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DE1540866A1 - Welding device - Google Patents

Welding device

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Publication number
DE1540866A1
DE1540866A1 DE19641540866 DE1540866A DE1540866A1 DE 1540866 A1 DE1540866 A1 DE 1540866A1 DE 19641540866 DE19641540866 DE 19641540866 DE 1540866 A DE1540866 A DE 1540866A DE 1540866 A1 DE1540866 A1 DE 1540866A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gate electrode
voltage
anode
cathode
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19641540866
Other languages
German (de)
Other versions
DE1540866B2 (en
Inventor
Pease Charles Connor
English Lawrence Paul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSM Products Inc
Original Assignee
KSM Products Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSM Products Inc filed Critical KSM Products Inc
Publication of DE1540866A1 publication Critical patent/DE1540866A1/en
Publication of DE1540866B2 publication Critical patent/DE1540866B2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/26Storage discharge welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/20Stud welding
    • B23K9/201Stud welding of the extremity of a small piece on a great or large basis
    • B23K9/202Stud welding of the extremity of a small piece on a great or large basis by means of portable equipment, e.g. stud welding gun
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/205Means for determining, controlling or regulating the arc interval

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Description

Schweißeinrichtung. Die Erfindung bezieht sich auf das elektrische Schweißen und insbesondere auf Bolzenschweißgeräte, die dazu verwendet werden, das eine Ende eines sieh axial erstreckenden Bolzens mit der Oberfläche eines sich seitlich erstreckenden Werkstückes zu beliebigen Zwecken zu verbinden. So kann beispielsweise das freie Ende des Bolzens, nachdem er an das Werkstück angeschweißt worden ist, mit Gewinde versehen werden, um irgendwelche Bauelemente an dem .,erkstück befestigen zu können.Welding equipment. The invention relates to the electrical Welding and in particular on stud welding devices used for the one end of an axially extending bolt with the surface of a laterally to connect extending workpiece for any purposes. For example the free end of the stud after it has been welded to the workpiece, be threaded to attach any components to the., component to be able to.

Für Bvlzenschweißgeräte der vorstehend genannten Art sind bereits verschiedene elektrische Einrichtungen vorgeschlagen worden. Bei einer Ausführungsfarm einer solchen Einrichtung wird der Bolzen gegen das Werkstück gedrückt, und den aneinanderstoßenden Teilen des Bolzens und des Werkstückes wird Energ--z =.-u: einer zweckentsprechenden Energiequelle zugeführt. In diesem Fall kann der Bolzen mit einem Vorsprung versehen sein, der mit dem Werkstück in solcher Weise in Druckberührung gebracht wird, daß die Entladung der Energiequelle-über den Bolzenvorsprung und das Werkstück zu einer Zerstörung des Vorsprunges, zu einer Erhitzung der aneinanderstoßenden Teile des Bolzens und des Werkstückes auf Schweißtemperatur und zu einer Diffusionsverbindung der Teile unter dem angelegten Druck führt. Bei einer anderen Ausführungsform kann der unter einer Vor-Spannung gehaltene Bolzen zur Bewegung gegen das Werkstück freigegeben werden, so daß, wenn er mit dem Werkstück in Berührung tritt, die Erwgiequelle entladen und die Sehweißung erzeugt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Bolzen, nachdemer gegen das Werkstück gedrückt worden ist, von diesem weggezogen werden, um einen L--chtbogen zu ziehen, und danach wieder gegen das Werkstück gedrückt werden, um die durch den Lichtbogen angeschmolzenen, aneinandergrenzenden Teile miteinander zu verbinden, In jedem Fall sind die Schweißströme sehr hoch, so da:3 die zum Schalten dieser hohen Schweißströme vorzusehenden Vorrichtungen unter sehr rauhen Bedingungen arbeiten. Demzufolge müssen diese Schaltvorrichtungen von schwerer :-tusführung sein und erfordern eine häufige und beträchtliche Wartung.For beam welding devices of the type mentioned above are already various electrical devices have been proposed. At an execution farm Such a device, the bolt is pressed against the workpiece, and the abutting parts of the bolt and the workpiece becomes Energ - z = .- u: one Appropriate energy source supplied. In this case the bolt can with one Be provided projection that with the workpiece in such Way is brought into pressure contact that the discharge of the energy source-over the bolt projection and the workpiece to a destruction of the projection, to one Heating of the abutting parts of the stud and the workpiece to the welding temperature and results in diffusion bonding of the parts under the applied pressure. at Another embodiment may be the pre-tensioned bolt be released to move against the workpiece, so that when it hits the workpiece comes into contact, the heat source is discharged and the vision is produced. at In a further embodiment, the bolt can then be pressed against the workpiece be pulled away from this to draw an arc of light, and afterwards pressed against the workpiece again in order to remove the adjoining parts to join together, in each case the welding currents very high, so there: 3 the devices to be provided for switching these high welding currents work in very harsh conditions. As a result, these switching devices must of severe: execution and require frequent and considerable maintenance.

