DE2108105C3 - Kondensator-Entladungs-Bolzenschweißgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kondensator-Entladungs-Bolzenschweißgerät mit parallel zueinander im Schweißkreis liegenden Kondensatorbatterien zur Speicherung der Schweißenergie, die jeweils getrennt zur Veränderung der für einen Schweißvorgang zur Verfügung stehenden Energie zu- bzw. abschaltbar sind, mit einer Gleichstromquelle zur Aufladung der Kondensatorbatterien, mit einer im Entladekreis der Kondensatorbatterien liegenden Schweißstrom-Schalteinrichtung und mit einer Entkoppelungseinrichtung im Auflade-Lind Schweißentladekreis zur Begrenzung von Ladungsausgleichsströmen zwischen Kondensatorbatterien beim Zuschalten einer Kondensatorbatterie.

Für jeden Schweißvorgang ist in Abhängigkeit von verschiedenen Schweißbedingungen eine bestimmte Schweißenergie erforderlich. Solche Schweißbedingungen sind z. B. der Bolzendurchmesser, das Material des Bolzens, das Material des Werkstückes usw. Zur Änderung der Schweißenergie ist es üblich, einerseits die Ladespannung der Speicherkondensaloren zu ändern, andererseits die Speicherkapazität durch Zu- oder Abschalten von einzelnen Kondensatorbatterien zu ändern.

Mit dem Zusammenschalten von Kondensatorbatterien sind prinzipielle Schwierigkeiten verbunden. Sofern die zusammenzuschaltenden Kondensatorbatterien bezüglich ihrer Spannung nicht den gleichen Ladungszustand haben, treten beim Zusammenschalten ohne strombegrenzende Hilfsmittel sehr hohe Ausgleichsströme auf (einige Kilo-Ampere). Daraus folgt, daß man entweder dafür sorgen muß, daß die zusammenzuschaltenden Kondensatorbatterien bezüglich der Spannung den gleichen Ladezustand besitzen, oder man muß aufwendige Schaltelemente verwenden, die für diese große Schaltlast ausgelegt sind.

Aus der DT-OS 14 40 474 ist ein Kondensator-Bolzenschweißgerät bekannt, bei welchem zur Änderung der Schweißenergie im Auflade-/Entladekreis der Kondensatorbatterien Schalter als voneinander unabhängige Entkoppelungseinrichtungen vorgesehen sind. Dabei ermöglichen die Schalter, daß verschiedene Kombinationen von Kondensatoren in den Energiespeisestromkreis eingeschaltet werden können, wodurch Mittel zum Einstellen der dem Bolzen zwecks

Schweißens zugeführten Energie geschaffen sind. Wci!erhin isi ein allen Kondensatoren gemeinsamer Aufladungsschalter vorgesehen. Andererseits ist jedoch die Bolzenhaltevorrichtung stets unmittelbar mit den eingeschalteten Kondensatoren verbunder, so daß die übliche, im Entladungskreis der Kondensatorbatterien liegende Schweißstrom-Schalteinrichtung nicht vorhanden ist.

Soll mit diesem bekannten Bolzenschweißgerät die für einen Schwrißvorgang zur Verfugung stehende Energie geändert werden, indem zu bereits aufgeladenen Kondensatorbatterien noch nicht aufgeladene Kondensatorbatterien geschaltet werden, können außerordentlich hohe Ladungsausglcichsströme zwischen den aufgeladenen und den nicht aufgeladenen Kondensatorbatterien fließen, so daß die Schalter zum Zuschalten der Kondensatorbatterien bei deren Schließen durch einen Lichtbogen infolge des dann ungehindert fließenden hohen Ladungsausgleichsstroms zerstört werden können.

Aus der US-PS 34 79 481 ist ein Kondensator-Entladungs-Bolzenschwcißgerät bekannt, das zur Veränderung der Schweißleistung eine Reihe von Kondensatoren aufweist, mittels welcher durch Zu- und Abschalten von Kondensatoren eine Änderung der für den Schweißvorgang zur Verfügung stehenden Energie erreicht werden kann. In der Aufladeleitung für jeden Kondensator liegt ein Widerstand. Diese Widerstände dürften zur Begrenzung des Aufladestroms dienen, um eine Überlastung der im Ladestromkreis liegenden Schaltelemente, insbesondere des Aufladeschalters und des Schalters zum Zu- bzw. Abschalten von Kondensatoren zu vermeiden.

