Einrichtung zur Fernsteuerung eines Schweisstransformators Es ist bekannt, bei der elektrischen Lichtbogen schweissung die Schweissstromquelle vom Arbeits platz aus ohne die Verwendung besonderer Steuer leitungen zu regeln, indem der Steuerstrom durch das Schweisskabel vermittelt wird. Bei einer bekannten Regeleinrichtung dieser Art stellt die Schweissstrom quelle auch die Stromquelle des Steuerstromes dar. Die Steuerströme kommen dadurch zustande, dass der Schweisser die Schweisselektrode oder das Schweisskabel an das Werkstück oder die Rückleitung über die eine oder andere von zwei am Arbeitsplatz vorgesehenen, verschieden grossen Widerständen an schliesst.
Es können also zwei verschiedene Steuer stromstärken gewählt werden, welche beide wesent lich niedriger als der niedrigste vorkommende Schweissstrom sein müssen. Der bei der Schweiss stromquelle angeordnete Empfänger enthält zwei Re lais, welche vom Strome im Schweissstromkreis über eine stromstärkeabhängige Vorrichtung in der Weise gesteuert werden, dass das eine Relais bei der einen Steuerstromstärke anspricht und eine Regelung in der einen Richtung bewirkt, während das andere Relais (oder beide Relais) bei der anderen Steuer stromstärke anspricht und eine Regelung in der anderen Richtung bewirkt.
Um ein falsches Ansprechen der Relais zu verhin dern, muss die höhere Steuerstromstärke wesentlich niedriger als der niedrigste vorkommende Schweiss strom sein, die niedrigere Steuerstromstärke aber wesentlich höher als die praktisch vorkommenden Leckströme und der Unterschied der beiden Steuer stromstärken ebenfalls wesentlich grösser als die Leck ströme sein. Zur Entgegenwirkung etwaiger instabiler Kontaktwiderstände im Steuerstromkreis sind ver hältnismässig hohe Steuerstromstärken erwünscht. Diese verschiedenen Wünsche lassen sich manchmal schwer vereinen. Bei einer anderen bekannten Steuereinrichtung enthält der Steuerstromkreis eine von der Schweiss stromquelle getrennte Wechselstromquelle, welche mit der Wicklung eines polarisierten Relais in Reihe geschaltet ist.
Das Ansprechen des polarisierten Re lais in der einen oder anderen Richtung bewirkt eine Änderung der Einstellung der Schweissstromquelle gegen höhere bzw. niedrigere Stromstärken. Die Steuerströme werden in diesem Falle vom Schweisser dadurch eingeleitet, dass die Schweisselektrode an das Werkstück über einen besonderen Gleichrichter an geschlossen wird, welcher mit der einen oder an deren Durchlassrichtung je nach der erwünschten Änderung der Einstellung der Schweissstromquelle eingeschaltet wird.
Der Schweissvorgang wird vom Schweisser dadurch eingeleitet, dass er die Elektrode unmittelbar gegen das Werkstück ansetzt, wobei das Schweisskabel durch besondere Relaisvorrichtungen selbsttätig von der Steuerstromquelle und dem pola risierten Relais weggeschaltet und statt dessen an die Schweissstromquelle angeschlossen wird. Die erwähn ten Relaisvorrichtungen sind kostspielig und bringen eine nicht erwünschte Komplikation der Schweiss anlage mit sich.