Die E..finaung schafft zur Verwendung bei einer Bolzen-, Schweißeinrichtung von irgendeiner der vorgenannten Arten eirau neuartige Schaltvorrichtung, welche sich durch das Fehlen beweglicher Teile und durch ein ungewöhnlich geringes GEwichauszeichnet und welche ein Minimum an Wartung bedarf, während sie ein v",irksanies Arbeiten aufrechterhält.The E..finaung creates for use with a bolt, welding device of any of the foregoing types a roughly novel switching device, which is characterized by the lack of moving parts and an unusually low weight and which requires a minimum of maintenance while keeping up a v ", irksanies work.

Ein Hauptzweck der E,findung besteht darin, einen ungewöhnlich wirksamen Schaltstromkreis für die Schweißströme bei Bolzenschweißeinrichtungen der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem das Schalten mittels eines Torgleichrichters, vorzugsweise eines gesteuerten Siliziumgleichriehters, erfolgt. _ Ein weiterer Zweck der E_ findung besteht darin, einen ä;:haltstromifreis der vorgenainten Art zu sct:affen, in welchem der Torgleichrichter die .-Entladung eines Kondensators Über uie miteinander zu @rerschiveiT-@erideri '.teile steuert.A primary purpose of the invention is to provide an unusually effective Switching circuit for the welding currents in stud welding devices of the aforementioned To create a way in which the switching by means of a gate rectifier, preferably a controlled silicon alignment device. Another purpose of the invention consists in an ä;: haltstromifreis of the specified kind to sct: ape, in which the gate rectifier the. -discharge of a capacitor over uie to each other @ rerschiveiT- @ erideri '.teile controls.

?in weiterer Zweck der Erfineiung besteht darin, einen SclialL,str,oitiicreis der vorgenannten Art zu schaffen, in welchem der Tsrgleiciirichter die Erzeugung eines Lichtbogens zwischen der: miteinander- -:u verschweißenden Teilen steuert.Another purpose of the invention is to create a SclialL, str, oitiicreis of the aforementioned type, in which the control judge the production an arc between the: parts that are welded to one another -: u controls.

@@ i tere@,ecite der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor: Die Erfindung wird nachstehend an I-Iand der Zeichnung an zwei Beispielen näher erläutert.@@ i tere @, ecite of the invention go from the following description The invention is illustrated below using two examples in the drawing explained in more detail.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsforrn einer Bolzenschweißeinrichtung ge* maß der Erfindung.Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a Stud welding device according to the invention.

I=ig. 2 ist eine in vergröiüertem Maßstab gehaltene Cuerschnittsarisicllt eine: Torgleichrichters,. der in der Einrichtung gemä @ Ij-ig. 1 verwendet werden kann.I = ig. Fig. 2 is a sectional view on an enlarged scale a: gate rectifier ,. in the facility according to @ Ij-ig. 1 used will can.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Bolzenschweißeinrichtung gemäß der Erfindung.Fig. 3 is a schematic representation of a further embodiment a stud welding device according to the invention.

Die in Fig. 1 wiedergegebene Einrichtung weist allgemein eine Bolzenschweißpistole 20, einen Steuerstromkreis 22 urid einen Schaltstromkreis 24 auf. Die Schweißpistole 20 wird nachstehend in Verbindung mit einem Bolzen 26 und einem Werkztück 28 beschrieben, während danach der Steuerstromkreis 22 und der Schaltstromkreis 24 im Zusammenhang mit der Arbeitsweise der Schweißpistole 20 und die Wechselbeziehung der Aufbauteile dieser Stromkreise, insbesondere in Bezug. auf den in Fig. 2 wiedergegebenen gesteuerten Siliziumgleichrichter beschrieben werden.The apparatus shown in Fig. 1 generally comprises a stud welding gun 20, a control circuit 22 and a switching circuit 24. The welding gun 20 is described below in connection with a bolt 26 and a workpiece 28, while thereafter the control circuit 22 and the switching circuit 24 in connection with the operation of the welding gun 20 and the interrelation of the structural parts these circuits, especially in relation to. on the one shown in Fig. 2 controlled Silicon rectifiers are described.

Die Schweißpistole 20 enthält e-n Spannfutter 30 zum Halteei dos Bolzens 26. Das Spannfutter 30 ist innerhalb des Gehäuses 32 der Pistole hin- und herbewegbar gelagert, wobei es von einer Feder 3# in seine äußerste Stellung vorbewegbar und durch eine Elektromagnetspule 36 in seine innerste Stellung zurückziehbar ist. Das Spannfutter 30 ist so angeordnet, daß es in das Gehäuse 32 hineintritt, wenn die Pistole 20 von Hand an das Werkstück 28 angedrückt wird. Unter diesen Umständen liegt der Bolzen 26 an dem ZJerkstück 28 an. Werin im Betrieb der als Schalter ausgebildete Abzug 38 der Pistole 20 betätigt wird, wird die Elektromagnetspule 36 erregt und sieht den Bolzen 26 von dem Werkstück 28 weg, wodurch zwischen dem Bolzen und dem Werkstück ein Zündlichtbogen erzeugt wird. Danach bewirkt der Steuerstromkreis 22, daß durch den Schalt-Stromkreis 24 ein Schweißstrom hindurchfließt, um einen Schweißlichtbogen zu erzeugen. An einem geeigneten Zeitpunkt, an welchem die einander zugekehrten Teile des Bolzens 26 und des Werkstückes 28 in angeschmolzenen Zustand erhitzt worden sind, drückt die Feder 3`t ddn Bolzen 26 3.n Berührung miVdem Werkstück 28, um den Bolzen und das Werkstück fest miteinander zu verbinden.The welding gun 20 contains a chuck 30 for holding the bolts 26. The chuck 30 is reciprocable within the housing 32 of the gun stored, whereby it can be advanced to its extreme position by a spring 3 # and is retractable into its innermost position by an electromagnetic coil 36. That Chuck 30 is arranged to enter housing 32 when the Gun 20 is pressed against the workpiece 28 by hand. Under these circumstances the bolt 26 rests on the ZJerkstück 28. Werin trained as a counter in the company Trigger 38 of the pistol 20 is actuated, the electromagnetic coil 36 is energized and sees the stud 26 away from the workpiece 28, thereby between the stud and the workpiece a pilot arc is generated. Thereafter, the control circuit 22 causes that through A welding current flows through the switching circuit 24 to produce a welding arc to create. At a suitable point in time at which the facing each other Parts of the bolt 26 and the workpiece 28 have been heated in the melted state are, the spring presses 3`t the bolt 26 3.n contact with the workpiece 28, around the Bolt and the workpiece to be firmly connected to each other.

