DD203840A1

DD203840A1 - Verfahren und steueranordnung zum widerstandsschweissen

Info

Publication number: DD203840A1
Application number: DD23682382A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Deubel
Original assignee: Ketten U Nagelwerke Betr D Veb
Priority date: 1982-01-18
Filing date: 1982-01-18
Publication date: 1983-11-09
Also published as: ATA13683A; DE3301039A1; AT383297B

Abstract

Das Verfahren und die Steueranordnung zum Steuern der elektrischen Arbeit beim Widerstandsschweiszen von vorzugsweise Kettengliedern bei mit gleichbleibender Periodenzahl arbeitenden Schweiszverfahren ermoeglichen es, einer Schweiszstelle in einer bestimmten Zeit eine exakt definierte Energiemenge zuzufuehren, wodurch gleichmaeszige und reproduzierbare Schweiszverbindungen realisiert werden, was eine erhoehte Schweiszsicherheit gewaehrleistet. Das Wesen der Erfindung liegt darin, einer Schweiszstelle waehrend jeder Netzhalbperiode eine, einem Sollwert entsprechende, definierte Energiemenge zuzufuehren. Das geschieht dadurch, dasz innerhalb jeder, die Schweiszung bewirkende Netzhalbperiode die Energiezufuhr zur Schweiszstelle unter Vorgabe eines Phasenanschnittwinkels eingeschaltet und nach Erreichen eines, einem Sollwert fuer die betreffende Netzhalbperiode entsprechenden Arbeitsintegrales innerhalb derselben Netzhalbperiode abgeschaltet wird. Zum Steuern der elektrischen Arbeit werden vorzugsweise abschaltbare Thyristoren verwendet.

Description

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Verfahren und Steueranordnung zum Widerstandsschweißen

Anwendungsgebiet der Erfindung:

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steueranordnung zum Steuern der elektrischen Arbeit beim Widerstandsschweißen von vorzugsweise Kettengliedern bei mit gleichbleibender Periodenzahl arbeitenden Schweißverfahren, wodurch gleichmäßige Schweißabläufe sowie reproduzierbare Schweißverbindungen und eine erhöhte Schweißsicherheit erzielt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Es gibt mehrere bekannte Verfahren und Steueranordnungen mit dem Ziel, elektrische Störgrößen beim Widerstandsschweißen zu kompensieren. Die laufend ge-.stiegenen Qualitätsanforderungen an die Schweißverbindungen setzen immer engere Tolerierung der Schweißparameter voraus, wodurch wiederum die Störgrößenkompensation an Bedeutung gewinnt und immer bessere Regel- und Steuerverfahren zur Anwendung kommen. Bisherige Verfahren beruhen auf verschiedenen Prinzipien, die mehr oder weniger mit lachteilen behaftet sind.

Bekannt sind Kompensationsschaltungen für Fetzspannungsschwankungen, wobei der Phasenanschnitt der Schweißspannung in Abhängigkeit von der Hetzspannung gesteuert wird. Eine kleinere ITe tζ spannung hat einen

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kleineren. P.hasenanschnitt, eine größere Hetz spännung einen größeren Phasenanschnitt zur Folge· Da hierbei keine maschinenge"bundenen Störgrößen berücksichtigt werden," bewegt sich die zugeführte Schweiß energie in einem relativ großen Toleranzbereich.

Wesentlich genauer arbeiten Steuerungen mit einem geschlossenen Wirkungsablauf. Verschiedene Verfahren benutzen verschiedene Ausgangsgrößen als Istwerte· Im allgemeinen wird der"..Schweißstrom und/oder die Schweiß-" spannung gemessen und je nach Verfahren daraus der Widerstand oder durch Integration über die Zeit die Schweißenergie gewonnen. Eine dieser gemessenen oder ermittelten Größen stellt'den Istwert dar und wird mit durch Versuchsschweißungen gewonnenen Sollwerten verglichen. Bei Abweichungen der Istwerte von den · . Sollwerten erfolgt eine Ausregelung über eine Änderung des Phasenanschnittwinkels der Uetzwechselspannung, .Zwar werden bei. diesen Verfahren Störgrößen erfaßt, die Ausregelung über --den Phasenanschnittwinkel kann jedoch frühestens, während der jeweils folgenden ITe tz-. halbperiode erfolgen. Solche Regelverfahren werden in • der DE-OS 2346561 und der DE-OS 2526870 beschrieben. Sie sind bei Schweißverfahren mit geringer Schweißperiodenzahl nachteilig, wenn wahrend jeder Setzhalbperiode der Schweißstelle eine bestimmte Energiemenge zugeführt werden soll.