Die vorliegende Erfindung hat zum Zweck, eine verbesserte Fernsteuereinrichtung für einen Schweiss transformator herzustellen, welcher die Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht aufweist. Die erfin dungsgemässe Einrichtung gehört zu demjenigen Typ, bei welchem die Ferneinstellung des Schweisstransfor mators mittels Steuerströmen erfolgt, welche über das Schweisskabel geleitet werden, wobei der Steuer stromkreis eine Wechselstromquelle, einen in Reihe mit dem Schweisskabel am Schweissplatz einschalt baren Geber, welcher einen Gleichrichter zur Gleich richtung des Steuerstromes aufweist, und einen nur für Gleichstrom empfindlichen Empfänger enthält, welch letzterer einen Stromstärkeregler des Schweiss transformators steuert.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass als Wechselstromquelle die Sekun därwicklung des Schweisstransformators dient, und dass der Empfänger mit dem Schweissstromkreis in Reihe geschaltet ist. Es wird hierdurch unter anderem erreicht, dass beim Steuervorgang keine Unterbre chung der Verbindung des Schweisskabels mit dem Schweisstransformator stattfindet, und dass die Stärke des Steuerstromes ohne weiteres genügend hoch für eine sichere Steuerwirkung gewählt werden kann. Es ist sogar möglich, eine Steuerstromstärke gleicher Grössenordnung wie die Schweissstromstärke zu wählen.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen jetzt anhand der Zeichnung näher erklärt werden.
Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungs beispiel einer Schweissanlage.
Fig.2 zeigt eine Abänderung der in Fig. 1 ge zeigten Fernsteuereinrichtung.
Fig. 3 zeigt ein Schaltschema einer anderen Aus führungsform eines Steuerstromempfängers.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform, welche im Gegensatz zu den Einrichtungen gemäss Fig. 1 bis 3 mit Steuerströmen in zwei Stromrichtungen arbeitet, und Fig. 5 und 6 zeigen Ausführungsformen von Steuerstromgebern zur wahlweisen Erzeugung eines Steuerstromes in der einen oder in der anderen Rich tung.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage umfasst einen Schweisstransformator 1 mit den Eingangsklemmen 2 und den Ausgangsklemmen 3. Die Reaktanz des Transformators kann von der Hand mittels des Rades 4 eingestellt werden. Das Rad betätigt z. B. ein bewegliches Streujoch oder eine bewegliche Wicklung des Transformators. Für die Fernsteuerung der Reak tanz ist ausserdem ein Verstellmotor 5 vorgesehen, welcher die Radwelle mittels eines Antriebes 6 dreht, welcher mit einer nicht gezeigten Reibungskupplung oder einer ein- und ausschaltbaren Kupplung versehen ist. Für die Steuerstromsendung wird ein Gerät verwen det, welches einen Kasten 7 mit zwei Scheitelkon takten 8, 9 und einem Bodenkontakt 10 besitzt.
Zwi schen dem einen Scheitelkontakt 9 und dem Boden kontakt 10 ist die Reihenschaltung eines Widerstan des 11, eines Widerstandes 12 und eines Trocken gleichrichters 13 eingeschaltet. Die Verbindungsstelle der Widerstände 11 und 12 ist an den zweiten Schei telkontakt 8 angeschlossen. Zur Fernsteuerung des Transformators bringt der Schweisser den Kasten auf dem Werkstück 14 oder auf einem mit dem Werk stück elektrisch verbundenen Teil an und bringt die Elektrode 15 oder den Elektrodenhalter in Berührung mit einem der Scheitelkontakte 8, 9, wobei ein gleich gerichteter Steuerstrom durch den Schweissstromkreis fliesst. Der beim Schweisstransformator angeordnete Steuerstromempfänger enthält einen Transduktor 16 mit zwei Gleichstromwicklungen<I>16A,
</I> 16B und einer Wechselstromwicklung 16C. Die Gleichstromwick lung 16A stellt die Steuerwicklung des Transduktors dar und ist mit dem Schweissstromkreis in Reihe ge schaltet. Die Gleichstromwicklung 16B ist eine Vor magnetisierungswicklung, welche von einem mittels eines Widerstandes 17 regelbaren Gleichstrom (Refe renzstrom) erregt wird. Der Gleichstrom wird von der Sekundärwicklung TS2 eines Transformators T über den Vollweggleichrichter 18 geliefert. Die Primär wicklung TP ist am Netz angeschlossen. Die Wech selstromwicklung 16C ist die Arbeitswicklung des Transduktors, deren Reaktanz von der Gleichstrom erregung des Transduktorkerns abhängig ist. Die Amperewindungszahl der Wicklung 16B genügt, um bei stromloser Wicklung 16A den Kern mindestens bis zur Sättigung zu erregen.