Der Steuerstromkreis 22, der aus einer wrechselstromquelle 37 gespeist wird; enthält einen Transformator 39, eine diesem zugeordnete Gleichrchterschaltung 41 sowie die nachstehend genannten Aufbauteile, Band er arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise. Der Abzug 38 der Schweißpistole 20 schließt bei seiner Betätigung einen normalerweise offenen Schalter 40, wodurch ein Relais 42 und ein Zeitgeberrelals 4-4 erregt und damit dem Relais 42 zugeordnete, normalerweise offene Kontakte 46, 4$ und 50 geschlossen werden. Sobald sich die Kontakte 50 schließen, wird die Elektromagnetspule 36 in der Schweißpistole erregt und dadurch das Spannfutter 30 in seine innerste Stellung in dem Pistolengehäuse 32 zurückgezogen, so daß der Zündlichtbogen erzeugt wird. ..Enn sich 24 die in dem Schaltstromkre-s, 'liegenden Izortake 48 des Relx_-42 schließen, erzeugt der Schaltstromkreis 24 unter der Steuerung eines nachstehend zu beschreibenden gesteuerten Siliziumgleichrichters 52 einen,-Schweißstrom zwischen dem Bolzen 26 und dem Werkstück 28. The control circuit 22, which is fed from an alternating current source 37; contains a transformer 39, a rectifier circuit 41 assigned to it and the structural parts mentioned below, the band works in the manner described below. The trigger 38 of the welding gun 20, when actuated, closes a normally open switch 40, energizing a relay 42 and timer relals 4-4, thereby closing normally open contacts 46, 4 and 50 associated with relay 42. As soon as the contacts 50 close, the electromagnetic coil 36 in the welding gun is energized and the chuck 30 is thereby withdrawn into its innermost position in the gun housing 32, so that the ignition arc is generated. When the Izortake 48 of the Relx_-42 in the switching circuit 24 close, the switching circuit 24 generates a welding current between the stud 26 and the workpiece 28 under the control of a controlled silicon rectifier 52 to be described below.

Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 52, der in Fig. 2 im Schnitt dargestellt ist, bildet eine gesteuerte Leitung für den Schweißstrom, der einer Gleichstromquelle 47 entnommen wird. Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 52 ist einem gewöhnlichen Gleichrichter allgemein ähnlich, d. h. er kann nur in dem Vorwärtsrichtung von einer Anode 54 :.:u einer Kathode 56 leiten. Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 52 sperrt jedoch in der Vorwärtsrichtung, bis eine kleine Spannung, die als Zündspannung bezeichnet wird, zwischen die Kathode 56 und eine Torelektrode 58 angelegt wird. Danach bleibt der leitende Zustand bestehen,, selbst wenn der Torstrom unterbrochen wird, bis der zwischen der Anode und der Kathode fließende Strom unter einen gegebenen minimalen Wert s.-inkt, der als Haltestrom bezeichnet wird.The controlled silicon rectifier 52, which is shown in Fig. 2 in section is shown, forms a controlled line for the welding current, the one DC power source 47 is taken. The silicon controlled rectifier 52 is generally similar to an ordinary rectifier, i. H. he can only go in the forward direction from an anode 54:.: u to a cathode 56 conduct. The controlled silicon rectifier However, 52 blocks in the forward direction until a small voltage, which is called the ignition voltage is designated, between the cathode 56 and a gate electrode 58 is applied. After that, the conductive state remains, even if the gate current is interrupted is until the current flowing between the anode and the cathode is below a given minimum value s.-inkt, which is referred to as the holding current.

