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Einrichtung zum Steuern einer Reihenpunktschweißmaschine Die Erfindung
bezieht sich auf,die Steuerung einer Reihenpunktschweißmasch.ime (Sernenpunktschweißurng),
d. h. einer Schweißmaschine, bei der in regelmäßigen Zeitabständen der Schweißstromkreis
unter Innehaltu.ng der für die Punktschweißung notwendigen Voraussetzungen geschlossen
wird. Für,die Steuxerung einer solchen Schweißmaschine sind mechanische Steuereinrichtungen
bekanntgeworden, bei denen ein Nockenschalter oder eine ähnliche Schalteinrichtung
vorgesehen ist, wielche einerseits den Abstand zwischen deneinzelnen Punlebsdhweißungen
und andererseits, für jeden Schweißpunkt die Dauer der Schweißung bestimmt. Andere
bekannte Steuerungen arbeiten mit rein elektrischen Steuerungsmitteln und sind insbesondere
für Punktschwe.ißm-aschinen entwickelt worden,, bei denen steuerbare Lichtbogenentladungsgefäße
angewendet werden, um den Schweißstromkrei,s, während der für -die Schweißung erforderliehen
Zeiten an die speisende Stromquelle anzuschließen. Gegenstand der Erfindung ist
eine neuartige Steuerung für Reihen punktschweißmas,chinen,, welche gegenüber bekannten
Steuerungen in mancher Hinsicht eine Vereinfadhung und byetriebste:chn@ische Verbesserung
mit sich bringt.
Gemäß der Erfindung wird durch einen Nocl;enschalter
oder einen gleichwertigen mechanischen Schalter nur der Beginn eines Schweißpunktes
bestimmt, während die Schweißdauer von einem durch den Lockensehalter ausgelösten
Zeitrelais überwacht wird. Dieses Zearelais ist vorzugs«-eis-e ein rein elektrisch
arbeitendes Relais, wie es in verschiedenen Ausführungen für die Steuerung von Schweißmaschinen
bereits bekanntgeworden ist. Die Erfindung vereinigt somit eine mechanische Steu°ruiig
mit einer el@htrischen Steuerung. Dermechanisch° Schalter bestimmt nur den ZcitB:jinn.
eines jeden Schweißpunktes. Er steuert damit den zeitlichen Abstand zwischen den
regelmäßig aufeinanderfolgenden Punl:tschweiß.ungen. Läßt man den N ockenschalter
durch einen Eleiktroinotor antr, ib°n, so hat man es in der Hand, durch Einstellen
der Drehzahl dieses 1lotors den Lockenschalter mehr oder weniger schnell laufen
zu lassen und dadurch die Pausen zwischen den einzelnen Punktschwei-ßung:n zu verlängern
oder zu verkürzen. Die Dauer jeder einzelnen Punktschweißung wird nicht durch den
-Nockenschalter, sondern durch ein Zeitrelais bestimmt, welches nur durch den Nockenschalter
ausgelöst wird. Di=es°s Re1a:s bestimmt die Dauer der Stromführung in dem Schweißstromkreis.
Außerdem können noch andere mit der Schweißung zwangsläufig verbundene Größen, Beispielsweise
der mechanische Druck, der auf die Schweißelektroden ausgeübt wird, indirekt mit
der Zeitrelaissteuerung verbunden werden. Dermcchanisch: ockenschalter kann zunächst
ein Einlaßventil für das Druckmitt1 der SchweiLelektroden öffnen, Grobei dann abhängig
von dem Err°iehen eines bestimmten Elektrodendruches der elalctrische@ch@i,-eißstromkreis
einglIschaltet und dann durch ein Zeitrelais iili°rwac"lit wird. In jedem Fall ist
der mechanische Schalter nur für die Einleitung der Pu.nktschweißung maßgebend,
während d-er weitere Verlauf des Schweißvorganges für diesen Schweißpunkt von anderen
Steuermitteln abhängig ist.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß eine Punktsehweißanordnung bekannt
ist. hei der ein umlaufender Kontaktapparat mit einem Relais zusammenarbeitet. Der
Kontaktapparat bestimmt dabei den Zeitpunlzt der Einschaltung für jeden Schweißpunl~t,
während ein Stromrelais dafür sorgt. daß erst dann ausgeschaltet wird. wenn
der Schw-eihstrom einen bestimmten 1lindestwert erreicht hat. Durch diese stromabhängig
Steuerung der Schweißzeit soll bei der bekannten Anordnung eine möglichst vollkommene
Durchschweißung der einzelnen Sch-,veirpunlzt. erreicht @r-erden. Von der Erfindung
unterscheidet sich diese bekannte Steuerungsanordnung dadurch, daß befußt auf eine
Zeitsteuerung verzichtet und zur stromabhängigen Steuerung der Schweißzeit übergegangen
wird.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Komhination zwischen einem mechanischen
Schalter und einem durch diesen aus,-elösten Zeitrelais liegt zunächst darin, da?)
