DE824982C

DE824982C - Verfahren zur Regelung von physikalischtechnischen Groessen, insbesondere zur Spannungsregelung von HF-Schweissgeraeten

Info

Publication number: DE824982C
Application number: DEP32274D
Authority: DE
Inventors: Winfried Kersten
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG; C Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG; C Lorenz AG
Priority date: 1949-01-23
Filing date: 1949-01-23
Publication date: 1951-12-17

Description

Verfahren zur Regelung von physikalischtechnischen Größen, insbesondere zur Spannungsregelung von HF-Schweißgeräten Die Mehrzahl der bekannten selbsttätigen Regler haben die Aufgabe, eine bei einem Arbeitsvorgang auftretende Größe, z. B. die Drehzahl einer Welle, eine vorgegebene elektrische Spannung usw., auf einem bestimmten Wert zu halten. Bei einer besonderen Art von Arbeitsvorgängen besteht jedoch (las Bedürfnis, nicht eine bestimmte Größe (Drehzahl einer Welle, elektrische Spannung) konstant zu halten, sondern eine von mehreren Parametern abhängige komplexe Größe. Beim Schweißen von Kunststoffolien mittels Hochfrequenz, z. B. ist es notwendig, um zu einwandfreien Ergebnissen zu gelangen, daß die pro Flächeneinheit bzw. bei gegebener Nahtbreite pro cm Nahtlänge in Wärme umgesetzte elektrische Energie bei gegebener Foliendicke einen bestimmten Wert weder über- noch unterschreitet. Im ersten Falle würde eine Verbreimuii.- erfolgen, im zweiten Falle kämen einwandfreien Verschweißungen zustande. Bei einem kontinuierlichen Schweißvorgang, beispielsweise beim Arbeiten mit Rollenelektroden, ist die aufzuwendende Energie in erster Näherung der Vorschubgeschwindigkeit direkt proportional. Dieser Zusammenhang, Schweißleitung und Vorschubgeschwindigkeit, wird jedoch in rechnerisch nicht exakt zu erfassender Art dadurch kompliziert, daß ein Teil der HF-Wärme durch Wärmeleitung an die Elektroden und durch Konvektion verloren geht. Dieser Betrag ist von der Form und Größe der Elektroden, von der Dicke und Wärmeleitfähigkeit des Schweißgutes und von der Schweißtemperatur selbst abhängig. Bei Steuereinrichtungen dieser zweiten Art müssen entsprechend der Anzahl der zu berücksichtigenden Parameter mehrere zusammenwirkende Regelvorgänge vorgesehen werden, von denen ein Teil zur Vereinfachung der Anordnung auch nicht voll selbsttätig ausgebildet sein kann.
Bei HF-Schweißgeräten muß zur Steuerung der HF-Schweißleistung an ein Regelgerät die Forderung gestellt werden, die vom Hochfrequenzgenerator abzugebende HF-Energie nach Maßgabe der Vorschulgeschwindigkeit so zu 'steuern, daß eine für jedes Material empirisch festgelegte Charakteristik eingehalten wird. Mit den bekannten, von einer Drehbewegung ausgehenden Steuerorganen ist diese Aufgabe nicht zu lösen, da bei diesen Reglern ein mechanisch aufzubringendes Drehmoment erforderlich wäre, welches von einer z. B. von Hand geführten und bewegten Rollenelektrode nicht zu erzeugen ist, ohne das unter Umständen sehr leicht bewegliche Schweißgut, z. B. Folien, aus seiner Lage zu verschieben. Auch lassen sich die an einen solchen Regler gestellten Forderungen mi,t rein elektrischen Mitteln nur schwer erfüllen, da bei der geringen Steuerimpulsfrequenz bei kleinen Vorschubgeschwindigkeiten ein großer Aufwand an Verstärkern, Regelgliedern und Stabilisierungsinitteln notwendig wäre. Die Lösung der Aufgabe mit teils mechanischen, teils elektrischen Mitteln hat den Vorteil eines einfachen und übersichtlichen Aufbaues, der leichten Anpassungsfähigkeit durch Auswechslung der den jeweiligen Arbeitsvorgängen angepaßten Steuerelementen.

Erfindungsgemäß wird die Regelung von physikalischtechnischen Größen, insbesondere die Spannungsregelung von HF-Schweißgeräten, in der Weise durchgeführt, daß die zu regelnde Größe sowohl einem primären, nur von der Größe eines Arbeitsparameters. abhängigen Regelvorgang als auch einem sekundären, von der Größe der ersten Regelwirkung abhängigen, willkürlich zu beeinflussenden Regelvorgang unterworfen wird. Führt man die Hochfrequenzgeneratorsteuerung auf eine Spannungsregelung zurück, so kann zur besonders einfachen Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ein Potentiometer verwendet werden, an dem die abgegriffene Spannung sowohl durch die durch bestimmte Regelvorgänge hervorgerufene Winkeleinstellung der drehbar angeordneten ringfiirinigetl Potentiometerwicklung als auch durch die durch zusätzliche Regelvorgänge hervorgerufene Winkelrückstellung des Schleifkontaktes bestimmt wird. Der Antrieb der drehbar angeordneten Potentiometerw icklung kann dabei durch einen Geschwindigkeitsfühler für die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißgutes gesteuert werden. Um die Regeleinrichtung den besonderen Arbeitsbeditlgungen eines HF-Schweißgerätes anzupassen, wird zwischen den beiden die Drehung der Potentioineterwicklung und diejenige des Schleifkontaktes bewirkenden Reglei'eleinenten ein Kopplungsglied beispielsweise in Gestalt einer Feder eingebaut. Diese als Kraftspeicher wirkende Feder hat die Aufgabe, einen Schlupf bestimmter Größen zwischen der Drehbewegung der Potentiometerwicklung und der Drehbewegung des Schleifkontaktes und damit einen bestimmten Wert der Potentiometerspantiung aufrecht zu erhalten. Außer durch die 1Vahl der