Die Wicklung 16A ist so geschaltet, dass die Amperewindungszahl des vom Gleichrichter 13 gleichgerichteten Steuerstromes der Amperewindungszahl der Wicklung 16B entgegen gerichtet ist. Die Stromkreise der Wicklungen 16A, 16B sind dabei so bemessen, dass ein Schliessen des Steuerstromkreises durch den Kontakt 9 eine Herab setzung der Gleichstromerregung des Transduktors auf einen unterhalb des Sättigungspunktes liegenden Wert und dass ein Schliessen des Steuerstromkreises durch den Kontakt 8 eine weitere Herabsetzung der Gleichstromerregung des Transduktors bewirkt. Die Reaktanz der Arbeitswicklung 16C nimmt somit, wenn ein Steuerstrom im Schweissstromkreis fliesst. der einen oder den anderen von zwei höheren Wer ten an, je nachdem der eine oder der andere der Kontakte 8, 9 eingeschaltet ist.
Die Arbeitswicklung ist in Reihe mit einem Voll weggleichrichter 19 an der Sekundärwicklung TS3 des Transformators T angeschlossen. Der Vollweg gleichrichter 19 bildet auf der Gleichstromseite in Reihe mit einem regelbaren Widerstand 20 den einen Ast (Geberast) einer Brückenschaltung, deren anderer Ast (Vergleichsast) ebenfalls einen regelbaren Wider stand 21 in Reihe mit einem Vollweggleichrichter 22 enthält, welcher von der Sekundärwicklung TS4 des Transformators T gespeist wird. Die Gleichrichter 19, 22 sind so geschaltet, dass sie in der von den beiden Ästen gebildeten geschlossenen Gleichstrom schleife dieselbe Durchlassrichtung aufweisen.
Der Messast der Brücke, welcher zwischen den Verbin dungsstellen der beiden eben beschriebenen Ästen eingeschaltet ist, enthält die Reihenschaltung der Arbeitswicklungen von zwei Relais 23. 24 und eines Gleichrichters 25, der so geschaltet ist, dass der Mess- ast gegen den vom Vollweggleichrichter 19 im Geberast der Brücke gelieferten Strom gesperrt ist. Es kann somit im Messast kein Strom fliessen, bevor die im Geberast vom Gleichrichter 19 abgegebene Gleich spannung unter dem Werte abgefallen ist, bei welchem die Brücke ausgeglichen ist, d. h. bei wel chem die Spannung über den Messast null ist.
Die ge- nannte abgegebene Gleichspannung ist proportional zum Unterschied zwischen der Spannung der Wick lung TS3 und dem Spannungsabfall in der Arbeits wicklung 16C. Bei abgeglichener Brücke muss somit eine bestimmte Reaktanz der Wicklung 16C vorlie gen. Die Brücke ist so bemessen, dass der genannte, dem abgeglichenen Zustand entsprechende Reak tanzwert der Wicklung 16C zwischen ihrer Reaktanz bei stromloser Wicklung 16A und ihrer Reaktanz in dem Fall, wenn die Wicklung 16A von einem am Kontakt 9 geschlossenen Steuerstrom durchgeflossen wird, liegt. Durch den Messast wird somit ein gewisser niedriger Strom fliessen, wenn der Steuerstrom über den Kontakt 9 verläuft, und ein gewisser höherer Strom fliessen, wenn der Steuerstrom über den Kon takt 8 fliesst.
Das eine Relais 23 spricht sowohl beim niedrigeren als auch beim höheren Strom an. Das andere Relais 24, dessen Wicklung mit einem Wider stand 26 parallel geschaltet ist, spricht nur beim höheren Strom an. Die Arbeitskontakte 23a, 24a der Relais 23, 24 steuern je ein Zwischenrelais 27, 28. Das Relais 27 hat zwei Arbeitskontakte 27a, und das Relais 28 hat zwei Wechselkontakte 28a, welche einen Polumschalter für den Ankerstromkreis 29 des Motors 5 darstellen. Wenn das Relais 27 allein an spricht, wird über dessen Arbeitskontakte eine an die Klemmen 31 angeschlossene Gleichstromquelle einer seits an den Erregungsstromkreis 30 des Motors 5, anderseits über die Wechselkontakte 28a in ihrer Ruhelage an den Ankerstromkreis des Motors 5 an geschlossen.
Der Motor wird in Bewegung in der jenigen Umdrehungsrichtung versetzt, welche einer Herabsetzung des Sekundärstromes des Transforma tors 1 entspricht. Beim Ansprechen beider Relais 27 und 28 wird der Erregungsstromkreis des Motors in derselben Weise wie oben beschrieben eingeschaltet, während dem Ankerstromkreis über die Wechsel kontakte 28a in der Arbeitslage ein Strom in der jenigen Richtung zugeführt wird, welche einer Her aufsetzung des Sekundärstromes des Transforma tors 1 entspricht. In beiden Fällen wird der Motor bei Unterbrechung des Steuerstromkreises beim Kon takt 9 bzw. 8 unmittelbar stillgesetzt.
Der Schweisser kann somit eine grössere oder kleinere .Änderung der Stromeinstellung dadurch erreichen, dass er den Steuerstromkreis eine längere oder kürzere Zeit ge schlossen hält.
Der Gleichrichter 13 ist so geschaltet, dass die Richtung des von ihm durchgelassenen Steuerstromes entgegengesetzt zu der Richtung der Gleichstromkom ponente des Schweissstromes ist. Die betreffende Komponente ist im allgemeinen im Lichtbogen vom Werkstück zu der Elektrode gerichtet. Es wird da durch erreicht, dass die gleichgerichtete Komponente des Schweissstromes den Eisenkern des Transduktors in derselben Richtung wie die Vormagnetisierung durch die Wicklung 16B erregt und also keine Erhö hung der Reaktanz der Arbeitswicklung 16C bewirkt. Eine weitere Gewähr gegen ungewünschtes Anspre chen des Empfängers wird dadurch erhalten, dass der in der Wicklung 16A bei der Schweissung flie ssende Wechselstrom genügend hoch ist, um den Transduktorkern weiter zu sättigen.
Die beschriebene Vorrichtung ist ferner gegen gegebenenfalls- vorhan dene Leckwechselströme vom Schweisskabel zur Rückleitung unempfindlich, indem die solchen. Strö men entsprechende induzierte Wechselspannung in der Transduktorwicklung 16B eine Erhöhung des durch die erwähnte Wicklung fliessenden Vormagne tisierungsgleichstromes bewirkt.
Die beschriebene Einrichtung lässt sich in ver schiedener Weise abändern. Die Relais 23 und 24 können z. B. als polarisierte Relais ausgeführt wer den, wobei das Gleichrichterventil 25 überflüssig wird. Es wird ferner grundsätzlich möglich, den Gleich richter 22 und/oder den Gleichrichter 19 wegzulassen und die Wechselstromkreise unmittelbar an die be treffenden Brückenäste anzuschliessen. Die Wider stände 20, 21 können dabei durch Reaktanzen ersetzt werden. Eine andere Abänderung der Brückenschal tung wird in Fig. 2 veranschaulicht. Die Einzelheiten TS3, TS4, 16C 19, 21 bis 24 und 26 entsprechen den mit den gleichen Bezeichnungen versehenen Einzel- heiten in Fig. 1.