der Lockenschalter sehr einfach ausgeführt werden kann. Es genügt ein Nockenschalter,
der bei seinem Umlauf einmal einen Arl)#citslcontal;t öffnet oder schließt. Die
Dauer dieser Schaltbewegung ist nicht wesentlich und kann vor allen Din-:n für alle
Arten der Punktschweißung immer die gleiche bleiben. Für die Änderung der Zeitabstände
zwischen den einzelnen @unktschw.ißungen geniigt es, die Umlaufzahl des \ochenschalters
durch Regeln eines ihn aiitreil-#"nden Motors einzustellen. Es ist nicht erforderlich,
an dem lock°nschalter selbst etwas zu ändern, um etwa bei verschiedenen Zeitahständ-eil
der Schweißpunkte dafür zu sorgen. daß für jeden Schweißpunkt die Dauer der Einschaltung
des elektrischen Stromkreis°s die gleiche bleibt: denn diese Zeitdauer «wird ja
_rlinduizgsge:näß nicht durch d"en Zocixensehatter. sondern durch das von ihm abhängige
Zeitrelais bestimmt. Mit Bezug auf den elektrischen Teil der Steuerung hat die Erfindung
ebenfalls den Vorteil einer w:sentlichen Vereinfachung gegenüber anderen Steuerungen
für R°_illezipunktschweißmaschinen, Lei denen sowohl die Zeitdauer des -,einzelnen
Sch 5ve-ißpunktes als auch der Zeitabstand zwischen den Sch Weißpunkten durch Zeitrelais
überwacht «wird. Bei der erfindungsgemäßen Steuerung fällt dem elektrischen Zeitrelais
nur die Auf"l,al;e zu. die Dauer eines Schweißpunktes zu überwachen. Diese Zeitdatt°r
kann völlig unabhängig voll dein mechanischen \ockenschalter so eingestellt werden.
wie es für d:-@ je z-eils vorliegenden @etri-el>sbedingungrn. Art und -@1>m-°_s-#ungen
des Werkstoffes usw., erforderlich ist.
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Gemäf'i einer weiteren Ausgestaltung des Erfindun-sgedanl:ens ist
-es vorteilhaft. in den Stromkreis des die Schweißung einteaeuden Schalters, der
im allgemeinen als Fußschalter ausgebildet i-st, ein Hilfsrelais zu schalten. welches
nur während der Pause des @t;ckenschalters eingeschahet werden kamt. Durch dieses
Relais wird Gewähr dafür e:@@e@en. dah der erste Punkt bei ReihenpunktLetrieh finit
der richtigen Schweißzeit gesteuert wird. Da# Hilfsrelais sorgt dafür, daß
der B:.fetil für die Ein-feitu-ng des ersten Schweißvorganges nur während der Pause
des mechanischen loehenschalters gegeben bzw. auf den @ch@riifstromkreis übertragen
werden kann. Nur während der Pause des Nockenschalters kann also beispielsweise
das E?nlaßventil für das Druckmittel der '---,ciiweißelektrod°n geöffnet und dann.
abhängig von diesem Elektrodezidruck.
auch .der elektrische Schweißstromkreis
geschlossen werden. Das erfindungsgemäß cingeschalteteHilf srelais macht den,erstenSchwe:ißpunkt
unabhängig von dem Zeitpunkt, zu dem der Fußschalter betätigt wird.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, noch eine Vorrichtung vorzusehen, welche
dafür sorgt, daß auch der letzte Schweißpunkt einer Punktreihe ordnungsgemäß ausgeführt
wird, unabhängig ,davon, wann der Fußschalter der Schweißmaschine abgehoben wird.