Zwischen der Anode 54 und der Kathode 56 des Gleichrichters 52 befinden sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, (in der angegebenen Reihenfolge) ein Träger 60, ein pnp-Aufbau 62 und ein pn-Aufbau 64. Der -pnp-Aufbau 62 besteht aus Siliziumschichten 66, 68 und 70, und der pn-Aufbau (4 umfaßt die Siliziumschicht 70 und eine Goldarxtimonschicht 72. Die Torelektrode 58 ist mit dem Aufbau 64 verklunden. Dem Wesen nach ist der steuerbare Gleichrichter 52- eine pnpr-Einheit mit einer mit der inneren p-Schidt veroundener, Torelektrode. -ir: i Betrieb muß die Spannung zwischen der Torelektrode lind der= Kathode des Siliziumgleichrichters 52 oberhalb eines vorbestmrnten minimalen Wertes liegen, bevor ein Leiten auftreter, kann. Nach dem Leitendwerden bleibt der Strornfluß Lestehen, selbst wenn die Torspannung weggenommen wird, bis der Strom unter ein vorbestimmtes Minimum-sinkt, bei dem der Z_;esteuerte äiliziumgleichrichter in den in Vorwärtsrichtung sperrenden Zustand zurückkehrt, in welchem das Tor offen ist.As can be seen from FIG. 2, a carrier 60, a pnp structure 62 and a pn structure 64 are located between the anode 54 and the cathode 56 of the rectifier 52. The -pnp structure 62 is composed of silicon layers 66, 68 and 70, and the pn-structure (4 comprising the silicon layer 70 and a Goldarxtimonschicht 72. the gate electrode 58 is verklunden with the structure 64th in essence, the controllable rectifier 52- a pnpr unit having a gate electrode connected to the inner p-Schidt. -ir: In operation, the voltage between the gate electrode and the cathode of the silicon rectifier 52 must be above a predetermined minimum value before conduction can occur. even if the gate voltage is removed until the current falls below a predetermined minimum, at which the Z_; controlled silicon rectifier returns to the forward blocking state, in which the Gate is open.

Der Schaltstromkreis 24 Enthält die nachstehend genannten Auf Bauteile und ar" e2, tet in Aer 11s olgerd beschriebenen wt-3ise. ?der 5f:I:# l tstrc@rifcre.s 2#+ =hi@#d aus der oben genannten aselstroincaue :_ l e j; über einen Transformator 43 und eine Glei".-h2iGhtei@sc@ialtung 45 gespeist, und beim Schließen der i--;Lintaltts 4ü de:-> Relais 42 wird zwischen der Torelektrode 58 ui ff@at u@ä" ')des gesteuerten Siliziumgleichrichters 52 ein Potential F- @,@eugt. Lire 'Widerstand 74 begrenzt dieses Potential auf eine Sicherheitswert im Arbeitsbereich des gesteuerten Siliziumgleicl.ricrters. Sobald dieses Potential erzeugt wird; wird der gesteuerte Siliziumgleichrichter leitend. Unter diesen _r3edingungen fließt Strom durch die Schweißpistole, 20 und von dem Bolzen 26 zu dem Werkstück 28.Switching circuit 24 includes the following components and ar "e2, tet wt-3ise described in Aer 11s olgerd.? der 5f: I: # l tstrc@rifcre.s 2 # + = hi @ # d from the above aselstroincaue: _ l e j; through a transformer 43 and a Glei ".- h2iGhtei @ sc @ ialtung 45 fed, and when closing the i -; Lintaltts 4ü de: -> Relay 42 is between the gate electrode 58 ui ff @ at u @ ä "') of the controlled Silicon rectifier 52 has a potential F- @, @ eugt. Lire 'resistance 74 limited this potential to a safety value in the working range of the controlled silicon gauges. Once this potential is created; becomes the controlled silicon rectifier conductive. Under these conditions, current flows through the welding gun, 20 and from the bolt 26 to the workpiece 28.

