtet. Durch diese Anordnung wird es möglich, die Wick lung ganz innerhalb der Aussenschenkel anzuordnen, so dass ein den Transformator umgebendes Gehäuse entfallen kann.
Eine weitere Verbesserung des Transformators kann erreicht werden durch Verwirklichung eines Kopplungsfaktors annähernd gleich 1. Hierzu sind bereits Wicklungsanordnungen bekannt, bei denen die Oberspannungswicklung und die Unterspannungs wicklung in Scheibenform gewickelt und diese Schei ben abwechselnd auf die Kerne geschichtet sind. Be kannt ist auch die Anordnung, bei der die Unter spannungswicklung aus nur einer Windung besteht und in Form eines Zylinders ausgebildet ist, der längs einer in Richtung der Zylinderachse auf dem Zylin dermantel verlaufenden Geraden aufgeschlitzt ist und mehrere ringförmige, mit dem Zylindermantel metal lisch verbundene Scheiben trägt. In die dadurch ent stehenden Zwischenräume ist die Oberspannungs wicklung eingebettet.
Zur Verbesserung des Kopplungsfaktors wird vor geschlagen, die Sekundärspule in Form eines recht eckigen Körpers auszubilden und diesen Körper durch Einschnitte in verschiedenen Richtungen so aufzu teilen, dass 1 ? .; oder mehr Windungen einer Spule entstehen. Das- Profil dieser Windung kann dabei ein L oder Spiegelbild, ein U, ein liegendes E oder einen Kamm bilden. In die Zwischenräume dieser Profile wird die Oberspannungswicklung eingebettet. Damit ist eine bisher für Spulen von mehr als einer Windung noch nicht bekannte enge Kopplung zwi schen Oberspannungs- und Unterspannungswicklung zu erzielen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine bekannte Punktschweiss zange, teilweise im Schnitt, Fig. 2 ist eine schemati sierte Darstellung dieser bekannten Anordnung. In Fig. 3 sind die Belastungskennlinien sowohl der be kannten Ausführung als auch der Schweisszange ge mäss der Erfindung dargestellt. Fig. 4 zeigt eine bei spielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Punktschweisszange teilweise im Schnitt; Fig. 5 ist eine schematisierte Darstellung dieser Ausführungs form analog zu Fig. 2. In den Fig. 6a, 6b, 7a, 7b sind Ausführungsbeispiele von Spulenkörpern darge stellt.
In Fig. 1 ist mit 1 der Mittelschenkel des Trans formators bezeichnet, der die Primärwicklung 2 und die Sekundärwicklung 3 trägt. Der magnetische Rück fluss wird durch die Aussenschenkel 4 und 5 herge stellt. Die Elektrodenarme 6, 7 sind in der Verlän gerung des Transformators angebracht. Der Arm 6 ist gegenüber dem Gehäuse fest, während der Arm 7 durch den Hebel 8 an das Werkstück angepresst werden kann. In Fig. 2 ist der Transformator schau bildlich und schematisiert dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet sind. In dieser Figur wur den alle Teile, die zum Verständnis nicht unbedingt erforderlich sind, wie der Betätigungshebel, die Pri märwicklung usw., nicht dargestellt. Aus den Figuren ist deutlich zu erkennen, dass die Sekundärwicklung mit einer ganzzahligen Windungszahl ausgeführt ist und nur mit dem Mittelschenkel 1 verkettet ist.
Die Transformatorenbleche sind in Richtung der Elektro denarme geschichtet, wobei die Achse 9 der Transfor- matorjoche 10 senkrecht zu den Elektrodenarmen 6, 7 verlaufen. In Fig. 3 ist die Belastungskennlinie (d-f) der bisher bekannten Transformatoren und die Kennlinie (c-g) der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt.
Die erforderliche Leistung ist durch die Werte b und e bestimmt. Die Kennlinie der neuen Anordnung zeigt bei gleicher Leistung eine geringere Leerlauf- spannung.
In den Fig. 4 und 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei für die entsprechen den Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 verwendet sind. Gemäss Fig. 4 endet die Sekun därwicklung 3 an zwei gegenüberliegenden Transfor- matorseiten. Der untere Elektrodenarm 6 ist im Ge- häuse befestigt; der obere als Zwinge ausgebildete Arm 7' kann durch den Hebel 8 gegen das Werk stück gepresst werden.
Die Zwinge 7' weist eine Bohrung 11 zur Auf nahme eines längeren Elektrodenarmes auf. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, umschliesst eine Windung der Sekundärwicklung den Aussenschenkel 4.
In Fig. 5 sind zwei mögliche Anordnungen der Sekundärwicklung angedeutet. Bei der mit 3a be zeichneten Wicklung ist eine Windung mit dem Fluss im Mittelschenkel 1 und eine zweite, gegensinnig ge führte Windung mit dem Fluss im Aussenschenkel 4 verkettet. Bei der Wicklung 3b ist eine Windung gleichfalls mit dem magnetischen Fluss im Mittel schenkel 1, eine zweite mit dem Fluss im Mittelschen kel und mit dem entgegengerichteten Fluss im Aussen schenkel 5 verkittet.
In Fig. 6a und 7a sind zwei mögliche Ausfüh rungsformen zur Erzielung eines Kopplungsfaktors annähernd gleich 1 dargestellt. In beiden Fällen ist gezeigt, wie durch verschiedene Einschnitte der recht eckige Spulenkörper so aufgeteilt wird, dass die ge wünschte Windungszahl 1¸ erzielt wird. Es sind aber auch zwei und mehr Windungen möglich. In Fig. 6b sind U- und L-Profile gezeigt, in Fig. 7b sind die zu Spule 7a gehörenden E-Profile dargestellt.