Die Vollweggleichrichter 19 und 22 sind gleichstromseitig in Reihe und einander ent gegenwirkend in einem Stromkreis geschaltet, wel cher den Widerstand 21 und die Arbeitswicklungen der Relais 23, 24 enthält. Mit den Gleichstromklem men des Vollweggleichrichters 19 ist ein regelbarer Widerstand 32 parallel geschaltet. Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung ist die folgende: Normal hat die Arbeitswicklung 16C des Transduktors eine niedrige Reaktanz, so dass der Gleichrichter 19 einen verhältnismässig hohen Strom durch den Widerstand 32 sendet und über diesen Widerstand einen Span nungsfall bewirkt, welcher grösser Tals die Ausgangs spannung des Gleichrichters 22 ist.
Es kann somit wegen des letzteren kein Strom durch die Relais 23, 24 fliessen. Wenn durch die Steuerwicklung des Trans- duktors ein Steuerstrom fliesst und die Reaktanz der Wicklung -16C- dadurch erhöht wird, fällt der Strom durch den Widerstand 32 und somit auch der Span nungsfall über den genannten Widerstand so viel ab, dass der Gleichrichter 22 einen Strom durch. den ge nannten Widerstand und somit auch durch die Relais 23 und 24 senden kann, welcher Strom grösser oder kleiner ist, je nachdem der Steuerstrom durch die Steuerwicklung des Transduktors grösser oder kleiner ist. Die Einrichtung wird somit in der gleichen Weise wie die anhand von Fig. 1 beschriebene wirken.
Fig. 3 zeigt ein anderes Beispiel Von einem Steuerstromempfänger, der für Steuerströme von der selben Art wie in Fig. 1 eingerichtet ist, d. h. gleich gerichtete Ströme, welche dieselbe Richtung, aber verschiedene Stärke aufweisen, entsprechend einem Herauf- bzw. Herabregeln der Schweissstromstärke.
Im Schweissstromkreis ist ein kleiner Widerstand 33 eingefügt und parallel dazu die Reihenschaltung einer Transformatorprimärwicklung, die als Drossel spule 34 wirkt und der parallel geschalteten Arbeits- wicklungen zweier polarisierter Relais 35, 36. Die Wicklung des Relais 36 ist mit einem Widerstand 37 in Reihe geschaltet. Die Arbeitskontakte der polari sierten Relais steuern einen Stellmotor in derselben Weise, wie es die Arbeitskontakte 23A, 24A in Fig. 1 tun.
Die Drosselspule 34 hat zur Aufgabe, die polari sierten Relais von der bei der Schweissung auftreten den Wechselspannung über den Widerstand 33 zu schützen, indem die Drossel den Hauptteil dieser Wechselspannung aufnimmt.
In der gezeigten Ausführung ist eine zusätzliche Schutzwirkung dadurch erhalten, dass die Drossel spule 34 mit einer Sekundärwicklung 38 versehen ist, welche über einen Vollweggleichrichter 39 ein Relais 40 speist, dessen Arbeitskontakt die Arbeitswicklun gen der Relais 35, 36 kurzschliesst.
Der Widerstand 33 soll niedrig sein, damit bei der Schweissung nicht unerwünscht hohe Energiever luste bewirkt werden. Die über diesen Widerstand auftretende Steuerspannung ist somit ziemlich gering. Anderseits lassen sich polarisierte Relais mit grosser Ansprechempfindlichkeit ausführen, und ferner ist es infolge der Verwendung von gleichgerichteten Steuer strömen möglich, Steuerströme zu verwenden, welche nicht weit unterhalb der Schweissströme liegen oder sogar gleich gross wie die Schweissströme sind.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Einrichtung, welche mit Steuerströmen in beiden Richtungen arbeitet, ent sprechend einem Herauf- bzw. Herabregeln der Stromquelle. Der Steuerstromgeber 42 ist für diesen Zweck mit zwei entgegengesetzt geschalteten Gleich richtern 43, 44 versehen, welcher einerseits je an einem Scheitelkontakt 45, 46, anderseits über einen gemein samen Widerstand 47 an dem Bodenkontakt 48 an geschlossen sind. Der Steuerstromempfänger umfasst in derselben Weise wie der in Fig. 3 gezeigte Empfänger einen im Schweissstromkreis eingefügten Widerstand 49 und parallel dazu eine Reihenschal tung der als Drosselspule wirkenden Primärwicklung 50 und der miteinander parallel geschalteten Arbeitswick lungen von zwei polarisierten Relais 51, 52.