Am. Ende einer Schweißperiode, die durch das Zeitgeberrelais 44 bestimmt wird, -werden dessen normalerweise geschlossenen F_ontakte 76 geöffnet und dessen normalerweise offenen I<<ontakte (6 geschlossen. Durch das Schließen der Kantakte ;"3 des Zeit eberrelais 411 v:@ird eiri Relais 6U erregt, so daß dessen normalerweise offenen Kontakte 82 geschlossen und dessen-normalerweise geschlossene Kontakte 84 geöffnet werden. Durch das Öffnen der Kontakte 84 des Relais 80 wird das Aufladen eines eine Rückwärtsspannung liefernden Kondensators 86 unterbrochen, und durch das Schließen der Kontakte 82 des Relais 80 wird an den gesteuerten Siliziumgleichrichter 52 zwischen dessen Anode 54 und dessen Kathode 56 eine Rückwärtsspannung in der Weise angelegt, daß der Fluß eines Rückwärtsstromes verursacht wird, durch den@der Siliziumgleichrichter 52 seine Fähigkeit zurückerlangt, den Vorwärtsstrom zusperren oder, in anderen Worten, den Stromfluß abzuschalten. Die Zeit dieser Abschaltung ist sehr kurz. und beträgt im allgemeinen etwa 10 bis 20 Mikrosekunden. Diese Abschaltzeit ist jedoch kurz genug, um den Fluß des Schweißstromes im Synchronismus mit dem Andrücken des Bolzres an das Werkstück zu unterbrechen. Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 52 ist nunmehr im sperrenden Zustand und verbleibt in diesem Zustand, bis wieder ein vollständiger Arbeitszyklus eingeleitet wird. , Die in Fig, 3 dargestellte Einrichtung weist allgemein eine Bolzenschweißpistole 90 und einen Steuerstromkreis 92 auf. Der Steuerstromkreis 92 enthält einen Transformator 94 zur Wechselstromzufuhr, einen Kondensator 96, der, wenn er . aufgeladen ist, einen Schweißstrom liefert, einen gesteuerten Silizumgleichrichter 98 zum Aufladen des Kondensators 96 und einen zweiten gesteuerten Silizumgleichrichter 100, welcher den durch die Schweißpistole hindurdgehenden Schweißstrom steuert. Die Arbeitsweise des Steuerstromkreises 92 wird weiter unten näher erläutert, und die ä=ii-beitsweise der Pistole 90 wird nachstehend in Verbindung mit einem Bolzen 102 und einem .Werkstück 104 beschrieben. , Die Pistole 90 enthält ein Sl;anrzfutter 106 zum Halten des Bolzens 102, dessen Ende mit einem Vorsprung 108 versehen ist. Das Spannfutter 106 ist innerhalb des Gehäuses 110 der Pistole 90 hin- und herbewegbar gelagert, und es wird durch eine Feder 112 in seine äußerste Stellung gedrückt.At the. End of a welding period determined by the timer relay 44 is, -will open its normally closed F_ontakte 76 and its normally open I << ontakte (6 closed. By closing the Kantakt ; "3 of the time boom relay 411 v: @ is energized by relay 6U, so that its normally open contacts 82 closed and its normally closed Contacts 84 are opened. By opening the contacts 84 of the relay 80 is the charging of a capacitor 86 supplying a reverse voltage is interrupted, and by closing contacts 82 of relay 80, it is sent to the controlled silicon rectifier 52 between its anode 54 and its cathode 56 a reverse voltage in the Manner designed to cause the flow of a reverse current through the @ der Silicon rectifier 52 regained its ability to block forward current or, in other words, turn off the flow of current. The time of this shutdown is very short. and is generally about 10 to 20 microseconds. This shutdown time however, it is short enough to allow the welding current to flow in synchronism with the pressing interrupt the bolt to the workpiece. The controlled silicon rectifier 52 is now in the blocking state and remains in this state until again a full work cycle is initiated. The device shown in FIG generally includes a stud welding gun 90 and a control circuit 92. The control circuit 92 includes a transformer 94 for AC power supply, a Capacitor 96 that if he. is charged, supplies a welding current, a controlled silicon rectifier 98 for charging the capacitor 96 and a second controlled silicon rectifier 100, which the one by the welding gun controls continuous welding current. The Operation of Control Circuit 92 will be discussed in more detail below, and the operation of gun 90 will be explained below in connection with a bolt 102 and a .Werkstück 104 described. , The gun 90 contains a Sl; anrzfutter 106 for holding the bolt 102, the end of which with a Projection 108 is provided. The chuck 106 is within the housing 110 of the Pistol 90 reciprocally mounted, and it is by a spring 112 in his extreme position pressed.

Das Spannfutter 106 ist derart angeordnet, daß es in das Gehäuse 110- hineinbewegt wird, wenn die Pistole von Hand gegen das Werkstück 104 gedrückt wird. Sobald ein Schweißstrom durch den Bolzen 102, dessen Vorsprung 108 und das Werkstück 10$ hindurchgeht,. wird der Vorsprung 108 in bekannter Weise zerstört und der Bolzen 102 unter der Kraft der Feder 112 in Berührung mit dem Werkstück 104 zu einem Zeitpunkt gebracht, zu welchem die einander zugekehrten Teile des Bolzens und des Werkstückes durch den Schweißstrom auf Schweißtemperatur erhitzt worden sind.The chuck 106 is arranged so that it is in the housing 110- is moved in when the gun is pressed against the workpiece 104 by hand. As soon as a welding current through the stud 102, its projection 108 and the workpiece $ 10 goes through. the projection 108 is destroyed in a known manner and the bolt 102 under the force of spring 112 in contact with workpiece 104 at a time brought to which the facing parts of the bolt and the workpiece have been heated to the welding temperature by the welding current.

Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 98 veranschaulicht eine Art der Zuführung von G1echtrom zu dem Kondensator 96 beim Ansprechen auf aus dem Transformator 94 erhaltenen Wechselstrom. Dieser gesteuerte S1liziumgleichrichter 98 ist dem in Fig. 2 dargestellten identisch oder ähnlich, und er weist eine Anode 114, eine Kathode 116.und eine Torelektrode 118 auf.Silicon controlled rectifier 98 illustrates one way of supplying direct current to capacitor 96 in response to alternating current received from transformer 94. This controlled silicon rectifier 98 is identical or similar to that shown in FIG. 2, and it has an anode 114, a cathode 116 and a gate electrode 118 .

