DE3017215C2 - Schweißschutzanordnung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine mit einem elektrischen Schweißgerät verbundene, elektrisch-automatisch arbeitende Anordnung zum Schutz gegen die schädlichen optischen und mechanischen Wirkungen des Schweißlichtbogens, unter Verwendung einer mittels einer elektrischen Schaltungsanordnung entweder mechanisch (mittels eines mit einer Federkraft zusammenwirkenden elektromagnetischen Spannung beeinflußbaren Depolarisators) zwischen einer die Durchsicht auf die Schweißzone freigebenden Öffnungslage und einer die schädliche Strahlung absorbierenden Sperrlage gesteuerten Sichtblende.

Die Verwendung von effektiv und zuverlässig wirksamen Schutzanordnungen (Handschirm, Schutzhelm) beim Arbeiten mit elektrischen Schweißgeräten ist ein seit Beginn dieser Technik aktuelles Bedürfnis, das auch in der Patentliteratur in Gestalt unterschiedlichster Vorschläge zur Ausbildung und Arbeitsweise derartiger Schutzanordnungen sichtbar wird. Dabei sind dem allgemeinen Fortschritt der Technik entsprechend Geräte mit elektrisch-automatischer Funktion in den Vordergrund getreten, bei denen die den Durchblick auf den Schweißbereich freigebende oder sperrende bzw. Dämpfende Sichtblende entweder mittels eines Elektromagnetsystems mechanisch oder mittels eines Depolarisators (Flüssigkristallschicht) elektronisch-optisch erfolgt, wobei das den Sperrzustand der Sichtblende auslösende Signal bei modernderen Lösungen ausnahmslos durch ein den Schweißbereich beobachtendes, für die Lichtintensität im Schweißbereich sensitives photoelektrisches Element ausgelöst wird. Die Vielfalt in der technischen Ausgestaltung der bekannten Lösungsvorschläge steht in Einklang mit der Erfahrung während der der vorliegenden Erfindung vorausgehenden mehrjährigen intensiven Entwicklungsarbeiten auf diesem Spezialgebiet, welche die nicht von vornherein erkennbare außerordentliche Komplexität und Schwierigkeit der zu lösenden vielfältigen und in sich teilweise extrem widersprüchlichen Aufgaben deutlich aufgezeigt haben. Die bisher bekanntgewordenen Schutzanordnungen arbeiten nämlich, durchaus in Übereinstimmung mit dem Urteil kompetenter Fachleute, in der Praxis keineswegs vollauf zufriedenstellend und sind mit mehreren, teilweise schwerwiegenden Nachteilen behaftet.