Wenn z. B. der erste Kondensator aufgeladen ist und ein weiterer Kondensator zur Erhöhung der für den Schweißvorgang zur Verfugung stehenden Energie zugeschaltet werden soll, wird der Umladestrom, der von dem aufgeladenen Kondensator in den noch entladenen zugeschalteten Kondensator fließt, durch die in der Aufladeleitung liegenden Widerstände begrenzt. Je höher der Widerstandswert dieser Widerstände ist, desto geringer wird der Ladungsausgleichsstrom sein und desto geringer wird auch die Beanspruchung des Schalters zum Zu- bzw. Abschalten von Kondensatorbatterien sein.

Die Leitung, in welcher die Widerstände liegen, dient jedoch nicht nur zum Führen des Aufladestroms der Kondensatoren, sondern auch zum Führen des Schweißstroms. Dadurch liegen die Widerstände auch im Schweißstromkreis. Im Lade- und Entladekreis dienen also die gleichen Schaltungsbauteile zur Strombegrenzung. Dies ist jedoch höchst unerwünscht, da der Widerstand im Schweißstromkreis möglichst klein sein soll, um ein zufriedenstellendes Schweißergebnis zu erreichen. Außerdem soll die Schweißzeit kurz sein, um die während des Schweißvorgangs von der Schweißstelle abfließende Wärmemenge durch kurze Dauer des Schweißvorgangs möglichst gering zu halten. Die in den Widerständen auftretenden Verluste könnten zwar dadurch kompensiert werden, daß größere Kondensatorbatterien gewählt werden. Da jedoch ohnehin bereits verhältnismäßig große und aufwendige Kondensatorbatterien erforderlich sind, um den notwendigen Schweißstrom zur Verfügung zu stellen, würde dies einen unverhältnismäßig großen Mehraufwand bedeuten.

Aus der GB-PS 9 68 007 ist bereits ein Bolzenmit parallel zueinander im Schweißkreis liegenden zu- und abschaltbaren Kondensatorbatterien vorgesehen, die es erlauben, die Schweißleistung an den jeweiligen Schweißfall anzupassen.

Bei dem bekannten Schweißgerät sind die Kondensatorbatterien jeweils über einen Schalter und einen Strombegrenzungswiderstand an die Aufladungsstromquelle angeschlossen. Eine Kondensatorbatterie kann über einen im Schweißentladekreis lir.gerden Schalter zugeschaltet werden, so daß sie am Schweißvorgang

ίο teilnehmen kann oder abgeschaltet werden, so daß sie am Schweißvorgang nicht teilnehmen kann.

In der bekannten Schaltung sind zwar im Aufladekreis Entkopplungseinrichtungen, nämlich Strombegrenzungswiderstände vorgesehen. Im Schweißentladekreis der Kondensatoren sind jedoch keinerlei Entkopplungseinrichtungen vorgesehen. Dies kann wieder zu unerwünscht und unzulässig hohen Ladungsausgleichströmen zwischen den einzelnen Speicherkondensatoren führen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kondensator-Entladungs-Bolzenschweißgerät nach der im Oberbegriff des neuen Hauptanspruchs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei gleich großen Kondensatorbatterien ein größerer Schweißstrom an die Schweißstelle abgegeben werden kann, ohne daß die Schalteinrichtungen im Ladekreis und die Schalteinrichtungen zum Zu- bzw. Abschalten von Kondensatorbatterien deshalb höher beansprucht würden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Aufladekreis der Kondensatorbatterien Entkoppelungseinrichtungen vorgesehen sind, welche unabhängig von im Schweißentladekreis der Kondensatorbatterien vorgesehenen Entkoppelungseinrichtungen sind, und daß die Entkoppelungseinrichtungen im Schweißentladekreis der Kondensatorbatterien für den Schweißstrom einen vernachlässigbar kleinen Widerstandbesitzen.
Mit »entkoppelt« ist in diesem Zusammenhang gemeint, daß zwischen den Kondensatorbatterien ein Ladungsausgieichsstrom nicht ungehindert fließen kann, daß vielmehr allenfalls ein auf einen unschädlichen Wert begrenzter oder gar kein Ladungsausgieichsstrom zwischen ihnen fließen kann.