DerPrimärseite 120 des Transformators 94 vrird Wechselstromenergie über einen Schalter und eine Sicherung . (nicht dargestellt) zugeführt. Beim Einlegen des Schalters tritt an den Klemmen 122 und 124 der Sekundärwicklung des Transformators 94 eine Wechselspannung auf. Wenn die Klemme 124 mit Bezug auf die Klemme 122 negativ ist, fließt Strom (in Richtung des Elektronenflusses): von der Klemme 124 zu dem Kondensator 96, von diesem über einen Widerstand 12ö zur Kathode 116 des gesteuerten -iliziumgleichrichters 98, über eine Diode 128, einen Widerstand 130, einen ausgewählten Teil eines Potentiometers 132, zwischen dessen Abgriff 134 und seinem Ende 136, und über eine Diode 138 zur Klemme 122. Außerdem fließt, wenn die Klemme 124 in bezug auf die Klemme,122 negativ ist, Strom durch das Potentiometer 132 und die Diode 138 hindurch und erzeugt einen Spannungsabfall zwischen dem Ende 140 und dem Abgriff 134 des Potentiometers 132.The primary 120 of transformer 94 receives AC power via a switch and a fuse. (not shown) supplied. When inserting of the switch occurs at terminals 122 and 124 of the secondary winding of the transformer 94 an alternating voltage. If terminal 124 is negative with respect to terminal 122 current flows (in the direction of electron flow): from the terminal 124 to the Capacitor 96, from this via a resistor 12ö to the cathode 116 of the controlled silicon rectifier 98, via a diode 128, a resistor 130, a selected one Part of a potentiometer 132, between its tap 134 and its end 136, and through a diode 138 to terminal 122. In addition, when terminal 124 in with respect to the terminal, 122 is negative, current through the potentiometer 132 and the Diode 138 and creates a voltage drop between end 140 and the Tap 134 of potentiometer 132.

Der .ibgriff 134 kann eingestellt werden, um an dem Potentiometer irgendeine Spannung zwischen dem Wert Null und einem maximalen W::rt zu erzeugen, wobei der maximale Wert gleich der Spannung zwischen den Enden 140 und 136 des Potentiämeters 132 ist.The handle 134 can be adjusted to turn the potentiometer to generate any voltage between the value zero and a maximum W :: rt, the maximum value being equal to the voltage between ends 140 and 136 of the potentiometer 132 is.

Wenn die Spannung an dem Kondensator 96 auf einen Wert ansteigt, der ungefähr gleich dem Spannungsabfall zwischen den Punkten 134 und 140 des Potentiometers 132 ist, ist die ' zwischen der Torelektrode 118 und der Kathode 116 des gesteuerten Siliziumgleichrichters 98 auftretende: Spannung kleiner als die minimale Zündspannung dieses Gleichrichters. Sobald sich die Polarität zwischen den Klemmen 122 und 124 der Selsundärwier:lung des Transformators 94 in jeder Halbperiode des Speisewechselstroms umkehrt, sinkt der von der Kathode zur Anode des Gleichrichters 38 fließende Strom zu diesem ZeUiunkt auf den W-rt Null. Der Strom ist daher kleiner als der Haltestrom, so da:3 der gesteuerte Siliziumgleichricl-ter a:8 in den nichtlietenden Zustand geschaltet wird. Er verbleib`(; in diesem Zustand, bis zufolge der De= tätigung des zt;ei"-..en gesteuerten kl-'iliziumgleichrichters 100 in der nachstehend zu beschreibenden Weise wieder ein Torstrom f liei3t.When the voltage on capacitor 96 rises to a value approximately equal to the voltage drop between points 134 and 140 of potentiometer 132, the voltage occurring between gate electrode 118 and cathode 116 of silicon controlled rectifier 98 is less than the minimum Ignition voltage of this rectifier. As soon as the polarity between the terminals 122 and 124 of the Selsundärwier: development of the transformer 94 is reversed in each half cycle of the alternating supply current, the current flowing from the cathode to the anode of the rectifier 38 drops at this point to the value zero. The current is therefore smaller than the holding current, so that: 3 the controlled silicon rectifier a: 8 is switched to the non-conducting state. It remains in this state until, as a result of the deactivation of the partially controlled silicon rectifier 100, a gate current flows again in the manner to be described below.

Wenn der Bolzen 102 in Berührung mit dem Werkstück 104 gebracht ist und der als Schalter ausgebildete Abzug 144 der Pistole 90 von Hand betätigt wird, wird ein Stromkreis von der einen Seite einer Gleichrichterschaltung 146 überein Relais 148, den Abzugschalter 144, den Bolzen 102 und über Erde zu der anderen Seite der Gleichrichterschaltung 146 geschlossen. Durch die Erregung des Relais 148 werden normalerweise geschlossene Kontakte 150 dieses Relais geöffnet und normalerweise offene Kontakte 152 des Relais geschlossen. Beim Schließen der Kontakte 152 wird zwischen die Toreleküode und die Kathode des zweiten gesteuerten Siliziumgleichrichters 100 eine Spannung angelegt, die durch einen Widerstand 154 auf einenSicherheitswert begrenzt wird.When the bolt 102 is brought into contact with the workpiece 104 and the trigger 144 of the pistol 90, which is designed as a switch, is operated by hand, a circuit from one side of a rectifier circuit 146 will match Relay 148, trigger switch 144, bolt 102 and over ground to the other side the rectifier circuit 146 is closed. By energizing the relay 148 normally closed contacts 150 of this relay open and normally open contacts 152 of the relay closed. When the contacts 152 are closed between the gate electrode and the cathode of the second silicon controlled rectifier 100 applied a voltage through a resistor 154 on a security value is limited.