Der bedeutsamste, ausnahmslos allen bisher bekannten Lösungen gemeinsame Nachteil ist darin zu sehen, daß das elektrische Kommando zur Steuerung der Sichtblende in ihren Sperrzustand zu spät erfolgt, so daß der Schweißer wenn auch nur für relativ kurze Zeit dem insbesondere wegen seines UV-Anteils äußerst schädlichen Blitz des Schweißlichtbogens susgesetzt ist, was in jedem Falle bei länger dauernden Schweißarbeiten mit ständiger Wiederholung des Lichtblitzes beim jedesmaligen Zünden des Schweißlichtbogens zu gegebenenfalls irreversiblen Augenschäden führen kann. Darüber hinaus kann eine nicht rechtzeitige Steuerung der Sichtblende in ihren Sperrzustand auch zu mechanischen Verletzungen der Augen oder zu Gesichtsnarben ίο des Schweißers durch sogenannte Schweißpratzer oder insbesondere durch teilweise noch glühende, beim Entschlacken der Schweißstelle platzende Schweißschlacken führen, wobei in der Praxis üblicherweise gleichfalls die Schutzanordnung benützt wird. Einschlägige Statistiken der Berufsgenossenschaften aller Industriestaaten ergeben den übersehbaren Nachweis, daß die Zahl derartiger Verletzungen mit den dazugehörigen Schadensfolgen beunruhigend hoch ist. Ein weiterer bedeutsamer Nachteil der vorerwähnten verspäteten Steuerung der Sichtblende in ihren Sperrzustand besteht in einer möglichen Qualitätsminderung der tächweißarbeit, weil der Schweißer teils aus Ängstlichkeit vor dem zu erwartt«ilen schädlichen Lichtblitz, teils aus Blendung die Schweißelektrode nicht exakt angesetzt hält und daher die Schweißstelle unsauber wird und vielfach sogar kostensteigernd nachgearbeitet werden muß. Die Ursache für die verspätete Steuerung der Sichtblende liegt in der bereits erwähnten Verwendung eines photoelektrischen Elements zur Erzeugung bzw. Auslösung des Sperrsignals. Ein derartiges Element kann — ohns daß dies näher begründet werden muß — logischerweise erst dann ansprechen, wenn der schädliche Lichtbogen bereits entstanden ist und kommt also unabwendbar zu spät, um die Sichtblende rechtzeitig zu sperren, ganz abgesehen davon, daß sich zu diesem an sich bereits verspäteten Steuersignal auch noch die Zeitkonstante für nachgeordnete Schalt- und Bauelemente addiert. Zur Verdeutlichung dieses schwerwiegendsten der Nachteile der bisher bekannten Anordnungen nochmals kurz und anders formuliert bleibt also festzustellen, daß primär der schädliche Lichtbogen entstehen muß, bevor in sekundärer Folge das Sperrsignal ausgelöst wird. Bei Verwendung von photoeiektrischen Einrichtungen zur Auslösung beziehungsweise Erzeugung des Sperrsignals für die Sichtblende kann also — unabhängig von der wie immer gearteten Raffinesse nachgeordneter Schaltungen auch elektronischer und damit praktisch trägheitsloser Bauart — in keiner Weise gewährleistet werden.

Der vorstehend geschilderte große Nachteil gilt, wie schon gesagt, für alle bisher bekanntgewordenen beispielsweise in den nachgenannten Literaturstellen offenbarten Schutzanordnungen:

1. CH

2. CH

3. FR-

4. DE

5. GB

6. US-

7. DE

8. FR-

9. US

10. DE·

11. GB

-PS3 93 632
I-PS5 62 607
PS 74 09 611
OS 25 5U 559
-PS 8 34 021
■PS 24 23 320
-AS 23 1S 308
■PS 73 10 949
•PS 35 40 058
OS 23 49 794
PS 10 77 096

Von diesen bekennen Anordnungen sind diejenigen nach Ziffer 1 bis 6 und U. welche mit einer

■ elektromagnetisch-mechanischen Sichtblende arbeiten, außer dem vorgenannten Nachteil eines verspäteten Sperrsignals mit weiteren, für ihren praktischen Einsatz äußerst nachteiligen Fehlern behaftet. Insbesondere sind die dort verwendeten Elektromagnetsysteme in Verbindung mit der Betriebsart, daß sie die Sichtblende aus ihrer normalen Öffnungslage in die Sperrlage bewegen, entweder bei einem für eine praktisch brauchbare Durchsicht auf die Schweißzone erforderlichen großen Hub des Magnetkerns gemäß physikalisehen Gesetzmäßigkeiten viel zu träge, um die Sichtblende rechtzeitig in ihre Sperrlage zu bewegen oder sie gestatten bei zwar kürzerer Funktionszeil, aber entsprechend verkleinertem Ankerhub nur eine schlechte Durchsicht durch ein relativ winziges Sichtfenster beziehungsweise durch gegeneinander verschiebbare Gitteranordnungen. Nach den vorerwähnten physikalischen Gesetzmäßigkeiten gilt nämlich für die Dimensionierung eines Elektromagneten folgende Regel: Macht man Hen Mannst für pinpn aii.sreirhpnrlen Huh Ηργ Sichtblende entsprechend groß, so ist er unbrauchbar schwer und vor allem aber in seiner Zeitkonstante träge, so daß er die Sichtblende nicht schnell genug steuert. Macht man ihn für kleineren Hub der Sichtblende entsprechend klein, so ist er zwar in seiner Zeitkonstante schneller, aber dafür in seiner Magnetkraft nicht stark genug für eine rechtzeitige Steuerung der Sichtblendenmasse. Diese Gesetzmäßigkeit ist unabwendbar und verurteilt alle elektromagnetischen Lösungen der bisher bekannten Bauart und Arbeitsweise von vornherein zum Scheitern. Darüber hinaus sind keinerlei Vorkehrungen getroffen, die ein Wiederöffnen der Sichtblende verhindern, wenn der Schweißlichtbogen im Verlauf des Schweißvorganges nur ganz kurzzeitig verlischt und unmittelbar darauf wieder einsetzt, wie dies infolge unregelmäßigem Elektrodenabbrand oder zu weit gezogenen; Lichtbogen in der Praxis bekanntlich öfter der Fall ist.