Durch die Ausbildung eines Bolzenschweißgerätes gemäß Erfindung wird erreicht, daß man rasch und einfach wählen kann, welche Kondensatorbatterien an einem Schweißvorgang teilnehmen sollen, ohne längere Wartezeiten in Kauf nehmen zu müssen, ohne eine komplizierte Reihenfolge von Bedienungsvorgängen ausführen zu müssen und ohne daß beim Auswählvorgang hohe unerwünschte Ladungsausgleichsströme fließen können. Für den Auswählvorgang erlaubt die Erfindung billige handelsübliche Schalter zu verwenden, da, wenn überhaupt, nur niedrige Ladungsausgleichsströme fließen können. Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt es auch, den Schweißentladungskreis (hierin meistens kurz als Schweißkreis bezeichnet) mil extrem niedrigem Widerstand auszubilden.

Fü·· prinzipiell nicht zuzuschaltende Kondensatorbat tericn, also solche, die ständig im Betrieb sind, ergeber sich nach den erfindungsgemäßen Schaltprinzipien in einzelnen noch Schalterleichterungen, welche im fol genden erwähnt sind, obwohl sie sich aufgrund dei Schaltlogik aus dem genannten Prinzip ergeben.

Eine mögliche Schaltanordnung nach oben genann tem Prinzip ist so getroffen, daß die Kondensatorbaue rien vor dem Schließen des Schweiß-Schalters nur übe

den Ladestromkreis über Ladewiderstandc miteinander verbunden sind, bei geschlossenem Schweißschalter dagegen jeweils einzeln direkt an die Schweißleitung angeschlossen werden. Dies kann beispielsweise durch einen mehrpoligen Schweiß-Schalter erreicht werden. Steuerschalter zum Zuschalten jeder zuschatlbarcn Kondensatorbatterie verbinden je nach Wahl die Kondensatorbatterie mit einem Pol des mehrpoligen Schweiß-Schalters und gleichzeitig mit dem Stromversorgungsteil, oder trennen sie davon ab. fls ist möglich, z. B. aus Sicherheitsgründen, mit dem gleichen Steuerschalter, der dann als Umschalter ausgebildet ist, eine abgeschaltete Kondensatorbatterie zu entladen, wobei diese Entladung relativ langsam über Widerstände od. dgl. erfolgen kann. Bei dieser Schaltanordnung haben die Steuerschalter außerdem die Aufgabe, den Schweißstrom der z.uschaltbarcn Kondensatorbatterie zu leiten, ihn jedoch nicht zu schalten.

Eine andere Schaltanordnung nach diesem Prinzip verwendet wiederum einen mehrpoligen Schwcißschaller, wobei jedoch jede Kondensatorbatterie fest an einem Pol des Schwcißschaltcrs angeschlossen ist. Durch einen Steuerschalter kann eine zuschaltbare Kondensatorbaueric je nach Bedarf an den Ladestromkreis angeschaltet werden oder über geeignete Schaltelemente in entladenem Zustand gehalten werden. Die Steuerschalter müssen bei dieser Schaltanordnung lediglich zum Schalten der Lade- bzw. etwa gleich großen Entladcströme und zu deren Führung dimensioniert sein. Beim Schließen des Schweißschaltcrs wirkt eine abgeschaltete Kondensatorbatterie als Puffer, was in einigen Anwcndungsfällcn sogar ein erwünschter Effekt sein kann.

Eine andere Schaltanordnung nach diesem Prinzip verwendet wiederum einen mehrpoligen Schweißschalter, wobei an jeden Pol des Schwcißschallers eine Kondensatorbatterie angeschlossen ist. Sämtliche Kondensatorbattcricn sind bei eingeschaltetem Gerät ständig auf die eingestellte Spannung aufgeladen. Das Zuschalten einer Kondensatorbatterie erfolgt durch mechanische oder elektrische Koppelung der einzelnen Schweißschallcr-Polc, wobei nur so viel Pole des Schweißschaltcrs geschaltet werden, als man Kondcnsatorbattcrien zum Schweißen benutzen möchte. Diese Schaltanordnung ist durch Ein- und Ausdrücken von Sehaltkontaktcn rein mechanisch ausführbar. Mit schaltschützartigen Schwcißschaltern ist auch eine elektromechanische Lösung möglich. Eine rein elektrisch-elektronische Lösung ist mit Hilfe der Halbleitertechnik, /.. B. mit Thyristoren ebenfalls realisierbar.

