Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Schweissleistung beim elektrischen Widerstandsschweissen mittels Wechselstrom auf einer Rollennahtschweissmaschine mit einem Schweisstransformator.
Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, beim Widerstandsschweissen mittels Wechselstrom die Schweissleistung durch Phasenanschnittsteuerung der Wechselspannungshalbwellen zu beeinflussen, indem jeweils der Zündpunkt innerhalb der Spannungswelle verschoben wird, woraus eine Änderung des Effektivwertes der Schweissstromstärke resultiert. Für diese Zwecke stehen sowohl Ignitron- als auch Thyristor-Schaltungsanordnungen zur Verfügung, die im Primärstromkreis des Schweisstransformators anzuordnen sind.
Die Induktivität des Schweisstransformators bewirkt bekanntlich einen Phasenunterschied Sp zwischen der Spannung und dem Strom, wobei der Strom der Spannung nacheilt.
Die Grösse des Phasenunterschiedes ist bei verschiedenen Schweissmaschinen unterschiedlich. Bei der Phasenanschnitt steuerung beginnt der Stromfluss jeweils im Zündpunkt, d h.
mit dem sprunghaften Einsetzen der Spannung, wonach der Strom bis zum folgenden Nulldurchgang der Stromhalbwelle fliesst. Infolge der Induktivität im Stromkreis tritt jeweils am Ende der angeschnittenen Spannungshalbwelle ein Über- schwingen der Spannung über den Nullpunkt hinaus auf, was eine entsprechende Verlängerung des Stromflusses zur Folge hat. Somit sind die stromlosen Pausen zwischen den aufein anderfolgenden Stromhalbwellen kürzer als sich aus dem Verschiebungswinkel des Zündpunktes erwarten liesse. Dadurch wird der Leistungssteuerungsbereich gegenüber dem Fall einer ohmschen Last eingeschränkt. Je grösser der Phasenunterschied , desto kleiner wird der Steuerungsbereich, d. h. umso grösser muss der Verschiebungswinkel des Zündpunktes sein, um überhaupt eine Reduktion der Schweissleistung herbeiführen zu können.
Anderseits zeigt sich, dass unabhängig vom Phasenunterschied pl schon bei einem Zündpunkt-Verschiebungswinkel von 1550 die Schweissleistung auf Null abgesunken ist und bei einem Zündpunkt-Verschiebungswinkel von 1200 nur noch etwa 10 0/0 beträgt. Somit ist der Steuerungsbereich durch Phasenanschnittsteuerung sowohl unten als auch oben begrenzt, so dass für die Leistungssteuerung zwischen 100 0/0 und 10 O/o nur ein Bereich von etwa 30 bis 1200 bzw. von 70 bis 1200 Zündpunkt-Verschiebungswinkel zur Verfügung steht, je nachdem, ob der Phasenunterschied < p zwischen Spannung und Strom 300 oder 700 beträgt.
Die beschriebenen Erscheinungen bei der Leistungssteuerung einer Schweissmaschine durch Phasenanschnitt steuerung ist aus folgenden Gründen nachteilig:
Wegen des relativ engen Einstellbereiches des Zündpunkt Verschiebungswinkels wird die Einstellung kritisch, da schon geringe Änderungen des Zündpunktes relativ grosse Ändeb rungen der Schweissleistung bewirken. Beim Rollennahtschweissen haben grössere Zündpunkt-Verschiebungswinkel entsprechend grössere Abstände zwischen den einzelnen Schweisspunkten der Naht zur Folge, was zu Undichtigkeit und mechanischer Schwächung der Schweissnaht führen kann. Aus diesem Grunde geht man in der Praxis nicht über einen Zündpunkt-Verschiebungswinkel von etwa 900 hinaus, was jedoch den Einstellbereich noch mehr einengt.
Um trotzdem einen ausreichend grossen Leistungsbereich bestreichen zu können, ist die Verwendung eines Schweisstransformators mit primärseitigen Anzapfungen erforderlich.
Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern der Schweissleistung beim elektrischen Widerstandsschweissen mittels Wechselstrom zu schaffen, bei denen die vorstehend geschilderten Nachteile nicht auftreten und eine Phasenanschnittsteuerung der Schweisswechselspannung vermieden ist.
Das diese Aufgabe lösende Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man den Effektivwert der Stromstärke des Schweisswechselstromes durch Amplitudenänderung der an die Primärwicklung des Schweisstransformators angelegten, wenigstens annähernd sinusförmigen Wechselspannung bei jeweils vollständigen Halbwellen steuert.
In zweckmässiger Ausgestaltung des Verfahrens kann man den von einem Wechselstromverteilnetz gelieferten Strom gleichrichten und in seiner Spannung steuern, z. B.
durch einen phasenanschnittgesteuerten Gleichrichter, und dann den gleichgerichteten Strom mittels eines vorzugsweise statischen Umrichters in einen Wechselstrom umformen, mit dem die Primärwicklung des Schweisstransformators gespeist wird.
Gemäss einer andern vorteilhaften Variante des Verfahrens kann man die Primärwicklung des Schweisstransformators mit einem durch einen fremderregten Generator erzeugten Wechselstrom speisen und die Amplitude der Spannung des vom Generator erzeugten Wechselstromes durch Ande- rung der Erregung des Generators steuern. Hierbei ist es zweckmässig, die Erregerwicklung des Generators über einen steuerbaren Gleichrichter aus einem Wechselstromverteilnetz zu speisen und den Generator durch einen aus dem Wechselstromverteilnetz gespeisten Elektromotor anzutreiben.
In beiden Fällen ist es möglich und gegebenenfalls zweckmässig, dem mittels des Umrichters bzw. des Generators erzeugten Schweisswechselstrom eine höhere Frequenz als diejenige des Wechselstromverteilnetzes zu verleihen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens weist im Primärstromkreis des Schweisstransformators angeordnete Mittel zum Steuern des Effektivwertes der Stromstärke des Schweisswechselstromes auf, durch welche Steuermittel die Amplitude der wenigstens annähernd sinusförmigen Spannung des der Primärwicklung des Schweisstransformators zugeführten Wechselstromes bei jeweils vollständigen Halbwellen veränderbar ist.
Durch die Erfindung ist ermöglicht, die Schweissleistung einer elektrischen Widerstandsschweissmaschine durch eine kontinuierliche Spannungsänderung des Schweisswechselstromes in einem verhältnismässig grossen Bereich zu verändern, so dass die Nachteile der bisher benutzten Phasenanschnittsteuerung vermieden sind.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 bezieht sich auf die bisher gebräuchliche Phasen an schnittsteuerung und zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannungs- und der Stromkurve des Schweisswechselstromes auf der Primärseite des Schweisstransformators;
Fig. 2 zeigt in grösserem Massstab eine analoge Darstellung der Spannungs- und Stromkurven bei grösserem Phasenunterschied p, zwischen Spannung und Strom;
Fig. 3 veranschaulicht den funktionellen Zusammenhang zwischen dem Zündpunkt-Verschiebungswinkel a und der resultierenden Schweissleistung für verschiedene Phasenunterschiede ç zwischen Spannung und Strom;
Fig. 4 stellt rein schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung zur Schweissleistungssteuerung durch Amplitudenänderung der Schweisswechselspannung dar;
;
Fig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannungs- und Stromkurven des Schweisswechselstromes auf der Primärseite des Schweisstransformators bei verschiedenen, mittels der Einrichtung nach Fig. 4 gesteuerten Schweissleistungen;
Fig. 6 stellt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung zur Schweissleistungssteuerung durch Amplitudenänderung der Schweisswechselspannung dar.
Anhand der Fig. 1-3 sollen zunächst nochmals die Gründe aufgezeigt werden, weshalb die bisher gebräuchliche Phasenanschnittsteuerung für die Schweissleistungssteuerung wenig geeignet ist. Im oberen Teil von Fig. 1 ist der zeitliche Verlauf der über der Primärwicklung des Schweisstransformators herrschenden Wechselspannung U bei einem Zündpunkt-Verschiebungswinkel a von etwa 700 dargestellt. Man erkennt, dass jeweils im Zündpunkt die momentane Spannung sprunghaft ansteigt und dass beim nächsten Nulldurchgang der Spannungskurve die Spannung auf die entgegengesetzte Polaritätsseite überschwingt. Dies ist eine Folge der Induktivität der Primärwicklung des Transformators. Im unteren Teil von Fig. 1 ist der entsprechende zeitliche Verlauf des in der Primärwicklung des Transformators fliessenden Stromes I gezeigt.
Es ist ersichtlich, dass der Strom jeweils im Zündpunkt allmählich einsetzt (wegen der Induktivität) und über den Nulldurchgang der Spannungskurve hinaus bis zum Nulldurchgang der Stromkurve andauert. Die Strompausen zwischen den aufeinanderfolgenden, entgegengesetzt polarisierten Stromhalbwellen sind somit kleiner als die Zündpunktverschiebung.
Die Vorgänge sind noch deutlicher in Fig. 2 dargestellt, die sich auf eine Transformatorwicklung mit grösserer Induktivität bezieht, wobei jedoch der Zündpunkt-Verzögerungswinkel a wie in Fig. 1 etwa 700 beträgt. Im Zündpunkt al setzt die momentane Spannung U sprunghaft ein; sie überschwingt den folgenden Nulldurchgang der Spannungskurve bis zum Punkt bt, um dann rasch auf Null zusammenzubrechen. Die entsprechende Halbwelle des Stromes I beginnt im Zündpunkt al und endet erst im Punkt bt relativ kurz bevor die Zündung der nächsten Spannungshalbwelle im Zündpunkt a2 erfolgt. Im Zündpunkt ao beginnt aber bereits die nächste, entgegengesetzt polarisierte Stromhalbwelle, so dass zwischen den aufeinanderfolgenden Stromhalbwellen nur relativ kurze Strompausen vorhanden sind.
Somit ist der resultierende Effektivwert des Schweissstromes Is nur verhältnismässig wenig tiefer als jener, der sich ohne Phasenanschnitt ergeben würde. Daher liegt auch die resultierende Schweiss leistung Pwo = IB2R, wobei R der Wirkwiderstand des Strom- kreises ist, nicht in dem erhofften Mass unterhalb der vollen Schweissleistung ohne Phasenanschnitt.
Der tatsächliche Zusammenhang zwischen der erzielbaren Schweissleistung Pws und dem Zündpunkt-Verschiebungs winkel a ist in Fig. 3 für verschiedene Phasenwinkel q7 zwi- schen Spannung und Strom im Primärstromkreis des Schweisstransformators graphisch dargestellt. Aus Fig. 3 ist z. B. ersichtlich, dass bei einem Phasenwinkel uvon 600 und einem Zündpunkt-Verschiebungswinkel a von 700 lediglich eine Reduktion der Schweissleistung Pws auf 82 o/o resultiert.
Da man mit Rücksicht auf die Qualität der zu bildenden Schweissnähte über einen Zündpunkt-Verschiebungswinkel von 900 praktisch nicht hinausgehen kann, verbleibt für die Steuerung der Schweissleistung Pws nur ein relativ geringer Bereich, innerhalb welchem der Zündpunkt-Verschiebungswinkel a eingestellt werden kann, wobei die Schweissleistung nur innerhalb des Bereiches von 100 /o bis hinab zu etwa 40 0/0 (bei < p 500) bzw. 55 /0 (bei q7 = 700) veränderbar ist. Dieser geringe Steuerbereich für die Schweissleistung ist in der Praxis häufig ungenügend.
Nachteilig ist auch, dass die Einstellung des Zündpunkt-Verschiebungswinkels a relativ kritisch ist, weil eine verhältnismässig kleine Änderung der Zündpunkteinstellung sich in erheblichem Mass auf die resultierende Schweissleistung auswirkt.
Zur Beseitigung der geschilderten Nachteile wird daher erfindungsgemäss vorgeschlagen, den Effektivwert des Schweissstromes nicht mittels Phasenanschnitt, sondern durch Amplitudenänderung bei vollen Spannungshalbwellen zu ver ändern. Dies kann z. B. durch die in Fig. 4 dargestellte Schaltungsanordnung geschehen.
In Fig. 4 bezeichnet 20 einen Schweisstransformator mit einer Primärwicklung 21 für beispielsweise 380 V und einer Sekundärwicklung 22 für eine Niederspannung von wenigen Volt, aber für eine hohe Stromstärke von mehreren tausend Ampere. Im Primärstromkreis des Transformators 20 befindet sich in bekannter Weise ein elektronischer Schalter 25, z. B. ein Thyristor- oder Ignitron-Schalter, der lediglich dazu dient, den Stromkreis zu schliessen, wenn eine Schweissung beginnen soll, bzw. zu unterbrechen, wenn die Schweissung beendet ist, wobei das Einschalten und Ausschalten des Stromkreises zweckmässig jeweils auf einen Nulldurchgang der speisenden Wechselspannung synchronisiert ist. Die zur Steuerung der Schweissleistung vorgesehene Steuereinnichtung 30 weist einen aus einem Wechselstromverteilnetz gespeisten steuerbaren Gleichrichter 32 auf, der z.
B. eine dreiphasige, halbgesteuerte Brückenschaltungsanordnung bekannter Bauart mit Thyristoren und Dioden sein kann. Der Gleichrichter 32 liefert an zwei Leiter 33 und 34 eine Gleichspannung, die mittels einer Drossel 35 geglättet wird.
Die Höhe der erzeugten Gleichspannung zwischen den Leitern 33 und 34 lässt sich mit Hilfe einer als Spannungsregulator dienenden Schaltungsanordnung 36 steuern, die dem Gleichrichter 32 beigeordnet ist und ermöglicht, den Zündpunkt der Thyristoren innerhalb jeder Netzwechselspannungshalbwelle zu verändern. Der Spannungsregulator 36 arbeitet in Abhängigkeit von einem Steuergieichstrom, der aus zwei Komponenten zusammengesetzt ist. Die eine Steuerstromkomponente dient als Sollwertsignal und wird von einem einstellbaren Sollwertgeber 37 geliefert. Die andere Komponente des Steuerstromes dient als Istwertsignal und wird mit Hilfe eines durch zwei Widerstände 38 und 39 gebildeten Spannungsteilers gebildet, der zwischen die Leiter 33 und 34 eingeschaltet ist.
Das Sollwertsignal wird über eine Leitung 41 und das Istwertsignal über eine Rückführleitung 42 einem Summationsglied 43 zugeführt, wo die beiden Steuerstromkomponenten algebraisch addiert und dann gemeinsam über eine Verbindung 44 dem Spannungsregulator 36 zugeleitet werden. Die zwei Leiter 33 und 34 sind an den Eingang eines statischen Gleichstrom/Wechselstrom-Umrichters 45 bekannter Bauart angeschlossen, dessen Ausgang über Leiter 46, 47 und den Schalter 25 die Primärwicklung 21 des Schweisstransformators 20 speist. Der Umrichter 45 erzeugt den erforderlichen Schweisswechselstrom, wobei die Amplitude der wenigstens annähernd sinusförmigen Wechselspannung proportional zur Höhe der Gleichspannung zwischen den Leitern 33 und 34 ist. Die Frequenz des mittels des Umrichters 45 erzeugten Schweisswechselstromes kann mit Vorteil höher als die Frequenz des Wechselstromverteilnetzes 31 sein.
Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung und das mit dieser Einrichtung durchführbare Verfahren zur Steuerung der Schweissleistung sind kurz wie folgt: -Mit Hilfe des Sollwertgebers 37 wird ein Sollwertsignal erzeugt, das als erste Steuerstromkomponente über das Summationsglied 40 dem Spannungsregulator 36 zugeleitet wird.
Entsprechend diesem Sollwertsignal wird der Zündpunkt der Thyristoren im Gleichrichter 32 innerhalb jeder Spannungshalbwelle des dem Gleichrichter zugeführten Netzwechselstromes eingestellt, so dass die gleichgerichtete Spannung an den Leitern 33 und 34 einen dem Sollwertsignal analogen Wert annimmt. Der Umrichter 45 liefert an die Leiter 46 und 47 und somit an die Primärwicklung 21 des Schweisstransformators 20 eine wenigstens annähernd sinusförmige Wechselspannung, deren Amplitude proportional zur Höhe der gleichgerichteten Spannung an den Leitern 33 und 34 ist.
Somit entspricht die Amplitude der Wechselspannung an der Primärwlcklung 21 des Schweisstransformators dem mittels des Sollwertgebers 37 eingestellten Sollwertsignal. Durch An- derung dieses Sollwertsignals lässt sich die Amplitude der genannten Wechselspannung kontinuierlich verändern, was auch eine entsprechende Änderung des Effektivwertes des praktisch sinusförmigen Schweisswechselstromes und somit auch eine kontinuierliche Änderung der Schweissleistung zur Folge hat.
Mit Hilfe des Spannungsteilers 38, 39 wird auch ein der Höhe der gleichgerichteten Spannung proportionales Istwertsignal erzeugt, das über die Rückführungsleitung 42 dem Summationsglied 43 zugeleitet wird. Im Summationsglied 43 werden das vom Sollwertgeber 37 gelieferte Sollwertsignal und das Istwertsignal kombiniert in der Weise, dass jede Abweichung des Istwertes der gleichgerichteten Spannung vom Sollwert eine solche Änderung des Steuergleichstromes auf der Leitung 44 zur Folge hat, dass mittels des Spannungsregulators 36 eine entsprechende Änderung des Zündpunktes der Thyristoren im Gleichrichter 32 erfolgt, wodurch die aufgetretene Abweichung der gleichgerichteten Spannung vom gewünschten Sollwert wenigstens annähernd kompensiert wird.
Somit wird automatisch die gleichgerichtete Spannung konstant auf dem eingestellten Sollwert gehalten. Dies hat zur Folge, dass auch die Amplitude der mittels des Umrichters 45 erzeugten Wechselspannung und der Effektivwert des Schweisswechselstromes wie auch die resultierende Schweissleistung praktisch konstant gehalten werden. Der am Soll wertgeber 37 eingestellte Sollwert bleibt somit automatisch aufrechterhalten, wenn z. B. die Spannung des Wechselstromnetzes oder die Belastung des Ausganges des Umrichters 45 schwankt
In Fig. 5 ist der zeitliche Verlauf der Spannung an der Primärwicklung 21 des Schweisstransformators 20 sowie des Stromes durch die Primärwicklung bei unterschiedlichen Schweissleistungen dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Wechselspannung bei vollen Sinushalbwellen in der Amplitude verändert, so dass z.
B. die Spannungskurven ut, ua, us entstehen, die entsprechende Stromkurven il, i2, is mit vollen Halbwellen bei einem Phasenwinkel ç zur Folge haben.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die-Prunärwicklung 21 des Schweisstransformators 20 durch einen Synchrongenerator 50 über Leiter 46 und 47 gespeist, in deren eine der elektronische Schalter 25 eingefügt ist. Der Rotor des Synchrongenerators 50 steht über eine Welle 51 mit dem Rotor eines Elektromotors 52 in Verbindung, der aus einem Wechselstromverteilnetz gespeist wird. Der Gene rotor 50 weist eine Erregerwicklung 55 auf, deren Speisung aus einer Steuereinrichtung 60 erfolgt, die nachstehend beschrieben wird.
Die Steuereinrichtung 60 enthält einen steuerbaren Gleichrichter 62, dessen Eingang über eine Leitung 61 mit dem Wechselstromverteilnetz 53 verbunden ist und dessen Ausgang über Leiter 63 und 64 unmittelbar an die Erregerwicklung 55 des Generators 50 angeschlossen ist Der Gleichrichter enthält vorzugsweise Thyristoren, deren Zün- dung innerhalb jeder Halbwelle der Wechselspannung steuerbar ist. Zur Steuerung des Zündpunktes sind zwei Integrations-Schaltungsanordnungen 65 und 66 vorhanden, die hintereinander geschaltet sind. Der Eingang der ersten Integra tions-Schaltungsanordnung 65 ist an den Ausgang eines Summationsgliedes 67 angeschlossen, das zwei Eingänge aufweist.
Der eine Eingang des Summationsgliedes 67 ist über eine Leitung 68 mit einem Sollwertgeber 69 verbunden, der zur Erzeugung eines einstellbaren Sollwertsignals in Form eines Gleichstromes dient. Dem andern Eingang des Summationsgliedes 67 ist über eine Leitung 70 ein Istwertsignal in Form eines Gleichstromes zugeführt, der vom Istwert der Wechselspannung zwischen den Leitern 46 und 47 hergeleitet ist. Zu diesem Zweck ist an die Leiter 46 und 47 die Primärwicklung eines Messtransformators 71 angeschlossen, dessen Se kundärwicklung über einen Gleichrichter 75 mit der bereits erwähnten Leitung 70 in Verbindung steht.
An den Leiter 47 ist ferner ein Messstromwandler 80 angeschlossen, dessen Messwicklung über einen Gleichrichter 82 ein weiteres Istwertsignal in Form eines Gleichstromes liefert, der durch eine Leitung 83 mit dem Eingang der zweiten Integrations-Schaltungsanordnung 66 geführt ist.
Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der Einrichtung gemäss Fig. 6 und das mit derselben ermöglichte Verfahren zur Steuerung der Schweissleistung sind kurz wie folgt:
Mittels des Sollwertgebers 69 wird ein Sollwertsignal eingestellt. Entsprechend diesem Sollwertsignal wird über die Integrations-Schaltungsanordnungen 65 und 66 der Zündpunkt der Thyristoren des Gleichrichters 62 innerhalb jeder Wechselspannungshalbwelle gesteuert, so dass der durch die Erregerwicklung 55 des Generators 50 fliessende Gleichstrom eine bestimmte Stromstärke annimmt, die eine bestimmte Amplitude der vom Generator 50 erzeugten Wechselspan nung zwischen den Leitern 46 und 47 zur Folge hat.
Wenn das Sollwertsignal geändert wird, ändern sich auch die Erregung des Generators und die Amplitude der vom Generator erzeugten Wechselspannung, wobei die Wechselspannungshalbwellen stets intakt bleiben, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Mit der auf die beschriebene Weise erzielten Amplitudenänderung der Wechselspannung zwischen den Leitern 46 und 47 ändert sich auch der Effektivwert des durch die Primärwicklung 21 des Schweisstransformators 20 fliessenden Wechselstromes, wie ebenfalls in Fig. 5 veranschaulicht ist. Die änderung der Stromstärke hat eine entsprechende Änderung der resultierenden Schweissleistung zur Folge. Demgemäss ist es möglich, die Stromstärke des Schweisswechselstromes bzw.
die Schweissleistung mittels des Sollwertgebers 69 zu wählen und einzustellen.
Das mittels des Messtransformators 71 und den Gleichrichter 75 erzeugte erste Istwertsignal ist proportional zur Amplitude der vom Generator 50 erzeugten Wechselspannung, wogegen das mittels des Stromwandlers 80 und des Gleichrichters 82 erzeugte zweite Istwertsignal proportional zur Stärke des im Primärstromkreis des Schweisstransformators 20 fliessenden Schweissstromes ist. Wenn die Amplitude der Wechselspannung zwischen den Leitern 46 und 47 von dem mittels des Sollwertgebers 69 eingestellten Sollwert abweicht, sorgt das erste Istwertsignal automatisch für eine solche Verschiebung des Zündpunktes der Thyristoren im Gleichrichter 62, dass die Spannungsabweichung kompensiert wird. Wenn die Stromstärke im Primärstromkreis des Schweisstransformators 20 z.
B. infolge Belastungsschwankungen auf der Sekundärseite des Schweisstransformators ändert, sorgt das zweite Istwertsignal automatisch für eine Verschiebung des Zündpunktes der Thyristoren derart, dass die Erregung des Generators 50 entsprechend ändert, um die eingetretene Stromstärkeänderung wieder wettzumachen.
Änderungen der Stromstärke im Primärstromkreis des Schweisstransformators 20 haben natürlich auch entsprechende Änderungen der Spannungsamplitude zur Folge, weshalb die Regelung mit Hilfe des zur Spannungsamplitude proportionalen ersten Istwertsignals genügen würde, um die gewünschte Konstanthaltung herbeizuführen. Die zusätzliche Regelung mittels des zweiten, zur Stromstärke proportionalen Istwertsignals ergibt jedoch eine Beschleunigung der Korrektur durch Vorausregelung der Erregung des Generators. Die Frequenz des mittels des Generators 50 erzeugten Schweisswechselstromes kann höher als die Netzfrequenz gewählt werden, wenn dies im Hinblick auf die Qualität der Schweissungen oder auf die Schweissgeschwindigkeit beim Rollennahtschweissen zweckmässig erscheint.
Es ist klar, dass man durch Änderung der Drehzahl des Antniebsmotors 52 die Frequenz des Schweisswechselstromes bequem verändern kann.
Die beiden beschriebenen Ausführungsbeispiele nach Fig.
4 und nach Fig. 6 erlauben eine kontinuierliche Steuerung der Schweissleistung zwischen einem Maximalwert und praktisch Null bei jeweils vollständigen Halbwellen der Schweisswechselspannung und des Schweisswechselstromes. Es ist daher nicht nötig, einen Schweisstransformator mit Anzapfungen zu verwenden. Da in der Praxis des Rollennahtschweissens häufig ohnehin mit einer höheren Frequenz des Schweissstromes als jener des Wechselstromverteilnetzes gearbeitet werden muss, brauchte man in diesen Fällen schon bisher entweder einen statischen Umrichter oder einen rotierenden Umformer zur Frequenzerhöhung.
Die beschriebene erfindungsgemässe Einrichtung zur Steuerung der Schweissleistung durch Amplitudenänderung der Schweisswechselspannung anstelle von Phasenanschnittsteuerung bedingt deshalb praktisch keinen kostspieligen Mehraufwand, sondern kann mit verhältnismässig bescheidenen zusätzlichen Mitteln, die überdies handels üblich sind, realisiert werden.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zum Steuern der Schweissleistung beim elektrischen Widerstandsschweissen mittels Wechselstrom auf einer Rollennahtschweissmaschine mit einem Schweisstransformator, dadurch gekennzeichnet, dass man den Effektivwert der Stromstärke des Schweisswechselstromes durch Amplituden änderung der an die Primärwicklung des Schweisstransformators angelegten, wenigstens annähernd sinusförmigen Wechselspannung bei jeweils vollständigen Halbwellen steuert.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man den von einem Wechselstromverteilnetz gelieferten Strom gleichrichtet und in seiner Spannung reguliert, und dass man den gleichgerichteten Strom mittels eines Umrichters in einen Wechselstrom umformt, mit dem die Primärwicklung des Schweisstransformators gespeist wird.
2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den vom Wechselstromverteilnetz gelieferten Strom mittels eines steuerbaren Gleichrichters gleichrichtet, den man mit Hilfe eines Spannungsregulators in Abhängigkeit von einem Sollwertgeber und in Abhängigkeit vom Istwert der gleichgerichteten Spannung steuert.
3. Verfahren nach Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man dem mittels des Umrichters erzeugten Wechselstrom eine höhere Frequenz als diejenige des Wechselstromverteilnetzes verleiht.
4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Primärwicklung des Schweisstransformators mit einem durch einen fremderregten Generator erzeugten Wechselstrom speist und die Amplitude der Spannung des vom Generator erzeugten Wechselstromes durch Änderung der Erregung des Generators steuert.
5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Erregerwicklung des Generators über einen steuerbaren Gleichrichter aus einem Wechselstromver tdilnetz speist, und dass der Gleichrichter mittels eines Spannungsregulators in Abhängigkeit von einem Sollwertgeber und in Abhängigkeit von den Istwerten der vom Generator erzeugten Wechselspannung und der Wechselstromstärke im Primärstromkreis des Schweisstransformators gesteuert wird.
6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man den Generator mittels eines aus dem Wechselstromverteilnetz gespeisten Motors mit einstellbarer Drehzahl antreibt.
7. Verfahren nach einem der Unteransprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man dem mittels des Generators erzeugten Wechselstrom eine höhere Frequenz als diejenige des Wechselstromverteilnetzes verleiht.
PATENTANSPRUCH II
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit im Primärstromkreis des Schweisstransformators angeordneten Mitteln zum Steuern des Effektivwertes der Stromstärke des Schweisswechselstromes, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuermittel die Amplitude der wenigstens annähernd sinusförmigen Spannung des der Primärwicklung des Schweisstransformators zugeführten Wechselstromes bei jeweils vollständigen Halbwellen veränderbar ist.
UNTERANSPRÜCHE
8. Einrichtung nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch einen von einem Wechselstromverteilnetz gespeisten steuerbaren Gleichrichter (32) zum Erzeugen eines Gleichstromes mit veränderbarer Spannung und durch einen mit dem Gleichstrom gespeisten Umrichter (45) zur Erzeugung eines Wechselstromes für die Speisung der Primärwicklung (21) des Schweisstransformators (20), wobei die Amplitude der Spannung des erzeugten Wechselstromes wenigstens annähernd proportional zur Gleichspannung ist.
9. Einrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem steuerbaren Gleichrichter (32) eine Schaltungsanordnung (36) zum Steuern des Zündzeitpunktes des Gleichrichters innerhalb jeder Halbwelle der Netzwechselspannung belgeordnet ist, wobei die Schaltungsanordnung einen einstellbaren Sollwertgeber (37) für die gleichgerichtete Spannung und eine Rückführung (38, 39, 42) des Istwertes der erzeugten Gleichspannung zur selbsttätigen Konstanthaltung der mittels des Sollwertgebers (37) eingestellten Gleichspannung aufweist.
10. Einrichtung nach den Unteransprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter (45) einen Wechselstrom mit höherer Frequenz als diejenige des Wechselstromverteilnetzes erzeugt.
11. Einrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch einen fremderregten Wechselstromgenerator (50) zur Speisung der Primärwicklung (21) des Schweisstransformators (20), durch einen Motor (52) zum Antrieb des Generators (50) und durch eine elektrische Schaltungsanordnung (60) zum Speisen der Erregerwicklung des Generators mit Gleichstrom veränderbarer Leistung.
12. Einrichtung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (60) einen von einem Wechselstromverteilnetz gespeisten steuerbaren Gleichrichter (62) und Mittel (65, 66) zum Steuern des Zündpunktes des Gleichrichters (62) innerhalb jeder Halbwelle der Netzwechselspannung aufweist, und dass die Schaltungsanordnung (60) einen einstellbaren Sollwertgeber (69) für die Erregung und Rückführungen (71, 75, 70; 80, 82, 83) der Istwerte der vom Generator (50) erzeugten Wechselspannung und der im Primärstromkreis des Schweisstransformators (20) fliessenden Wechselstromstärke zur selbsttätigen Regelung der Erregung des Generators (50) für die Konstanthaltung der Schweissleistung entsprechend dem mittels des Sollwertgebers eingestellten Sollwert aufweist.
13. Einrichtung nach den Unteransprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstromgenerator (50) einen Wechselstrom mit höherer Frequenz als diejenige des Wechselstromverteilnetzes erzeugt.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.