Aber auch bei den bekannten Schutzanordnungen mit elektronisch gesteuerter Sichtblende, d. h. mit einem durch Anlegen einer elektrischen Spannung gesteuerten Depolarisator (Flüssigkristall), existieren bediutsame Nachteile, die ein zufriedenstellendes Arbeiten selbst dann nicht gewährleisten würden, wenn das Signal zur Steuerung der Sichtblende in ihren Sperrzustand nicht verspätet wäre. Die weit verbreitete und durchaus verständliche Annahme, daß mit der Verwendung einer derartigen elektronischen Sichtblende alle bisherigen Probleme mechanischer Sichtblenden automatisch gelöst seien, ist nämlich in mehrfacher Hinsicht falsch. Insbesondere besitzen derartige Depolarisatoren, jedenfalls nach dem derzeitigen weltweiten Stand der Technik und voraussichtlich noch auf unabsehbare Sicht eine Zeitkonstante bezüglich ihrer Umpolung, welche weit über der für einen echten Augenschutz erforderlichen relativ sehr kurzen Zeitspanne liegt, nämlich im günstigsten Falle eine Zeitkonstante von etwa 80 bis 100 ms, denen eine für einen echten Schutz erlaubte Zeitspanne zur Steuerung der Sichtblende von weniger als 10 ms gegenübersteht. Der Beweis hierfür findet sich ω sowohl in der einschlägigen Fachliteratur als auch in Datenblättern der Hersteller von Flüssigkristallen und weiterhin auch in Prospektangaben allerjüngsten Datums eines Herstellers für Schutzgeräte der in Frage stehenden Art. welche derzeit auf dem Markt angeboten werden. Darüber hinaus haben derartige Flüssigkristall-Sichtblenden keinerlei filternde Eigenschaften insbesondere gegen die besonders gefährliche UV-Strahlung des Schweißlichtbogens wie etwa ein Dunkelglas der in der Schweißtechnik verwendeten Normen und sie weisen ferner auch nicht die gleichfalls schädliche Infrarot-Strahlung zurück. Wegen der viel zu trägen Reaktionszeit der Flüssigkristall-Sichtblende und der fehlenden Filterung und Dämpfung hat man bei dem zuletzt genannten bekannten Schutzgerät zu einem Kompromiß gegriffen: Das Sichtfenster der Schutzanordnung ist etwa zur Hälfte mit einer Flüssigkristallschicht und zur anderen, darüberliegenden Hälfte mit einem auswechselbaren Dunkelglas üblicher Norm bestückt. Da jedoch die Flüssigkristallschicht beim Zünden des Schweißlichtbogens noch für dif" vorgenannte Zeitspanne von etwa 80 bis 100 ms durchsichtig bleibt und damit kein Augenschutz vorhanden wäre, sind dämpfende Filterscheiben vorgesehen. Die gesamte Anordnung hat also die unübersehbaren Nachteile, daß erstens beim Ansetzen der Schweißelektrode infolge der Filterscheiben keine wünschenswert volltransparente, sondern °rundsätz!ich nur stsrk