Erfindungsgemäß wird zu dem Zweck ein. vom Schweißstrom abhängiges Relais vorgesehen,
welches unabhängig von der Stellung des die Schweißung einleitenden Schalters, und
auch unabhängig von dem mechanischen Nockenächalter den Elektrodcndruck so lange
aufrechterhält, wie der Schweißstrom fließt. Auch wenn also der Fußschalter geöffnet
werden sollte, bevor der Schweißvorgang eines Schweißpunktes ordnungsgemäß beendet
ist, werden durch das vom Schweißstrom abhängige Relais alle für die Schweißung
erforderlichen Bedingung ensoa lange aufrechterhalten, bis der Schweiß-. punkt tatsächlich
beendat ist.
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Nähere Einzelheiten -der Erfindung ergeben sich aus dem in der Zeidhnung
dargestellten Ausführungsbeispiel. Es sei angenommen, daß ein Schweißtransformator
i über zwei steuerbare Lichtb:og enentladung sgef äße 2 und 3 an ein Wechselstromnetz
q. angeschlossen .ist. Im Steuerstromkreis der beiden Entladungsgefäße liegt
eine an sich bekannte Steaüereinrichtung 5, durch ,die, abhängig von einem Steu
errelaits 6, der Stromkreis dies Schweißtransformators i während einer bestimmten
Zeit geschlossen un@d-,dann wieder geöffnet `verden kann. Es ist weiterhin angenommen,
daß der mechanische Druck -der Schweißelektroden durch ein e'lektrisc'hes Ventil
7 überwacht wird. Außerdem ist ein Druckmanometer mit einem Maximalkontakt 8 vorgesehen,
welches das Steuerrelais für die beiden tntl,adungsge ,fäße 2 und 3 betätigt, sobald
der Elektroden,druck die für die Schweißung erforderliche Grenze erreicht hat.
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Zu der mit 5 bezeichneten Steuereinrichtung der beiden Entladungsgefäße
:2 und 3 gehört auch ein Zeitrelais, welches dazu bestimmt ist, den Stromkreis des
Schweißtransformators jeweils während einer vorbestimmten Zeit, beispielsweise während
einer bestimmten Anzahl von HaAwellen des speisenden Wechselstromnetzes, geschlossen
zu halten. Dieses Zeitrelais wird durch das vom Maximalkontakt 8 abhängige Steuerreltais
6 ausgelöst.
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Zur Steuerung des zeitlichen Abstandes zwischen den einzelnen Schweißpunkten
bei der Reihenpunkts,chweißung dient.ein inechanischer Nockenschalter 9, der über
ein Getriebe i o von einem Eleletromotor i i - angetrieben wird. Ein Regler 12 bestimmt
die: Umlaufzahl des Nockenschalters. Der Nockenschalter steuert zwei Kontakte, und
zwar einen Ruhekontakt 13 und einen Arbeitskontakt 14. Der Ruhekontakt 13 ist während
der Pause des Nockenschalte.rs geschlossen. Während der im allgemeinen wesentlich
kürzeren Arbeitszeit hält der Nockenschalter den Arbeitskontakt geschlossen. Mit
dem Ruhekontakt 13 in Reihe liegen ein Fußschalter FR und die Erreger--wicklung
15 eines Hilfsrelais. Dieses Relais kann nur dann eingeschaltet werden, wenn der
Fußschalter FR und der Kontakt 13 des Nokkenschalters-9 gleichzeitig eingeschaltet
sind. Das Hilfsrelais besitzt einen Haltekontakt 16 und einen Arheitsikontakt 17.