Die selben sind so geschaltet, dass das eine Relais für einen Steuerstrom in der einen Richtung, das andere Relais für einen Steuerstrom in der anderen Richtung anspricht. Die Arbeitskontakte der Relais 51, 52 steuern über nicht gezeigte Steuerrelais einen Einstell motor des Schweisstransformators, derart, dass eine Änderung der Einstellung in der einen Richtung beim Ansprechen der Relais 51, in der anderen Rich tung beim Ansprechen der Relais 52 stattfindet.
Zur Entlastung der Arbeitswicklungen der Relais 51, 52 während des Schweissens werden dieselben wie bei der Einrichtung gemäss Fig. 3 von einem Arbeitskontakt 53 eines Relais 54 kurzgeschlossen, dessen Arbeits wicklung über einen Vollweggleichrichter 55 von einer auf der Drosselspule 50 vorgesehenen Sekun därwicklung gespeist wird.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführung eines Steuer stromgebers, welcher mit einem Empfänger gemäss Fig.4 zusammenarbeiten soll. In dieser Ausführung hat der Geber nur zwei Kontakte 61, 62, zwischen denen ein Gleichrichter in Reihe mit einem Wider stand 64 eingeschaltet ist. In der gezeigten Lage stellt der Kontakt 61 den Scheitelkontakt und der Kontakt 62 den Bodenkontakt dar. Zur Aussendung eines Steuerstromes in der anderen Richtung wird der Ge ber umgestülpt, so dass nunmehr der Kontakt 62 den Scheitelkontakt darstellt. In den beschriebenen Ausführungsbeispielen bleibt der Einstellmotor so lange in Bewegung, bis der Steuerstromkreis unterbrochen wird.
Es ist jedoch ohne weiteres möglich, statt dessen solche Vorkehrungen zu treffen, dass der Einstellmotor bei jedem Schliessen des Steuerstromes selbsttätig nach einer bestimmten Zeit oder nach der Vollziehung einer gewissen Einstellungsänderung selbsttätig still gesetzt wird, so dass, wenn sich etwa die erfolgte Einstellungsänderung nicht als ausreichend heraus stellt, ein erneutes Schliessen des Steuerstromes vor genommen werden muss. Es ist auch möglich, solche Vorkehrungen zu treffen, dass der Schweisser nach Belieben entweder eine von mehreren vorbestimmten Einstellungsänderungen oder eine während der gesam ten Dauer des Steuerstromes fortlaufende Einstellungs änderung wählbarer Geschwindigkeit hervorrufen kann.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines für diesen Zweck besonders ausgebildeten Steuerstromgebers mit vier Scheitelkontakten 57-60, mittels welcher jeder ge wünschte von vier Steuerstromzuständen hervorgeru fen werden kann, und zwar ein niedrigerer und ein höherer Steuerstrom von der einen Stromrichtung und ein niedrigerer und ein höherer Steuerstrom von der anderen Stromrichtung. Die Empfangsvorrich tung kann dabei auf grundsätzlich dieselbe Weise wie die Einrichtung gemäss Fig.4 aufgebaut sein, indem jedes der Relais 51, 52 durch zwei miteinander in Reihe oder parallel geschaltete Relais ersetzt wird, welche so bemessen sind, dass sie bei verschiedenen Steuerstromstärken ansprechen. Es kann dabei z. B.
das Ansprechen des einen Relais des Paares eine im voraus bestimmte Einstellungsänderung hervorrufen, während das Ansprechen beider Relais eine bis zur Unterbrechung des Steuerstromes fortschreitende Änderung der Einstellung bewirkt.