Durchsicht Huf den

Schweißbereich gegeben ist und daß zweitens nach dem Aufleuchten des Schweißlichtbogens der Schweißer seine Augenstellung von der Freisichtzone zum Dunkelglas hin ganz beträchtlich verändern muß, was ein erneutes Suchen der eigentlichen Schweißstelle notwendig macht und zu einer Beeinträchtigung der Schweißqualität führen kann. Solange es also keine Flüssigkristallanordnungen gibt, die ihren optischen Zustand In weniger als etwa 10 ms ändern und die darüber hinaus gleichzeitig auch eine möglichst volltransparente Durchsicht gewähren und eine gegen die schädliche Strahlung des Schweißlichtbogens wirksame Filtereigenschaft besitzen, kann von derartigen elektronischen Schutzanordnungen auf keinen Fall eine für die Praxis optimale Lösung der anstehenden Probleme erwartet werden.

Von dem im Vorhergehenden geschilderten Stand der Technik ausgehend soll mit der vorliegenden Erfindung eine Schutzanordnung der eingangs genannten Art geschaffen werden, bei der unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile der bisher bekai Hen Anordnungen und mit einer praxisgerechten Gestaltung und Gesamtanordnung ein rechtzeitiges Überführen der Sichtblende in ihren Sperrzustand sichergestellt ist. Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, daß die Sichtblende über einen elektrischen Schwellwertschalter gesteuert wird, der auf Spannungsänderungen im Schweißlichtbogenkreis derart anspricht, daß er zur Öffnung der Sichtblende bei einer jeweils den absoluten Größen der Spannung im Schweißelektrodenkreis analogen Schwellwertsignalspannung durchschaltet, welche kleiner als die Elektroden-Leerlaufspam.ung, aber größer als die bei gezündetem Schweißlichtbogen auftretende maximale Elektrodenschweißspannung ist und zur Sperrung der Sichtblende bei einer Schwellwertsignalspannung abschaltet, welche größer als die Elektrodenkurzschlußspannung, vorzugsweise aber nur geringfügig kleiner als die Elektroden-Leerlaufspannung ist.

Prinzipiell könnte das Steuersignal auch aus der Stromcharakteristik oder aus dem magnetischen Verhalten des Schweißgerätes abgeleitet werden, aber diesbezügliche Untersuchungen haben ergeben, daß dies mit mehreren gravierenden Nachteilen verbunden wäre. Insbesondere wäre einmal entweder eine aufwendige transformatorische oder magnetische Kopplung mit dem Schweißelektrodenkreis oder ein Eingriff in das Innere des Schweißgerätes selbst