Weiterhin sind Verfahren bekannt, wonach der Schweißstelle· in einer nicht esakt einzuhaltenden, in der Regel mehrere Perioden dauernden, Schweißzeit eine bestimmte elektrische Arbeit zugeführt wird. Solche Verfahren, sind in der.DE-OS 1690558 und der DE-OS 1765801 beschrieben. Die Realisierung dieser Verfahren erfolgt in der Weise,, daß die einer Schweißstelle zugeführte Arbeit bestimmt wird und nach Erreichen einer ge-

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wünschten Gesamtärbeit die Zufuhr weiterer elektrischer Energie abgeschaltet wird, ohne daß auf die exakte Einhaltung der Schweißspannung und der Schweißzeit ge- . achtet werden muß. Nachteilig ist hierbei, daß die Schweißmaschinen und der Schweißprozeß eine Toleranz der Schweißzeit in. einem gewissen Bereich zulassen müssen, was nicht immer realisiert werden kann, und daß die Abschaltung der Energiezufuhr nur bei Uulldurchgang der Ifetzwechs el spannung erfolgen kann,, wordurch . von vornherein ein Soleranzbereich der Schweißenergie gegeben ist,

Ein Verfahren zur exakteren Energiedosierung.wird·in der DE-OS 2322748 beschrieben. Hier wird nach Erreichen der der Schweißzone zuzuführenden Gesamtenergie die Zufuhr weiterer Energie bis zum Uulldurchgang der gerade die Schweißung bewirkenden Periode drastisch vermindert, indem eine zv/eite Sekundärwicklung des Schweißtransformators mittels eines Thyristors kurzgeschlossen wird. Dieses "Verfahren erlaubt zwar eine exaktere· Energiezufuhr zur Schweißstelle, als vorweg genannte Verfahren, jedoch wird vom Kurzschließen der zweiten Sekundärwicklung bis zum Hulldurchgang der Uetzwechselspannung ein Großteil der Elektroenergie in Abwärme umgewandelt. Dieses Verfahren ist an einen entsprechenden Schweißtransformator mit zwei Sekundärwicklungen gebunden, wodurch eine Anwendung an vor-

8,5 handenen Schweißmaschinen nicht möglich ist.

Mit den geschilderten Verfahren ist.es nicht oder nur annähernd möglich, einer Schweißstelle in einer bestimmten Zeit eine exakte Energiemenge zuzuführen. Da die Forderung nach immer höherer Schweißgüte besteht, ist es notwendig, die Energiezufuhr zur Schweißstelle quantitativ und zeitlich exakt dosieren zu

-4- können. - '-

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Ziel der Erfindung;

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Steueranordnung zum Steuern der elektrischen Arbeit beim 7/ider-'Standsschweißen zu schaffen, mit denen es möglich ist, gleichmäßige und reproduzierbare Schweißverbindungen so- wie eine gegenüber bekannten Verfahren erhöhte Schweißsicherheit zu realisieren.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein "Verfahren und eine Steueranordnung zum Steuern der elektrischen Arbeit beim Widerstandsschweißen zu schaffen, die es ermöglichen, der Schweißstelle ?/ährend jeder Netzhalbperiode eine, einem Sollwert entsprechende, definierte Energiemenge zuzuführen, was bisher bekannte Lösungen nicht esakt vermochten, da die technischen Voraussetzungen fehlten*

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß 10 innerhalb einer Setzhalbperiode die Energiezufuhr zur • Schweißstelle eingeschaltet und nach Erreichen eines bestimmten, einem.-Sollwert entsprechenden Arbeitsintegrales innerhalb derselben Halbperiode abgeschaltet wird, so daß genau die für die Schweißung in der jell 5 weiligen Halbperiode notwendige Energie zugeführt wird, Innerhalb eines Schweißνorganges kann die zuzuführende Energiemenge von Halbperiode zu Halbperiode variabel sein.

Die Erfassung des der Schweißstelle zugeflossenen Arbeitsintegrales ü · 1 · dt erfolgt in an sich bekannter Weise durch Messung der in der Schweißstelle umgesetzten Leistung, die gegebenenfalls aus der Differenz von Gesamtleistung und Verlustleistung über Nebenschlüsse ermittelt wird und deren Integration über die Zeit,

236823 2 .Das so gewonnene Arbeitsintegral dient als Kriterium der Abschaltung der ^zufuhr weiterer elektrischer Energie. Erfindungsgemäß geschieht, das dadurch, daß in Abhängigkeit von der jeweiligen Netzhalbperiode eines Schweißvorganges ein, der zuzuführenden Energiemenge ent— sprechender Sollwert bereitgestellt wird. Dieser Sollwert 'wird mit dem Arbeitsintegral der betreffenden Halbperiode verglichen. Erreicht das Arbeitsintegral die Größe des Sollwertes, erfolgt die Abschaltung der Energiezufuhr auf der Primärseite des- Schweißtrsnsformators mittels sogenannter abschaltbarer Thyristoren, der im Thyristorsteller 'jeweils gezündete Thyristor wird gelöscht.