Bei einer anderen Ausführungsforni nach diesem Prinzip sind alle Kondensatorbatterie!) ständig an eine gemeinsame Schweißleitiiiig angeschlossen, jedoch liegt zwischen wenigstens jeder zu- bzw. abschallharcn Kondensatorbatterie und der SchweiBleituiig ein Schaltelement, welches einen Stromfluß nur in Kichtung Schweißleitimg zuläßt. Durch einen Umschaltvorgang des jeweiligen Steuerschalters wird wieder nur bestimmt, ob die einzelne Kondensatorbatterie geladen wird oder nicht und die Steuerschalter brauchen den Schweißstrom weder zu führen noch zu schalten Diese Schaltanordnung kommt mit einem einpoligen Schweißschalter aus, wodurch das Schweißgerät besonders einfach und zuverlässig im Betrieb wird. Die /wischen jeder iimschaltbarcn Kondensatorbatterie und der Sch w ei HIc it Ii ng liegenden st rotn rieh tu ngshes I im inenden Schaltelemente erlauben zwar eine direkte Entladung eier Kondensatorbatterie!! in den Schweiß kreis beim Schließen des Schwcißschaltcrs, verhindern jedoch alle Ausglciehsströmc zwischen den einzelnen Kondensatorbatterien über die Schwcißlcilung.

Bei der zuletzt genannten Anordnung können die stromrichtungsbestimmenden Schaltelemente zwischen Kondensatorbatterie!! und Schweißschaltcr auch durch aktive Halbleiterelemenle (z. B. Thyristoren) ersetzt weiden, welche dann gleichzeitig als Schweißsehalter dienen, so daß der oben erwähnte Schweißsehalter ίο wegfallen kann. Dadurch erhält man zwangsläufig eine der weiter oben erwähnten Schaltanordnung mit mehrpoligem elektronisch-elektrischen .Schweißschalter ähnliche Schaltungsanordnung. Selbstverständlich muß bei einer derartigen Anordnung auch eine nicht abschaltbarc Kondensatorbatterie mit einem solchen Schaltelement versehen werden.

Bei allen Schaltanordnungen nach oben genanntem Prinzip, in denen alle Kondensatorbatterie!! während der Schweißperiode eine eventuell vorhandene Ladung in die Schweißleitung abgeben können, ist es zweckmäßig, nach dem Abschalten einer Kondensatorbatterie diese relativ kurzfristig zu entladen, damit sie bei dem ersten Schweißvorgang nach der Umschaltung nicht noch Energie in die Sehweißleitung abgeben kann. Durch diese Maßnahme wird gesichert, daß bei normaler Anwendung bereits die erste Schweißung nach der Umschaltung mit der gewünschten Energie erfolgt.

Sind im Lade- und Entladekreis (nicht Schweißkreis) einer umschaltbaren Kondensatorbatterie, deren Steuerschalter nicht den Schweißstrom leiten muß. strombegrenzende Elemente, /.. B. Widerstände vorgesehen, so können diese vorteilhaft in einem Widerstand zwischen Steuerschalter und Kondensatorbatterie vereinigt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, zur Strombegrenzung von Ladungsausgleichsströmen auf der l.adescite, wirkverlustfreie Schaltelemente zu verwenden, oder die Strombegrenzung direkt in den Stronivcrsorgungsteil (Netzteil) zu verlegen. Wenn bei zentraler Strombegrenzung im Netzteil die strombegrenzenden Elemente in den einzelnen Ladclcitungen weggelassen würden, würden die einzelnen Kondensatorbatterien über die Ladclcitungen kurzgeschlossen. Die Ausglcichsströme bei Zuschalten einer Kondensatorbatterie über die l.adeleilungen können dann jedoch prinzipiell völlig unterdrückt werden, wenn die als strombcgrenzendc Elemente wirkenden Widerstände durch stromricli tiingsbcsiimmende Elemente, wie Dioden, ersetz¹ werden.

Gibt es, durch die Schaltanordnung beding!, eine siel' zuletzt zuzuschaltende Kondensatorbatterie, so kam bei dieser sogar das stromrichtuugsbegrenzciule Lic ment auf der l.adescite wegfallen. Weilerhin könne! diese stromrichtungsbestimmenden Elemente auf de l.adescite zur Unterbindung irgendwelcher Ausgleichs ströme auch gleich/eilig das Zuschaltelemenl (/. I Thyristor) für eine /usehallbarc Kondensatorbatterie umfassen, was wiederum eine Vereinfachung darstellt. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbci spiele gemäß Erfindung erläutert, wo/u aiii di Zeichnungen Bezug genommen wird.

I' i g. I zeigt ein schcmatischcs Schaltbild einer erste Aiisfühi'ungsfonn gemäß Erfindung mil einem dreipol (<·, gen Schweiß-Schalter.

I ig. 2 zeigt ein sclicmalischcs .Schallbild eini weiteren Auslührungslorm gemäß Erfindung mit i'iiici einpoligen Sch weiß-Schalt er.

Μ/Λ

Fig.3 zeigt ein schematisches Schallbild einer weiteren Ausführungsform gemäß Erfindung mit einem einpoligen Schweiß-Schalter und einem Streufeldtransformator als Strombegrenzungseinrichtung.

F i g. 4 zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung mit Thyristoren als trennende und schaltende Elemente und einem Streufeldtransformator als Strombegrenzungseinrichtung.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist als Stromversorgung ein an ein Wechselstromnetz angeschlossener Transformator 1 mit nachgeschaltetcr Gleichrichterbrücke 3 zur Erzeugung von Gleichstrom vorgesehen. Von der Ausgangsklemme 3;i der Gleichrichterbrückenschaltung 3 führt eine Leitung 3c zu einer Schweißelektrode. An die Leitung 3c sind die Anschlüsse 6a, 13a und 20a der Kondensatorbattcricn 6, 13 und 20 des Schweißenergiespeichers angeschlossen. Die andere Ausgangsklemme 36 der Gleichrichterschaltung 3 ist über einen Ladeschalter 2 und eine Leitung 2a an die Aufladewiderstände 4,8 und 14 angeschlossen.

Der Ladewiderstand 4 ist direkt an die Klemme 66 der Kondensatorbatterie 6 angeschlossen. Die Kondensatorbatterie 6 wird somit bei geschlossenem Schalter 2 aufgeladen gehalten. Von der Kondensatorbatterie 6 führt eine Leitung zu einem ersten Schaltkontakt eines mehrpoligen Schweiß-Schalters 19, durch welchen die Kondensatorbatterien an die Schweißleitung 5 anschaltbar ist.

Der Ladewiüerstand 8 ist an einen feststehenden Kontakt eines Umschalters 10 angeschlossen, dessen anderer feststehender Kontakt an einen mit der Leitung 3c verbundenen Entladewiderstand 9 angeschlossen ist. Der an die Klemmen 136 der Kondensatorbatterie 13 angeschlossene Umschaltkontakt des Umschalters 10 ist gemäß Fig. 1 mit dem mit dem Widerstand 9 verbundenen feststehenden Kontakt geschlossen. Die Kondensatorbatterie 13 ist somit entladen. Das im vorigen Absatz Gesagte gilt entsprechend für den Schaltungsteil mit dem Ladewiderstand 14, dem Schalter 16, dem Entladewidcrstand 12 und der Kondensatorbatterie 20. Der Umschailkonlakt des Umschalters 16 ist gemäß Fig. 1 mit dem mit dem Widersland 14 verbundenen feststehenden Kontakt geschlossen. Die Kondensatorbatterie wird somit bei geschlossenem Schalter 2 aufgeladen. Von der Verbindungslcitung zwischen dem Widerstand 8 bzw. 14 und einem zugehörigen feststehenden Kontakt des Umschalters 10 bzw. 16 führt jeweils eine Leitung zu dem /weiten bzw. dritten Schaltkontakt des mehrpoligen Sehweißschahers 19.

Die feststehenden Kontakte des Schweiß-Schalters 19 sind gemeinsam an die zur anderen Schweißelektrode führende Leitung 5 angeschlossen.