erforderlich, was vor allem eine nachträgliche Montage der Schutzanordnung bei den zahlreichen bereits in der Industrie arbeitenden Schweißgeräten außerordentlich erschweren und verteuern würde. Insbesondere aber wäre eine Lösung dieser Art nicht universell anwendbar, weil die Strom- resp. Magnetcharakteristiken verschiedener Schweißgeräte nicht einheitlich sind. Mit der gemäß der Erfindung vorgesehenen Ableitung der Steuerv/nale aus der Spannungscharakteristik im Schweißtlektrodenkreis werden hingegen mehrere Vorteile gleichzeitig erreicht: Zum einen biioen die aus der Elektroden-Leerlaufspannung, der FJektroden-Kiir/.schlußspannung und der bei gezündetem Schweißlichtbogen herrschenden Schweißspannung bestehenden Spannungsniveaus im Schweißelektrodenkreis im Gegensatz zu dem bei elektrischen Schweißgeräten zwischen sehr großen Grenzwerten im Bereich von 5 bis 800 A variablen Schweißstrom fest eingeprägte Größen, so daß sie sehr viel leichter als der unkontrollierbare SrhwpiBstrom erfaßbar nml auswertbar sind. Andererseits ist der Verlauf der Spannungskurve im Schweißelektrodenkreis bei unterschiedlichen Schweißgerätetypen zwar nicht hinsichtlich der absoluten Spannungsgrößen, aber bezüglich der Charakteristik bei allen Schweißgeräten einheitlich beziehungsweise weitestgehend übereinstimmend sogar weltweit genormt, was sich aus den Sicherheitsvorschriften für berührungssichere elektrische Spannungen erklärt, so daß in sehr vorteilhafter und konstensparender Weise eine für alle Schweißgerätetypen einheitlich verwendbare universeile Ausgestaltung und Arbeitsweise der erfindungs· emäßen Schutzanordnung realisierbar ist. Insbesondere aber sind die Spannungsreflexe im Schweißelektrodenkreis lichtbezogen zeitlich voraus, so daß ein die Sichtblende steuerndes Signal ausgelöst und weiterverarbeitet werden kann, bevor der Lichtbogen zündet. Weiterhin kann die Ankopplung der Schaltungsanordnung an das Schweißgerät selbst bei nachträglicher Montage der Schutzanordnung ohne Eingriff in das Schweißgerät überaus rasch und einfach vorgenommen werden, weil der Schweißelektrodenkreis in jedem Falle frei zugänglich ist. Ferner ist es besonders vorteilhaft, daß mit der elektrischen Ankopplung der Schutzanordnung an die Elektrodenspannung des Schweißgerätes alle Probleme hinsichtlich der Einhaltung von Sicherheitsvorschriften für Berührungsspannungen automatisch eliminiert sind, weil die entsprechenden Auflagen bereits vom Hersteller des Schweißgerätes erfüllt sein müssen, um den Schweißelektrodenkreis berührungssicher zu gestalten. Weiterhin werden durch die Speisung der Schutzanordnung aus dem Schweißelektrodenkreis spezifische Stromquellen oder zusätzliche elektrische Bauteile wie Sicherheitstransformatoren zur Ankopplung an das Stromnetz des Schweißgerätes, wie sie bei bisher bekannten Schutzanordnungen notwendig sind, automatisch eingespart weil der Schweißelektrodenkreis einerseits eine stabile Stromquelle darstellt und andererseits selbst die Elektroden-Leerlaufspannung einen berührungssicheren Wert nicht übersteigt.

Zweckdienlich wird gemäß einer Fortbildung der Erfindung der Schwellwertschalter als ein auf der Basis eines Schmitt-Triggers arbeitender elektronischer Schwellwertschalter ausgebildet, der indirekt von der Elektrodenspannung gespeist und mit einer Zenerdiode auf einen praktisch konstanten Ansprechwert getrimmt sowie mit seinem Signaleingang über ein Potentiometer an die Elektrodenspannung angekoppelt ist und der mit seinem Signalausgang direkt oder über einen Transistor den Lastkreis für die Sichtblende steuert. Dieser Schwellwertschalter gewährleistet eine von den variablen absoluten Größen der Spannung im Schweißelektrodenkreis unabhängige, für alle Schweißgerätetypen und üblichen Betriebsspannungen universell verwendbare Bauweise und prinzipielle Funktion der Schutzanordnung.

Eine frühzeitige Auslösung des Sperrsignals vor dem Zünden des Schweißlichtbogens wird gewährleistet, wenn gemäß einer Fortbildung der Erfindung die Schaltungsanordnung zur Steuerung der Sichtblende einen mit der Elektrodenspannung gekoppelten Signalschalter enthält, der bei gleichzeitiger Unabhängigkeit von der variablen absoluten Größe der Elektrodenspannung und von der Zeitdauer einer Spannungsreduzierung im Schweißelektrodenkreis bereits bei relativ sehr geringer Reduzierung der Elektrodenspannung in der Größenordnung von etwa 1% der Elektroden-Leerlaufspannung ein bedarfsweise positives oder negatives Steuersignal mit einer für seine Auswertung in der Schaltungsanordnung ausreichenden Zeitdauer liefert. Die Ausbildung und Arbeitsweise dieses Signalschalters gemäß dem in den zeichnerischen Unterlagen dargestellten Schaltbild ist hinsichtlich der gewünschten Spannungssensibilität und dem bezüglich des Zeitgewinnes praktisch nicht mehr überbietbar und stellt damit eine optimale Lösung dieser Teilaufgabe der Erfindung dar.