Eine Diode 155 verhindert, daß an die Torelektrode des zweiten gesteuerten Siliziumgleichrichters 100 eine negtive Spannung angelegt wird. Ein Widerstand 157, der über die Kathode des Siliziumgleichrichters 100 und die eine Seite des Kondensators 96 geschaltet ist, .verhindert einen zu raschen Spannungsanstieg (d. h. des Wertes ) zwischen-der Anode und der Kathode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 100. Die zwischen der Torelektrode und der Kathode des@Gl.eichrichters 100 erzeugte Spannung bewirkt, daß dieser Gleichrichter leitend gemacht wird, so daß sich der NOchweißkondensator 96 über den Bolzen 102 und das Werkstück 104 entlädt, wodurch die Schweißung herbeigeführt wird. Ein dem Relais 148 parallelgeschalteter Kondensator 156 bewirkt eine Zeitverzögerung analem Relais- 148, wenn der Abzugsschalter.l44 geöffnet wird oder wenn die Pistole von dem Bolzen 102 wegbewegt @:ird, und er läßt dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 100 genügend .Zeit, um in seinen sperrenden Zustand zurückzukehren, bevor die Kontakte 150 des Relais 148 geschlossen werden.A diode 155 prevents a negative voltage from being applied to the gate electrode of the second silicon controlled rectifier 100. A resistor 157, which is connected across the cathode of the silicon rectifier 100 and one side of the capacitor 96, prevents the voltage from rising too quickly (ie the value ) between the anode and the cathode of the controlled silicon rectifier 100. The voltage generated between the gate electrode and the cathode of the rectifier 100 causes this rectifier to be made conductive, so that the welding capacitor 96 is positioned over the bolt 102 and the workpiece 104 discharges, whereby the weld is brought about. A capacitor 156 connected in parallel with relay 148 causes a time delay for analog relay 148 when the trigger switch 144 is opened or when the pistol is moved away from the bolt 102, and it gives the silicon controlled rectifier 100 sufficient time to switch to its blocking state State before the contacts 150 of the relay 148 are closed.

Ein wahlweise anwendbares Merkmal bildet ein dem Ladewiderstand 126 parallelgeschaltetes Relais 158, das erregt wird, wenn Ladestrom durch den Widerstand: 126 hindurchgeht. Durch die Erregung des Relais 158 werden diesem zugeordnete, normalerweise geschlossene Kontakte 161 geöffnet, wodurch. der Entladungskreis unwirksam gemacht wird, während ein dem Relais 158 parallelgeschalteter Kondensator 160 dazu dient, zu gewährleisten, daß dieses Relais erregt bleibt, bis der Schweißkondensator 96 voll aufbeladen ist.An optionally applicable feature is a charging resistor 126 parallel connected relay 158, which is energized when charging current through the resistor: 126 passes through. By energizing relay 158, associated, normally closed contacts 161 open, whereby. the discharge circuit made ineffective will while a dem Relay 158 parallel connected capacitor 160 serves to ensure that this relay remains energized until the welding capacitor 96 is fully charged.

Die Erfindung sieht somit einen leichten und wirksamen Schalter vor, der hohe Schweißströme zu steuern vermag und keine sich bewegenden mechanischen Teile aufweist, die einer Abnutzung und Fehlenstellüng unterliegen.The invention thus provides a light and effective switch, able to control high welding currents and not moving mechanical ones Has parts that are subject to wear and tear and misalignment.

An den beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindung verschiedene Abänderungen getroffen werden.In the described and illustrated embodiments, in Various modifications can be made within the scope of the invention.

Claims (1)

Patentansprüche 1.) gchweißeinrichtung mit .Mitteln, die zwei miteinander zu verschweißende Teile in ihrer Lage in bezug aufeinander anordnen, und einer Energiequelle für die Zufuhr eines elektrischen Stromes von ausreichender Ztärke und Dauer zum Aneinanderschweißen der beiden Teile, gekennzeichnet durch eine den Fluß den elektrischen Stromes zwischen den aneinanderzuschweißenden Teilen steuernde Gleichrichter- -vorrichtung, welche eine Anode, eine Kathode und eine Torelektrode aufweist und welche in einer einzigen Richtung leitend gemacht wird, wenn an ihre Torelektrode eine Spannung angelegt wird, die größer als ihre Zündspannung ist, und nichtleitend ist, wenn der zwischen ihrer .,node und ihrer Kathode fließende Strom kleiner als ein Haltewert ist und wenn die Spannung von: der Torelektrode weggenommen ist, Mittel, welche die Anode und die Kathode der Gleichrichtervcr»ichtung mit der Energiequelle arbeitsmäßig verbinden, und Mittel zum Anlegen einer Spannung von einem gewünscrten Wert an die Torelektrode. 2.) Schweißeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtervorrichtung einen pnpn-Aufbau aufweist, mit dessen gegenüberliegenden Seiten die Anode und die Kathode verbunden sind und mit dessen innerer p-Sehieht die Torelektrode verbunden ist. j.) Schweißeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle eine Schweißenergieliefervorrichtung aufweist und daß-die Anode und die Kathode der Glechrichtervorrichtung wirksam über diese Schweißenergielie%rvorrichtung und die zu verschweißenden Teile geschaltet sind. Schweißeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißenergiezufuhrvorrichtung eine kapazitive Energiespeicherquelle ist. 5.) :Schweißeinrichtung nach etem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Anlegen einer Spannung an die Torelektrode der Gleichrichtervorrichtung einen Schalter und eine Impedanz aufweisen, die in Reihe ;wischen die Anode und die Torelektrode der Gleichrichtervorrichtung geschaltet sind. 6.) Schweißeinrichtung mit Mitteln zum Inlagebringen von zwei miteinander zu verschweißenden Teilen in FGrm eines Bolzens und eures Werkstückes, einer @.echselstromsgeisequelle und einem Kondensator, an dem eine Ladung von ausreichender Höhe erzeugt werden kann, um die beiden Teile aneinanderzuschweßen, gekennzeichnet durch eine erste Gleichrichtervorrichtung, welche eine Anode, eine Kathode und eine Torelektrode aufweist und welche in einer einzigen Richtung leitend gemacht wird, wenn an ihre Torelektrode eine Spannung angelegt wird* die größer als ihre-Zündspannung ist, und nichtleitend ist, wenn der zwischen ihrer Anode und ihrer Kathode fließende Strom kleiner als ein Haltewert ist und wenn die Spannung von ihrer Torelektrode weggenommen ist, Mittel, welche die Anode und die Kathode dieser ersten Gleiehriehtervorrichtung zwischen die Wechselstromspeisequelle und den Kondens,.tor schalten, Mittel zum Steuern der an die Torelektrode der ersten Gleichrichtervorrichtung angelegten Spannung, eine zweite Gleichrichtervorrichtung, welche eine Anode, eine Kathode und eine Torelektrode aufweist und welche in einer einzigen Richtung leitend gemacht wird, wenn an ihre Torelektrode eine Spannung angelegt wird', die größer als ihre Zündspannung ist, und nichtleitend ist, wenn der zwischen ihrer Anode und ihrer Kathode fließende Strom kleiner als ein halbwert ist, Mittel, welche die Anode und die Kathode der zweiten Gleichrichtervorriahtung arbeitsmäßig über den Kondensator und die zu verschweißenden Teile schalten und eine von Hand betätigbare Vorrichtung zum An-legen der Spannung an die Torelektrode der zweiten Gleiohrichtervorrichtung. 7.) Schweißeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Gleichrichtervorrichtungen einen pnpn-Aufbau aufweist, mit dessen gegenüberliegenden Seiten die Anode und die Kathode der betreffenden Gleichrichtervorrichtung verbunden sind und mit dessen innerer p-Schioht die Torelektrode der betreffenden Gleichrichtervorrichtung verbunden ist. Claims 1.) gchweißeinrichtung with .Mitteln, the two arrange to be welded together parts in their position relative to each other, and a power source for supplying an electric current of sufficient Ztärke and duration to the welding together of the two parts, characterized by the flow of the electric The rectifier device which controls the current between the parts to be welded to one another and which has an anode, a cathode and a gate electrode and which is made conductive in a single direction when a voltage is applied to its gate electrode which is greater than its ignition voltage and is non-conductive when the current flowing between its Applying a voltage of a desired one Value to the gate electrode. 2.) Welding device according to claim 1, characterized in that the rectifier device has a pnpn structure, with the opposite sides of which the anode and the cathode are connected and with the inner p-view of the gate electrode is connected. j.) Welding device according to claim 1 or 2, characterized in that the energy source has a welding energy supply device and that the anode and the cathode of the rectifier device are effectively connected via this welding energy device and the parts to be welded. Welding device according to Claim 3, characterized in that the welding energy supply device is a capacitive energy storage source. 5.) : welding device according to etem of claims 1 to 4, characterized in that the means for applying a voltage to the gate electrode of the rectifier device have a switch and an impedance which are connected in series; the anode and the gate electrode of the rectifier device are connected. 6.) Welding device with means for inserting two parts to be welded together in FGrm a bolt and your workpiece, an alternating current source and a capacitor on which a charge of sufficient height can be generated to weld the two parts together, characterized by a first rectifier device which has an anode, a cathode and a gate electrode and which is made conductive in a single direction when a voltage is applied to its gate electrode which is greater than its ignition voltage and is non-conductive when that between its anode and its cathode current flowing is less than a holding value and when the voltage is removed from its gate electrode, means which connect the anode and the cathode of this first sliding device between the AC supply source and the capacitor, .tor, means for controlling the to the gate electrode of the first Rectifier device applied chip voltage, a second rectifier device having an anode, a cathode and a gate electrode, and which is rendered conductive in a single direction when a voltage is applied to its gate electrode 'that is greater than their starting voltage, and is nonconductive when the between its anode and its cathode current flowing is less than half the value, means which the anode and the cathode of the second rectifier device work-related via the capacitor and the parts to be welded and a manually operated device for applying the voltage to the gate electrode of the second straightening device. 7.) Welding device according to claim 6, characterized in that each of the two rectifier devices has a pnpn structure, with the opposite sides of which the anode and cathode of the rectifier device in question are connected and with the inner p-Schioht the gate electrode of the rectifier device in question is connected .
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