Die Schaltung gemäß 1·' i μ. 1 arbeitet wie folgt:

Nach Schließen des Ladeschalter;« 2 wird die Kondensatorbatterie 6 iiher ihren zugehörigen Aufladewiderstand 4 und die Kondensatorbatterie 20 über ihren zugehörigen Aufladewiderstaiul 14 und den I Imschulter lh aufgeladen. Die Kondensatorbatterie IJ, welche über ihren Knthulewidersuiid 9 entladen ist, behält diesen Zustand bei. Wenn der I Imsclialicr 10, nachdem die Kondensatorbatterie!! h und 20 aufgeladen wurden, umgeschaltet wird, wird auch die kondensatorbatterie 1 i über den l.adewidcrsiand H an die (lleid)strom<|uellc f'S angeschlossen und somit aulgeladen. Da dec Schweiß Schaller 19 geöffnet ist, und deshalb kenn· direkte Verbindung lier KniulcnsalorballcriiMi miteinander über die Schweißleitung vorhanden ist, können Ladungsausgleichsströme von den Kondensatorenbatterien 6 und 20 in die Kondensatorbatterie 13 nur über die Widerstände 4,14 und 8 fließen, wodurch die Schaltlast am Umschalter 10 herabgesetzt wird. Die Widerstandswerte der Ladewiderstände 4, 8 und 14 können so gewählt werden, daß eine Beschädigung der Umschalter beim Umschalten durch den Ladungsausgleich mit Sicherheit vermieden wird. Wenn der Umschalter 16 aus der in der Zeichnung gezeigten Schaltlage umgeschaltet wird, entlädt sich die Kondensatorbatterie 20 über den Entladungswiderstand 12.

Beim Schließen des Schweiß-Schalters 19 können sich alle aufgeladenen Kondensatorcnbalterien über den Schweißkreis mit der Schweißleitung entladen.

Die aus F i g. 2 ersichtliche Ausführungsform ist der aus F i g. 1 ersichtlichen Ausführungsform sehr ähnlich. Anders als bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Klemme 136 der Kondensatorenbatterie 13 über eine Diode 11, die Klemme 20b der Kondensatorenbatterie 20 über eine Diode 17 und die Klemme 6b der Kondensatorenbatterie 6 direkt an eine gemeinsame Schweißleitung 5a mit einem einpoligen Schweiß-Schalter 19a angeschlossen.

Die Dioden 11 und 17 sind so gepolt, daß sie nur das Fließen eines Schweißstromes in die Schweißlcilung aber nicht das Fließen eines Ladungsausgleichsstromes zwischen Kondensatorbalterien mit verschiedenen Ladungszuständen über die Schweißleitung 5a gestatten.

Auch sind anders als in Fig. 1 als Beispiel für eine andere Ausführungsform der Ladewiderstand und der Enlladewiderstand für die Kondensatorbatterie 20 durch einen einzigen Widerstand 18 zwischen dem Umschalter 16 und der Klemme 20b der Kondensatorenbatterie 20 ersetzt.

Im übrigen ist die Schaltung nach Fig. 2 gleich der Schaltung nach Fig. 1. Natürlich könnten auch der Widerstand 8 und der Widerstand 9 durch einen einzigen Widerstand ersetzt werden, der dann analog wie der Widerstand 18 zwischen den Umschalter 10 und den Kondensator 13 geschaltet werden müßte.

Die Schaltung nach Fig. 2 bietet gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 den Vorteil, daß als Schweiß-Schalter nur ein einpoliger und dementsprechend weniger aufwendiger Schalter erforderlich ist. Ferner können der Lade- und Entladewidcrstand für eine umschaltbare Kondensatorbatterie durch einen einzigen Widerstand in der Vcrbindungslcitung zwischen Kondensatorbatterie und Umschaltclement ersetzt werden, da hier diese Vcrbindungslcitung keinen Schweiß-Strom zu führen braucht, und somit eini Strombegrenzung den Schweißvorgang nicht behindert Dadurch ist nur noch die halbe Anzahl von Widerstän ilen erforderlich.

Die Arbeitsweise der Schaltung nach I'ig. 2 is derjenigen nach I·' i g. 1 sehr ähnlich. Auch hier kann be Zuschalten einer entladenen Kondensatorbatterie eil Ladungsausgleichsstrom nur über die entsprechende! l.adewiderständc 4, 8 bzw. 18 fließen, wodurch di Schaltleistung an den Umschaltern 10 und lh auf eine zulässigen Wert herabgesetzt wird.