Bei elektrischen Schweißvorgängen kommt es bekantlich gelegentlich zu kurzzeitigen Unterbrechungen mit unmittelbar folgender Wiederzündung des Schweißlichtbogens, beispielsweise infolge zu großem Elektrodenabstand, ungleichmäßigem Elektrodenabbrand oder dergleichen. Solche kurzzeitigen Unterbrechungen könnten sowohl bei den bisher bekannten als auch bei der erfindungsgemäßen Schutzanordnung zu unerwünschten Wiederöffnen der Sichtblende vor Beendigung des Schweißvorgangs und damit zu Strahlungsschäden führen. Dies kann zuverlässig verhindert werden, wenn gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltungsanordnung zur Steuerung der Sichtblende einen Zeitverzögerungskreis enthält, mit dessen Hilfe die Steuerung der Sichtblende in ihre Öffnungslage nach dem Durchschalten (öffnen des Schwellwertschalters) jeweils zeitlich verzögert erfolgt. Gleichzeitig sorgt diese Maßnahme außerdem dafür, daß der Schweißer auch nach Beendigung des Schweißvorganges noch für eine gewisse Zeitspanne gegenüber der Schweißzone geschützt ist, so daß er weder auf den noch weißglühenden Schmelzbereich sehen kann noch durch etwaige im ersten Stadium des Erkaltens von der Schweißzone abplatzende Schlakkeniplitter verletzt werden kann. Durch die genannte Verzögerung wird also die Sichtblende erst dann in ihre Öffnungslage gebracht und damit die Durchsicht auf den Schweißbereich wieder freigegeben, wenn die erwähnten Gefahrenquellen eliminiert sind.

Zweckdienlich ist es, wenn die Schutzanordnung so gestaltet wird, daß die Stromversorgung der Schaltungsanordnung zur Steuerung der Sichtblende unabhängig von der Betriebs-Stromart des Schweißgerätes generell über einen oder mehrere vom Schweißgerät gespeiste Eingangsgleichrichter erfolgt, weil hierdurch eine kostensenkende einheitliche Ausbildung und elektrische Funktion der Schutzanordnung möglich ist, ganz gleich welcher Art die Betriebsspannung des Schweißgerätes ist Herrscht nämlich im Schweißeiektrodenkreis ohnedies Gleichspannung, so passiert diese

den Eingangsgleichrichtei unverändert als Gleichspannung, wogegen Wechselspannung gleichgerichtet wird, so daß ausgangsseitig einheitliche Spannung für die Schutzanordnung zur Verfügung steht.

Die Schutzanordnung gemäß der Erfindung kann wie bereits erwähnt sowohl mit mechanisch als auch mit elektronisch gesteuerter Sichtblende betrieben werden. Wegen der einleitend geschilderten Nachteile elektronisch gesteuerter Sichtblenden erscheint es in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der dieser Erfindung zugrunde liegenden Entwicklungsarbeiten jedenfalls derzeit jedoch vorteilhaft, eine mechanisch gesteuerte Sichtblende zu verwenden, allerdings unter der Voraussetzung, daß diese in Einklang mit dem vorzeitigen Steuersignal ausreichend schnell funktioniert. Dies wird gewährleistet, wenn die Sichtblende kraftschlüssig mit den Tauchankern zweier Solenoide verbunden ist, welche bei Erregung die in ihren antimagnetischen Führungsrohren gleitend geführten Tauchanker entgegen einer Federkraft bewegen. Solenoide haben im Vergleich

zu

Elektromagneten

mit

gcSCniüSäcMcii'i

Eisenkern, wie sie bei den bekannten Anordnungen verwendet werden, bekanntlich eine wesentlich kleinere Zeitkonstante, was für eine möglichst flinke Auswertung des Sperrsignals von Vorteil ist. Darüber hinaus gestatten sie einen relativ großen Hub der Tauchanker ohne nennenswerte Abnahme der Magnetkraft, so daß die Sichtblende zur Schaffung einer guten Freisicht auf die Schweißzone zwischen relativ weiten Grenzstellungen bewegt werden kann.