Stärke der Feder kann die Größe der Winkelverstel-

lung zwischen Potentiometer und Schleifkontakt

auch noch dadurch beeinflußt werden, daß durch eilt

weiteres Regelorgan die bis zur völligen Entspan-

nung der Feder verstreichende Zeitbeliebig geändert

wird. Dies kann beispielsweise durch Verwendung

einer in einer Luftkaininer mit regelbarem 1-ttft-

durcltlaß angeordneten. durch die pede rkraft ilt 1-111-

lauf gesetzten Luftschraube erreicht \\erden. Durch

die Abhängigkeit des zweiten lZegelvorganges von

dem ersten wird erreicht. daß ein besonderer Antrieb

für den zweiten Regelvorgang eingespart wird.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Regeleinrichtung ist an Hand der schematischen

Darstellung in der Abbildung beschrieben. Ein

Hubmagnet t erhält seinen Erregerimpuls beispiels-

weise von einem, in der Abbildung nicht dargestell-

ten, mit der Geschwindigkeit der Flektrodenrolle

umlaufenden Kolitaktgeber. Bei jedem Impuls

schiebt die mit dem Anker verbundene Klinke 2

das lose auf der Hauptwelle 3 sitzende Zahnrad 4

um einen Zahn weiter und spannt dadurch eine

Feder 5, die mit ihrem inneren Ende an der Haupt-

welle 3 und finit ihrem äußeren Ende all dein Zahn-

rad 4 befestigt ist. Dadurch \v-ird zwischen der

Hauptwelle 3 und dem Zahnrad 4 ein bestimmter

Verdrehungswinkel hergestellt. Eine Sperrklinke 6

verhindert das Zurückschnellen des Zahnrades.

Über ein fest auf der Hauptwelle sitzendes Zahn-

rad 7 und eine Übersetzung mit Hilfe der Zahn-

räder 8, 9 und to wird eine Luftschraube t t in

einer Luftkammer 12 in rasche Umdrehung ver-

setzt. Mit Hilfe einer den 1_tift<lurclilaß steuernden

Blende 13 wird die Drelizaltl der Luftschraube und

damit die bis zur 1_ntspaitilung der Feder ver-

streichende Zeit und damit wiederuni ein bestimm-

ter Verdrehungswinkel zwischen der starr mit dem

Zahnrad 4 verbundenen, lose auf der Welle gelager-

ten Potentiometerwicklung i4 und dein fest mit der

Weile verbundenen Schleifkontakt 15 eingestellt.

Eine nichtlineare, beispielsweise logarithmische

Potentiometerwicklung gibt eine weitere Möglich-

keit, die Geschwindigkeitsleistungscharakteristik

des Reglers den Erfordernissen des Schweißvor-

ganges anzupassen. Eilte weitergehende Anpassung

kann durch' die Auswechslung der leicht auszu-

wechselnden Potentioineterwickltilig gegen eitle

andere und durch Reihen- bzw. Parallelschaltung

von Hand einstellbarer @@'iderstiinde erreicht

werden. Über Schleifringe 16 und Schleiffedern 17

wird die am l'otentiotltetci- @tlpgcgriffetie Spannung

dem Sender zugeführt.

Claims

t.@-rf.N FANst1Pi'cctl.:

1. Verfahren ztlr Regelung von physikalischtechnischen Größen, insbesondere zur Spannungsregelung von l@F-Schweil3gerä ten, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung in doppelter Weise sowohl in einem lpriiniiren, ittir voll der Größe eines Arltcitsparaineters abhängigen lZegelvorgang als auch in eiiiern sekundären; von der Größe der ersten Regelwirkung abh@ingigen, willkürlich zu beeinflussenden Regelvorgang vorgenommen wird.
2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem Potentiometer abgegriffene Spannung sowohl durch die durch bestimmte Regelvorgäiige liervorgerttfene Winkeleinstellung der drehbar angeordneten ringförmigen Potentiocneterwicklung als auch durch die durch zusätzliche Regelvorgänge hervorgerufene Winkelrückstellung des Schleifkontaktes bestimmt wird.
3. 1?inrichtung nach Anspruch 2, insbesondere für 11F-Schweißgeräte, dadurch gekennzeichnet, dalß die Einstellung der Potentiometerwicklung durch einen Geschwindigkeitsfühler für die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißgutes gesteuert wird.
4. hinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dacIurch gekennzeichnet, daß zwischen den die Einstellung der Potentiometerwicklung und diejenige des Schleifkontaktes bewirkenden Regelelementen ein Kopplungsglied, insbesondere eine Feder, eingebaut ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kopplung eine das Nachlaufen des Schleifkontaktes verzögernde Einrichtung verwendet wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Schleifkontaktes durch zusätzliche Regelelemente, deren Wirksamkeit geändert werden kann, beeinflußt wird. . Einrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches, insbesondere die Auswirkung der Federkraft beeinflussendes Regelelement in einer Kammer eine Luftschraube vorgesehen ist, deren Umdrehungsgeschwindigkeit durch eine den Luftdurchlaß durch diese Kammer steuernde Blende geregelt wird.