Hei der aus 1·'i μ. J ersichtlichen Ausliihrungsfonn is /wischen das Net/ und die wiederum vorgesehen (ileichrichtcrbrücke J ein Streufeldtransformator 1 licschaltei. Im übrigen ist die Schaltung nach I·' i μ. ! dt Schaltung nach Fi μ. 2 sehr ähnlich. Nur sind hier di Widerstände 4, K durch Dioden ^ b/w. 7 ersel/l, und i:

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der Widerstand 18 durch eine zwischen die Ladeleitung 2a und einen feststehenden Kontakt des Umschalters 16 geschaltetenen Diode 15 und einen zwischen den anderen fes(stehenden Kontakt des Schalters 16 und die Leitung 3c geschalteten Entladewiderstand 12 ersetzt. Die Dioden 5, 7 und 15 sind so gepolt, daß sie nur das Fließen eines Ladestromes von der Ladeleitung zu den Kondensatcirenbatterien gestatten.

Die Schaltung nach F i g. 3 arbeitet wie folgt:

Der Streufeldtransformator ist so dimensioniert, daß seiner Sekundärwicklung auch ohne zusätzliche Strombegrenzungselemente für den Aufladestrom nur ein Maximal-Strom entnommen werden kann, welcher dem konstruktiv geforderten höchsten Ladestrom entspricht. Der Streufeldtransformator übt selbst eine strombegrenzende Wirkung aus, ähnlich derjenigen der Ladewiderstände 4,8 und 14 nach F i g. 1.

Wenn eine entladene Kondensatorenbatterie, z. B. die Kondensatorenbatterie 13 zugeschaltet wird, kann wegen der Dioden 5, 7, 11, 15 und 17 überhaupt kein Ladungsausgleichsstrom zwischen dieser Kondensatorenbatterie und den übrigen Kondensatorenbatterien fließen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 ist jede einzelne Kondensatorbatterie 6, 13, 20 über einen Thyristor 211, 22, 23 mit der Schweißleitung verbunden. Die Zündung respektive Löschung der einzelnen Thyristoren erfolgt über ein gemeinsames Zünd- und Löschsystern 24, welches durch einen einfachen Schalter 196, der nur den sehr geringen Zündstrom führt, betätigt wird. Während die Zündelektrode des Thyristors 21 fest mit dem Zünd- und Löschsystem 24 verbunden ist, sind die Zündelektroden der Thyristoren 22, 23, deren Batterien zu der Schweißleitung zu- bzw. von ihr abgeschaltet werden sollen, über einfache Schalter 25, 26, die ebenfalls nur den sehr geringen Zündstrom führen, mit dem Zünd- und Löschsystem 24 verbunden.

S Da der Widerstand der Thyristoren im nicht-leitenden Zustand nicht unendlich, sondern nur sehr groß ist (100 bis 200 ka), ist der Widerstand 27 erforderlich, über den die sonst an den Schweißelektroden möglicherweise entstehende Spannung abgebaut wird.

ίο Die Aufladung einer Kondensatorbatterie erfolgt in direkter Verbindung mit der Stromquelle, während die Aufladung der zu- und abschaltbaren Batterien über Dioden erfolgt.
Die Schaltung nach F i g. 4 arbeitet wie folgt:

Beim Schließen des Schalters 2 werden alle Batterien aufgeladen, und zwar die Batterie 6 in direkter Leitung und die Batterien 13 und 20 über die Dioden 7 und 15. Wird nach erfolgter Aufladung der Batterien der Steuerschalter 19a geschlossen, so kommt ein Stromimpuls auf die Zündelektrode des ThyriM<>rs 21, so daß dieser leitend wird, wodurch die Batterie 6 an der Schweißleitung liegt. Sind die Schalter 25 bzw. 26 geschlossen, so werden gleichzeitig auch die Thyristoren 22 und 23 gezündet, womit auch die Batterien 13 und 20 an der Schweißleitung liegen. Sind diese Schalter oder einer derselben jedoch geöffnet, so werden der oder die zugehörigen Thyristoren 22 bzw. 23 nichl gezündet, so daß die betreffende Kondensatorbatterie von der Schweißleitung abgeschaltet, jedoch gelader bleibt. Ein Abfluß der Energie dieser Batterien in die durch die Schweißung entladene Batterie 6 und von ai in die Schweißleitung verhindern in diesem Falle die Dioden 7 bzw. 15.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (12)