Letzterer liegt in Reihe mit dem Arbeitskontakt 14 des Nokkenschalters und einem
Umschalter U im Steuerstromkreis des Einlaßventil's 7 für den Elektrodendruck. Wenn
der Umschalter U auf seine Stellung R (Reihenpunktschweißung) gelegt ist, wird das
Einlaßventil eingeschaltet, sobald der Arbeitskontakt 17 des Hilfsrelais und außerdem
der Arbeitskontakt des Nockenschalters geschlossen sind.
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Um auch mit Einzelpunktsteue rung arbeiten zuhönnen, ist noch ein
weiterer Fußschalter FE vorgesehen, der zu der Stellung E (Einzelpunktschweißu.ng)
des Umschalters U gehört. Für die Eiuzelpunktsteuerung sind die mit dem Nockenschalter
9 in Verbindung -stehenden Steuerungsteile außer Wirkung gesetzt.
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Wesentlich für die Steuerungsanordnung ist noch ein stromabhängiges
Relais 18, dessen Erregerwicklung an die Klemmendes Schweißtransformators i angeschlossen
ist. Der Arbeitskontakt dieses Relais hält den Erregerstromkreis des Einlaßventils
7 für den Elektrodendruck so lange geschlossen, wie der Schweißstrom fließt bzw.
die Spannung an der Primärwicklung des Schwei.ßtransformatorrs aufrechterhalten
bleibt. Dieses Relais könnte auch noch in irgendeiner anderen Art und Weise vom
Schweißstrom abhängig gemacht werden.
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Die Wirkungsweise oder vorstehend beschriebenen SehaUung ist folgende:
Es sei angenommen, daß der Umschalter U auf die Stellung R, d. h. für keirhenpunktsc-hweißung
umgelegt ist. Wenn der die Schweißmaschine Bedienende den Fußschalter FR schließt,
wird auch die Relaiswicklung 15 eingeschaltet, jedoch nicht eher, als bis während
der Schaltpause des Nockenschalters 9 der von diesem Schalter gesteuerte Ruhekontakt
13 geschlossen ist. Das Hilfsrelais schließt dann seinen Haltekontakt 16
und wird dadurch unabhängig von dem Nockenkontakt 13.
Außerdem schließt das
Relais seinen Arbeitskontakt 17. Sobald in der darauffolgenden Arbeitsphase des
Nockenschalters 9 ,dessen Arbeitskontakt
14 geschlossen wird, erhält
die Erregerspule dos Einlaßventils 7 für den Elektrodendruck übzr die Kontakte 1q.
und 17 sowie den Umschalter L' Strom. Das Druckmittel wird dadurch wirksam, und
sobald der Elektrodendruck einen bestimmten Mindestwert erreicht hat, schließt der
Maximalkontakt und schaltet das Steuerrelais 6 ein. Letzteres löst die Steuereinrichtung
5 im Steuerstromkreis der beiden Entladungsgefäße -a und 3 aus und schließt dadurch
den Stromkreis des Schweißtransformators i. Die Dauer der Schließung dieses Stromkreises
wird ausschließlich durch das zu der Steuereinrichtung 5 gehörige Zeitrelais bestimmt.
Das von dem Schweißstrom abhängige Relais 18 sorgt dafür, daß während dieser Zeit
der Elektrodendruck unabhängig von der Einstellung der übrigen Steuerungsmittel
mit Sicherheit aufrechterhalten bleibt.
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Kurze Zeit nach dem Schließen des Arbeitskontaktes i.1 des Nockenschalters
9 endet die Arbeitsphase des NTockenschalters, und dieser Kontakt 1.t wird wieder
geöffnet. Abhängig von der Umlaufsdrehzahl des Nockenschalters wird nach einer bestimmten
Zeit der Kontakt 14 wieder geschlossen und der Schweißvorgang von neuem ausgelöst.
Während der dazwischenliegenden Schaltpause des Nockenschalters endet der von dem
Zeitrelais abhängige Schweißvorgang, und ebenfalls -während dieser Pause wird auch-das
Druckmittel für die Schweißelektroden abgeschaltet.
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In Fig. -2 ist der zeitliche Verlauf der für die Punktschweißung wesentlichen
Größen im Diagramm dargestellt. Es bedeuten pdenElektrodendruck, i. den Schweißstrom,
n die Dauer der Kontaktbetätigung des Nockenschalters während seiner Arbeitsphase.