Die erforderliche Steigerung der Schließgeschwindigkeit der Sichtblende auf die für einen echten Strahlungsschutz erforderliche Zeitspanne unter etwa 10 ms wird jedoch erst möglich durch eine von den bisher bekannten Anordnungen grundsätzlich abweichende Bauweise und Betriebsart der Sichtblende. Erreicht wird dies gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn die vorhergehend genannten Bauteile so angeordnet sind und derart zusammenwirken, daß die Sperrlage der Sichtblende identisch mit ihrer mechanischen Ruhestellung ist, d. h. daß die Sichtblende bei Erregen der Solenoide aus einer unter dem Einfluß der Federkraft gegebenen Ruhestellung, welche gleichzeitig ihre eine Durchsicht auf den Schweißbereich verhindernde Sperrlage ist, entgegen der Federkraft in ihre die Durchsicht freigebende Öffnungslage bewegt wird und nach Entmagnetisierung der Solenoide unter der Wirkung der Federkraft wieder in die Sperrlage zurückkehrt und wenn nach einer Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels die Solenoide während der Zeitspanne der Bewegung der Sichtblende in ihre Öffnungslage mit überhöhter Feldstärke erregt werden und diese überhöhte Erregung nach Erreichen der Öffnungslage auf einen Haltewert reduziert wird, der nur unwesentlich über dem Wert der Abfallerregung für die Tauchanker liegt. Durch diese den bekannten Schutzanordnungen entgegengesetzte Betriebsart der Sichtblende wird gewährleistet, daß erstens die Zeitkonstante des Magnetsystems überhaupt keine Rolle mehr spielt, weil dieses die Sichtblende nicht mehr wie bisher in ihre Sperrlage, sondern nur in eine Öffnungslage bewegen muß, wofür eine in der Praxis erprobte relativ lange Zeit im Bereich bis zu mehreren Sekunden zur Verfügung steht, daß zweitens bei gleichzeitig kleiner und gewichtsmäßig vorteilhafte leichter Bauweise des Magnetsystems und trotz großem Ankerhub zur Gewährleistung einer guten Freisicht im Vergleich zu bisherigen Systemen e-'.trem starke Rückstellfedern vorgesehen werden können, so daß die Sichtblende nicht mehr wie bisher üblich in Abhängigkeit vor der Zeitkonstante des Magnetsystems, sondern vielmehr unter dem Einfluß der vorgenannten Rückstell-Federkraft schlagartig in ihre Sperrlage bewegt wird und daß sich schließlich drittens in überaus vorteilhafter Weise die Sichtblende normal in Sperrlage befindet, so daß auch bei einem etwaigen Defekt der Schaltungsanordnung, bei Stromausfall oder

ίο dergleichen im Gegensatz zu bisher bekannten Anordnungen stets ein Strahlenschutz gewährleistet ist, weil die Rückstellfedern in einem vorgenannten Defektfall die Sichtblende vollautomatisch in ihre Sperrlage bringen. Außerdem ergibt sich aus dieser Betriebsart automatisch eine sich ständig wiederholende Kontrolle der Bauteile und deren Funktion, weil sich die Sichtblende sowohl nach Inbetriebnahme des Schweißgerätes als auch nach jedem Schweißintervall stets erst dann öffnen und die Durchsicht freigeben kann, wenn die elektrischen und magnetischen Bauteile in Ordnung sind, so daß insgesamt eine optimale Schutzfunktion der Anordnung sichergestellt ist.