... Das Einschalten der Energiezufuhr zur Schweißstelle erfolgt innerhalb einer Netzhalbperiode durch Zünden des jeweils in Durchlaßrichtung gepolten abschaltbaren Thyristors des Thyristorstellers, spätestens aber zu einem solchen Zeitpunkt, daß im verbleibenden Teil der angeschnittenen Netzhalbperiode noch mindestens die dem Sollwert der jeweiligen Halbperiode entsprechende Energiemenge der Schweißstelle zugeführt werden kann. Der Phasenanschnittwinkel kann unter Beachtung, einer gesicherten Energiezufuhr für jede Halbperiode variabel sein und zwar für eine kleine zuzuführende Energiemenge ein großer Phasenanschnittwinkel und umgekehrt, so daß die Abschaltung der Energiezufuhr nach Erreichen des Sollwertes nahe dem Hulldurchgang der Netzspannung erfolgt. Dadurch wird erreicht, daß der Schweißtransformator in einem Bereich geringer magnetischer Sättigung abgeschaltet wird.

Der Phasenanschnittwinkel und der Sollwert der zuzuführenden Energie werden durch Versuchsschweißungen bestimmt.

Die Steueranordnung kann analog und/oder digital arbeiten.

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Ausführungsbeispiel · · ·

D'ie Erfindung wird anhand eines Ausf Uhrungsbeispiels dargestellt.

Figur 1 zeigt eine Steueranordnung zur Realisierung des JO Verfahrens und Figur 2 zeigt einen entsprechend gesteuerten Schweißstrom. . . . Es existiert ein Schweißstromhalbperiodenzähler 1, der die für einen 'Schweißvorgang notwendige Anzahl von Halb-Perioden zählt und entsprechend der jeweiligen Halb— periode elektrische Signale abgibt, in deren Abhängig-'keit ein Sollwertgeber 2 den Sollwert der zuzuführenden Energie für die betreffende.Halbperiode in Form elektrischer Signale an einen Trigger 3 gibt. Der Trigger 3 benutzt diese, dem Sollwert entsprechenden.

ΙΌ elektrischen Signale als Schaltschwelle für die von einem Meßsystem 7 kommenden, dem Arbeitsihtegral entsprechenden elektrischen Signale. Erreicht das Arbeitsintegral die Größe des Sollwertes, erzeugt der Trigger 3 einen elektrischen Impuls, mit dem der in

f5 einem Thyristorsteller 5 entsprechend der jeweiligen Halbwelle in Durchlaßrichtung gepolte und gezündete, abschaltbare Thyristor gelöscht wird und somit der Energiefluß vom Fetz, zu einem Schweißtransformator 6 unterbrochen wird. '

Eine Zündstufe 4 sorgt für die Zündung des im Thyristorstellers 5 jeweils in Durchlaßrichtung gepolten Thyristors. Der Schweißstromhalbwellenzähler 1 erzeugt entsprechend der jeweiligen Halbperiode elektrische Signale, in "deren Abhängigkeit die Zündstufe den Phasenanschnittwinkel für die betreffende Halbperiode vorgibt. Der Phasenanschnittwinkel darf nur so groß sein, daß eine Energiezufuhr entsprechend dem Sollwert gewährleistet ist.

An dem in Figur 2 gezeigten Schweißstrom ist zu* sehen, daß für verschiedene zuzuführende Energiemengen verschiedene Phasenanschnittwinkel so gewählt werden, daß die Abschaltung des Schweißstromes nahe dem Uulldurchgang erfolgt.

Claims

Patentansprüche

1· Verfahren und Steueranordnung zum Widerstandsschweißen von vorzugsweise Kettengliedern, wobei das der Schweißstelle zugeflossene Arbeitsintegral-in an sich bekannter Weise bestimmt wird, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb jeder, die Schweißung bewirkende Hetzhalbperiode die Energiezufuhr zur Schweißstelle eingeschaltet und nach Erreichen eines, einem Sollwert für die betreffende letzhalbperiode entsprechenden Arbeitsintegrales . . innerhalb derselben Uetzhalbperiode abgeschaltet wird. '

2« Verfahren und Steueranordnung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß zum Steuern der elektrischen Arbeit vorzugsweise abschaltbare Thyristoren verwendet werden.

3, Verfahren und Steueranordnung nach Punkt 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, daß den abschaltbaren Thyristoren ein, von der in der jeweiligen Uetz-. halbperiode einer Schweißung zuzuführenden Energie abhängiger Phasenanschnittwinkel vorgegeben wird, der groß ist für kleine 'zuzuführende Energiemengen ,·· und klein für große zuzuführende Energiemengen.

4· Verfahren und Steueranordnung nach Punkt 1-3 gekennzeichnet dadurch, daß die Abschaltung der

Zufuhr weiterer elektrischer Energie durch. Löschen der abschaltbaren Thyristoren erfolgt. ~

5. Steueranordnung nach Punkt 1-4 gekennzeichnet dadurch, daß einem Schweißstromhalbperiodenzähler (1) ein Sollwertgeber (2) und eine Zündstufe (4) nachgeschaltet sind, wobei die Zündstufe '(4) mit einem Thyristorsteller (5) und dieser mit einem Schweißtransformator (6) verbunden ist, während der Sollwertgeber (2)~mit einem"Trigger"(3)" und diesem mit dem Thyristorsteller (5) verbunden ist und" dem Trigger (3) ein Meßsystem (7) vorgeschaltet ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen