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DE2219284A1 - Verfahren und einrichtung zum messen des widerstandes, insbesondere des gesamtwiderstandes beim widerstandspunktschweissen - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum messen des widerstandes, insbesondere des gesamtwiderstandes beim widerstandspunktschweissen

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DE2219284A1
DE2219284A1 DE19722219284 DE2219284A DE2219284A1 DE 2219284 A1 DE2219284 A1 DE 2219284A1 DE 19722219284 DE19722219284 DE 19722219284 DE 2219284 A DE2219284 A DE 2219284A DE 2219284 A1 DE2219284 A1 DE 2219284A1
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DE
Germany
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measuring
resistance
voltage
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multiplier
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DE19722219284
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Inventor
Dietmar Siegmund
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Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/20—Measuring earth resistance; Measuring contact resistance, e.g. of earth connections, e.g. plates
    • G01R27/205—Measuring contact resistance of connections, e.g. of earth connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
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    • G—PHYSICS
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

6000 - Frankfurt/Main MG 679
Kennwort: Wirkwiderstandsmesser
Erfinder: Siegmund
■Verfahren und Einrichtung zum Messen des Widerstandes, insbesondere des Gesamtwiderstandes beim Widerstandspunkt schweißen
Die vorliegende Erfindung' betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen des Widerstandes einer Meßstrecke bestehend aus mehreren in Verbindung stehenden Teilen, insbesondere zum Messen des Gesaratwiderstandes beim Widerstandspunktschweißen,
Es ist bekannt, daß für reproduzierbare Punktschweißverbindungen an gleich dicken Blechen oder an gleichen Schweißte il'en während des Schweißvorganges bei gleicher Elektrodenkraft jeweils die gleiche Stromstärke fließen muß» ·
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt* daß trotz Einhaltung konstanter Elektrodenkraft und gleichbleibender Reglerstellung für die Schweißstrorastärke die Höhe des Schweißstromes für die einzelnen Schweißpunkte an gleichen Schweißteilen Unterschiede aufweist.
Die Folge davon sind Streuungen in den Festigkeitswerten der g&schweißten Punkte und unter Umständen sogar Fehlschwcißungen. Sieht man vom Einfluß der Netzspannungsschwankungen sb, die
3Q9845/0S71
.A
sich kompensieren lassen, so liegt der Grund für die Stromstärkeänderungen ausschließlich in den Veränderungen der Widerstandswerte an der Schweißstelle. Solche Veränderungen der elektrischen Widerstandswerte können zurückgeführt werden auf unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit der Werkstoffe, auf Toleranzen in den Blechdicken oder sonstigen Abmessungen der Schweißteile und dergleichen mehr.
Um gleichbleibende Punktschweißverbindungen zu erzielen, ist es daher sehr zweckmäßig, in bestimmten Zeitabständen Widerstandskontrollmessungen auszuführen. Fallen diese Messungen unterschiedlich aus, liegen Störeinflüsse vor, die die geforderte Festigkeit abmindern und bekanntlich durch bloßes Eetrachten der punktgeschweißten Stelle von außen nicht erkennbar sind. Diese Störeinflüsse sind zu beseitigen, wenn man eine gleichbleibende Schweißqualität erzielen will. Nach Abstellen der Störeinflüsse müssen wieder gleiche Widerstankwerte gemessen werden.
Da der Gesaratwiderstand alle Teilwiderstände an der Schweißstelle einschließt, kommt der Bestimmung des Gesamtwiderstimdes vorrangige Bedeutung zu.
Es wurde festgestellt, daß schweißteohnisoh in erster Linie der Gesamtwiderstand, der sich aus der Summe des Kontaktwiderstandes Oberelektrode-Oberblech, des Materialwiderstpndes des Oberbleches, der Ubergangswiderstandes Oberblech-Unterblech, des Materialwidersfcandes des Unterbleches und des Kontaktwiderstandes UnteffiLektrode-Unterblech ergibt, für die Höhe der Stromstärke von entscheidender Bedeutung ist.
Bisher wird der Gesamtwiderstcnd derr.r-t gemessen, drß über die Meßstrecke (Elektrode-Werkstück-Elektrode) ein auf konstante Stärke geregelter Strom geleitet und die über der Meßstrecke abfallende Spannung gemessen, verstärkt und angezeigt wird.
309845/0571 eAa oal(ä|NAL ^
Die angezeigte Spannung ist proportional dem Scheinwiderstand der Meßstrecke.
Die Schweißstromzuführungsleitung und die MeßstromzufUhrungsleitungen werden bis zu den Elektroden hin parallel geführt und umschließen gemeinsam eine relativ große Fensterflächs.. Von Nachteil ist, daß durch die entstehende induktive Kupplung der beiden Kreise Meßfehler verursacht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mittels der es möglich wird, den Wirkwiderstandsanteil des Gesamtwiderstandes beim Widerstandspunktschweißen nahezu ohne Fehler zu messen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, gemäß dem die über der Meßstrecke abgegriffene Spannung mit einer Spannung multipliziert wird, welche in Phase mit dem Meßstrom liegt und die Multiplikationsgröße einer Anzeige und/oder einer Schaltvorrichtung zugeführt wird.
Zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Einrichtung vorgeschlagen, die einen mit der Meßstrecke verbundenen Konstantstromerzeuger, einen Multiplizierer,, dessen erster Eingang mit dem Anfang sowie dem Ende der Meßstrecke und dessen zweiter Eingang mit einem Spannungserzeuger verbunden ist, aufweist, sowie eine dem Multiplizierer nachgeschaltete Anzeige und/oder Schaltvorrichtung vorgesehen ist.
Durch die Multiplikation der abgegriffenen Spannung und einer zweiten Spannung, wobei diese Spannung dem Meßstrom und auch der Spannung, die den Meßstrom treibt, proportional ist, wird vorteilhaft erreicht, daß der Anzeige und/oder der Schaltvorrichtung eine Meßspannung zugeführt wird, die dem Gesamtwirkwiderstfmd proportional ist. Ein Meßfehler aufgrund der
./. 309845/0571
BAD ORiSINAL
induktiven Kopplung zwischen Schweißstromkreis und Meßscromkreis wird daduroh vorteilhaft vermieden.
Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Hinweis auf weitere besonders vorteilhafte Merkmale der Erfindung sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgeraäße Einrichtung dient zum Messen des Gesamtwirkwiderstandes beim Widerstandspunktschweißen.
Die Widerstandspunktschweißmaschine 10 weist einen Ständer 11 auf, an welchem eine obere Elektrode 12 und eine untere Elektrode 13 über Elektrodenarme 14 bzw. 15 gegeneinander verschiebbar angeordnet sind. Zwischen den Elektroden 12, 13 sind die mit 16 und 17 bezeichneten zu verschweißenden Bleche angeordnet. Der Schweißstrom wird den Elektroden 12, 13 über Leitungen 3.8, 19, die mit einem im Ständer 11 vorgesehenen Transformator 20 in Verbindung stehen, zugeführt.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Messen des Gesamtvjide?.·»- standes (Meßstrecke 21) weist einen Konstantstromerzeuger 22 auf, der in einem Gehäuse G angeordnet ist und mit der Meßstrecke 2_ Über Leitungen 23 und 24 verbunden ist, wobei die Leitungen 23 und 24 nahezu parallel zu den Schweißstromleitungen 18 und 19 angeordnet sind.
Ferner weist die erfindungsgemäße Einrichtung einen Multiplizierer 25 auf, dessen erster Eingang 26 über einen Verstärker 27 mit dem /nfang 28 sowie dem Ende 29 der Meßstrecke 21 und dessen zweiter Eingang 30 mit einem Spannungserzeuger 31 verbunden ist.
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Der Multiplizierer 25 ist beim Ausführungsbeispiel vorzugsweise als 4-Quadranten-Multiplizierer ausgebildet, dem die binomische Formel
+ X2)2 (X1 - X
X1 ·
wobei X1 die abgegriffene Spannung und X2 die zweite Spannung ist, zugrunde liegt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgeraäßen Einrichtung ist als Konstantstromerzeuger 22 und Spannungserzeuger ein Generator, vorzugsweise ein 1-KHz-Tongenerator vorgesehen.
Dem Multiplizierer 25 ist eine Vorrichtung 32 zur Mittelwertbildung nachgeschaltet, die mit einer Anzeigevorrichtung 33 und einem Schalter 33 in Verbindung steht. Besonders vorteilhaft 1st es, wenn als Schalter 33 ein Grenzwertschalter, vorzugsweise ein Schmitt-Trigger vorgesehen ist, dessen Ausgang 34 mit einem Relais 35 in Verbindung steht, welches mit einem Kontakt 36 im Schweißstromkreis (Leitung 19) zusammenwirkt,,
Durch die Induktivität der Meßleitungen 37* 38 und durch die Verstärkung im Verstärker 2? wird die über der Meßstrecke PA abfallende Spannung in ihrer Phasenlage gedreht. Um die zweite Spannung aus dem Spannungserzeuger 31 dieser Phasenlage anpassen zu können, ist vorteilhaft zwischen Spannungserzeuger 31 und zweitem Multipliziereingang 30 ein Phasendreher 39 vorgesehen, .
Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen^ daß auch die Bauteile 25, 27, 32, 33, 3k, 35 und 39 in dem Gehäuse G angeordnet sind und lediglich der besseren Übersicht wegen außerhalb dargestellt wurden.
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Zum Messen des Gesamtwiderstsndes der Meßstrecke 21 wird bei auf die Werkstücke 16, 17 angepreßten Elektroden 12, 13 entweder vor oder nach dem Schweißen ein konstanter Strom aus dem Generator 22, 31 über die Meßstreoke 21 geleitet und die über der Strecke 21 abfallende Spannung über den Verstärker 27 dem Multipliziereingang 26 zugeführt.
Diese Spannung setzt sich zusammen aus einer mit dem Meßstrom in Phase liegenden Spannung (verursacht durch die Wirkwiderstände der Werkstücke und übergänge) und einer um 90 phasenverschobenen Spannung (verursacht durch die Induktivität der Meßstrecke 21 und des Schweißtrafos 20 sowie der Gegenlniuktivität zwischen Schweißstromleitungen 18, 19 und der Meßstromleitung 23, 24).
Diese Spannung wird mit der dem zweiten Multiplizierereingang 30 zugefUhrten Spannung ums Konstantstromquelle 31 multipliziert, wobei diese Spannung in Phase mit dem Meßstrom liegt. Als Produkt ergibt sich eine Spannung, deren Mittelwert dem Wirkwiderstand der Meßstrecke proportional ist. Weicht dieser Mittelwert von einest vorgegebenen, eine ausreichende Schweißnahtqualität gewahrleistenden Wert ab, so wird über den Schalter 33, das Relais 35 und den Kontakt 36 der Schweißstromkreis (Leitung I9) unterbrochen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Gesaintwirkwiderstand beim Widerstandspunktschweißen bestimmt. Es ist aber selbstverständlich mit der beschriebenen Einrichtung auch möglich und liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, den Wirkwiderstand bei anderen Meßstrecken zu bestimmen, beispielsweise beim Arbeiten mit V/iderstendslö'fc- und -Stauchmaschinen.
I8.4.I972
Be/sn
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Claims (5)

Ansprüche
1. Verfahren zum Messen des Widerstandes einer Meßstrecks, bestehend aus mehreren in Verbi?idung stehenden Teilen, insbesondere zum Messen des Gesamtwirkwiderstandes beim Widerstandspunktsohweißen, wobei über die Strecke ein konstanter Meßstrora geleitet und die über der Strecke abfallende Spannung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die abgegriffene Spannung mit einer Spannung multipliziert wird, welche in Phase mit dem Meßstrom liegt, und die Multiplikationsgröße einer Anzeige (33) und/eder einer Schaltvorrichtung (34, 35) zugeführt wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen mit der Meßstrecke (21) verbundenen Konstantstromerzeuger (22), einen Multiplizierer (25), dessen erster Eingang (26) mit dem Anfang (28) sowie dem Ende (29) uer Meßstrecke (21) und dessen zweiter Eingang (30) mit einem Spannungserzeuger (31) verbunden ist, aufweist, sowie einer dem Multiplizierer (25) nachgeschalteten Anzeige (32) und/oder eine:? Schaltvorrichtung (34, 35).
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Konstantspannungserzeuger (31) und zweitem MuI--tipliziereingang (30) ein Phasendreher (39) angeordnet .ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, döß als Konstantstrom- und Konstantspannungserzeuger (22, 31) ein Generator, vorzugsweise ein 1-KHz-Tongenerator vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplizierer als Vier-Quadranten-KuItipllzierer ausgebildet ist.
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Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter (34) ein Grenzwertsohalter, vorzugsweise ein Schmitt-Trigger vorgesehen ist, dessen Ausgang mit einem Relais (35) in Verbindung steht, welches mit einem Kontakt (36) im Schwelßstromkreis (18, 19) zusammenwirkt.
Bs/sn
18.4.1972
309845/0571
DE19722219284 1972-04-20 1972-04-20 Verfahren und Einrichtung zum Messen des Widerstandes, insbesondere des Gesamtwiderstandes beim Widerstandspunktschweißen Expired DE2219284C3 (de)

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NL7305369A NL7305369A (de) 1972-04-20 1973-04-17
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