Das Diagramm zeigt, daß im Zeitpunkt to die Arbeitsphase des Nackenschalters beginnt
und daß gleichzeitig durch Öffnen des Einlaßventi.ls 7 der Elektrodendruck ansteigt.
Im Zeitpunkt t1 schließt der Maximalkontakt 8, und etwa gleichzeitig setzt der Schw:cißstrom
i. ein. Im Zeitpunkt t2 endet die Arbeitsphase des N ockensclialters. Unabliängig
davon fließt der Schweißstrom i noch bis zum Zeitpunkt t. weiter. Bis zu diesem
Zeitpunkt hält das Relais 18 seinen Kontakt geschlossen, und dementsprechend bleibt
bis zu diesem Zeitpunkt auch d°r Elektrodendruck p aufrechterhalten. Erst dann schließt
das Ei.nlaßvzntil 7 uni öffnet gleichzeitig den Auspuffweg. und der Druck sinkt.
Nach Ablauf einer bestimmten Pause, die von der Umlaufsdrehzahl des Nackenschalters
abhängig :st, setzt im Zeitpunkt t@ der gleiche Vorgang von neuem ein. Der Ablauf
dieses Vorganges ist der vorstehend beschriebene. Die Zeiten t1', t,', t.;,`
entspr echen dabei den oben angeg°b@enen Zeiten t1, t., t3. Aus dem Diagramm ist
ersichtlich, daß 1--e Dauer der Arbeitsphase ja des Glockenschalters für den Ablauf
des Schweißvorganges eines Schweißpunktes belanglos ist. Wesentlich ist nur der
Beginn der Arbeitsphasen und der Abstand zwischen den Zeitpunkten to und t n`. Dieser
Abstand allein wird durch den mechanischen Lockenschalter bestimmt. Die übrigen
für den Schweißvorgang wesentlichen Größen «-erden durch andere Steuerungsmittel
bestimmt, die nur insofern von dem loekenschalter abhängig sind, als sie durch diesen
Schalter ausgelöst werden. Der Abstand zwischen den Zeitpunkten to und t3 hängt
dementsprechend nicht von dem @Tockenschalter, sondern vcn dem Zeitrelais in Verbindung
mit dem vom Elektrodendruck abhängigen Steuerrelais ab.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die in der Zeichnung in Fig. i dargestellten
Schaltungsteile nur als eine Möglichkeit der Ausführung unter Benutzung des der
Erfindung zugrunde liegenden Gedankens anzusehen sind. Die Schaltung kann in ihren
Einzelheiten vielfach abgeändert «-erden, ohne dabei den Erfindungsgedanken zu verlassen.
So ist beispielsweise die Ausbildung und Ausgestaltung des zu der Steuereinrichtung
5 der beiden Entladungs-gefäße 2 und 3 gehörigen Zeitrelais von den jeweils
vorliegenden Betriebsbedingungen der Schweißmaschine abhängig, im übrigen aber für
die Erfindung gleichgültig. Es ist auch nicht unbedingt irot«-.endig, daß ein besonderes
Elektrodendruckmittel angewendet wird. Die Erfindung läßt sich auch bei Schweißmaschinen
anwenden, bei denen der von Hand ausgeübte Druck der Schweißelektroden als ausreichend
angesehen -,wird. Die konstruktive Ausgestaltung des Nackenschalters 9 ist für die
Erfindung belanglos. Wesentlich ist nur, daß auf irgendeine Weise durch ein mechanisch
arbeitendes Mittel in regelmäßigen Zeitabständen die zu dem \ockenschalter gehörigen
Arbeitskontakte betätigt werden.
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Die Erfindung ist zwar von besonderer Bedeutung für solche Schweißmaschinen.
welche über steuerbare Entladungsgefäfie an die speisende Stromquelle ang11schlossen
werden: dieses Schaltungsmerkmal ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Die Erfindung
kann vieltiieir auch für Schweißmaschinen Anwendung finden. bei denen anders Schaltmittel
zwischen den Schweißtransformator und das speisende N:tz geschaltet sind.