Patentansprüche:

1. Kondensator-Entladungs-Bolzenschweißgerät mit parallel zueinander im Schweißkreis liegenden Kondensatorbatterien zur Speicherung der Schweißenergie, die jeweils gelrennt zur Veränderung der für einen Schweißvorgang zur Verfügung stehenden Energie zu- bzw. abschaltbar sind, mit einer Gleichstromquelle zur Aufladung der Kundensatorbatterien, mit einer im Entladekreis der Kondensatorbatterien liegenden Schweißstrom-Schalteinrichtuiig und mit einer Entkoppelungseinrichtung im Auflade- und Schweißentladekreis zur Begrenzung von Ladungsausgleichsströmen zwischen Kondensatorbatterien beim Zuschalten einer Kondensatorbatterie, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufladekreis der Kondensatorbatterien Entkoppelungseinrichtungen vorgesehen sind, welche unabhängig von im Schweißentladekreis der Kondensatorbatterien vorgesehenen Entkoppelungseinrichtungen sind, und daß die Entkoppelungseinrichtungen im Schweißentladekreis der Kondensatorbatterien für den Schweißstrom einen vernachlässigbar kleinen Widerstand besitzen.

2. Bolzenschweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kondensatorbatterie (6, 13, 20) direkt an die Schweißleitung (5) über einen eigenen Schweißschalter (19, 21, 22, 23), welche zusammen die Entkoppelungseinrichtungen im Schweißentladekreis der Kondensatorbatterien bilden, anschließbar ist.

3. Bolzenschweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kondensatorbatterien (6, 13, 20) ein einziger Schweißschalter (19;ϊ) vorgesehen ist, und daß jede zuschaltbare Kondensatorbatterie (13,20) über einen eigenen Gleichrichtern, 17), welche zusammen die Entkoppelungseinrichtungen im Schweißentladekreis der Kondensatorbatterien bilden, an den Schweißschalter (19a) angeschlossen ist.

4. Bolzenschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schweißschalter (19, 19a, 21,22,23) elektronische Richtleiter-Schaltelemente, vorzugsweise Thyristoren, vorgesehen sind, die von einer Zünd- und Löscheinrichtung (24) steuerbar sind.

5. Bolzenschweißgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schaltelemente von der Zünd- und Löscheinrichtung (24) selektiv, vorzugsweise durch in den Steuerleitungen für die elektronischen Schaltelemente liegende Schalter (Ϊ5,26) steuerbar sind.

6. Bolzenschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ladeleitur g jeder Kondensatorbatterie (6, 13, 20) je ein Widerstand (4, 8, 14,18) iiegt, welche zusammen die Entkopplungseinrichtungen im Aufladekreis der Kondensalorbatterien bilden.

7. Bolzenschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in der Laiieleitung jeder zuschaltbaren Kondensatorbatterie (13, 20)1 je ein Gleichrichter (7,15) liegt.

8. Bolzenschweißgerät nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede zuschaltbare Kondensatorbatterie ein Steuerschalter für deren Zuschaltung vorgesehen ist, und daß jeweils der Schweißschalter und der Steuerschalter in einem einzigen Schalter vereinigt sind.

9. Bolzenschweißgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter steuerbare Gleichrichter sind, welche vorzugsweise gleichzeitig Steuerschalter für die Zuschaltung jeder zuschalibaren Kondensatorbatterie bilden.

10. Bolzenschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für jede zuschaltbare Kondensatorbatterie ein Umschalter (10, 16) als Steuerschulter für deren Zuschallung vorgesehen ist, durch welchen sie zwischen dem Ladekreis und einem vom Schweißentladekreis gesonderten Entladekreis, in welchem ein Widerstand (9,12,18) Iiegt, umschaltbar ist.

11. Bolzenschweißgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Kondensatorbatterie ein Widerstand (18) gleichzeitig als Lade- und Entladewiderstand dient.

12. Bolzcnschweißgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter (5,7,11,15,17) Halbleiterdioden sind.