Da wie bereits erwähnt die Zeitkonstante des Magnetsystems bei der getroffenen Anordnung und Betriebsart der Sichtblende keine Rolle Spie!, können zur Verbesserung der magnetischen Flußführung gemäß einer Fortbildung der Erfindung die Solenoide jeweils mit einem der magnetischen Flußführung dienenden Hilfseisenkreis ausgerüstet sein, der jedoch nicht in sich geschlossen und in keiner Lage der Tauchanker mit diesen direkt ferromagnetisch verbunden ist. Auf diese Weise wird, ohne daß jedoch beim Abschalten der Magnetisierung der Solenoide ein geschlossener Eisenkreis mit entsprechender Remanenz vorhanden ist. die Magnetkraft der Solenoide wesentlich verstärkt, so daß auch entsprechend starke Rückstellfedern vorgesehen werden können, was zu einer weiteren Verkürzung der Zeitdauer für die Rückstellung der Sichtblende in ihre Sperrlage führt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßer. Schutzanordnung unter Verwendung einer mechanisch gesteuerten Sichtblende sieht vor, daß die Sichtblende, vorzugsweise in einer Teilkreisbc .vegung, mittels eines von der Schaltungsanordnung beeinflußtes

■»5 Micro-Elektromotors mit Untersetzungsgetriebe entgegen der Wirkung einer relativ starken Rückstellfeder in ihre Öffnungslage bewegt und dort bei gleichzeitiger Stillsetzung des Elektromotors mittels einer Sperrtaste so lange selbstsperrend gehalten wird, bis durch ein von der Schaltungsanordnung kommendes Steuersignal mittels eines Elektromagneten die Sperrtaste geöffnet wird und die Sichtblende unter der Wirkung der Rückstellfeder schlagartig in ihre Sperrlage bewegt wird. Diese Steuerungsart der Sichtblende läßt sich auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwenden, wobei der Vorteil gegenüber dem im vorhergehenden beschriebenen Magnetsystem im wesentlichen darin zu sehen ist, daß für den Betrieb des Micro-Elektromotors nur eine relativ winzige Betriebsspannung in der Größenordnung von etwa 1,5 bis 2,5 V benötigt wird und daß außerdem infolge der durch die Gefriebeuntersetzung erzielten hohen Leistung Rückstellfedern vorgespannt werden können, weiche die Sichtblende in einer praktisch nicht mehr up'erbietbar kurzen Zeitspanne in der Größenordnung von 1 bis 2 ms in Sperrlage bewegen.

Die elektrische Verbindung zwischen dem Schweißgerät einerseits und der erfindungsgemäßen Schutzan-

Ordnung andererseits kann gemäß der Erfindung in der Weise erfolgen, daß für die elektrische Kopplung /wischen dem Schweißelektrodeiikreis und der Schallungsanordnung zwei Kopplungskabel vorgegeben sind, die an einem Ende mit isolierten Steckbuchsen zur Verbindung mit Steckerstiften der Schaltungsanordnung und am anderen Ende mit in isolierten Buchsen befestigten Kontaklspitzen versehen sind, welche durch die Isolierung der Elektrodenkabel hindurch und etwa parallel mit deren Leiterseele verlaufend in die Elektrodenkabel eingestochen werden _vfig. 5 + 6). Diese Maßnahme ist insbesondere für eine nachträgliche Montage der Schutzanordnung an bereits im Betrieb befindlichen Schweißgeräten von großem Vorteil, weil sie universell für alle Schweißgerätetypen anwendbar ist und weil außerdem die Montage außerordentlich einfach und rasch durchführbar ist.

Schließlich ist es zweckdienlich, wenn gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Verbindungskabel zwischen dem die Schaltungsanordnung enthaltenden

Schutzgerät mit einem flexiblen Schutzschlauch aus hil/eresistentc:n Werkstoff, vorzugsweise mit einem gegen Temperatur bis zu 600^cC resistenten Glasfaser-Gewebeschlauch überzogen ist. Der hitzefeste Schutzschlauch sorgt nämlich für langzeitigen Schutz des Verbindungskabels gegen mechanischen und letztlich elektrischen Defekt durch heiße oder sogar glühende Schweißpartikp!.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierzu zeigt

Fig. 1 die Spannungscharakteristik im Schweißelektrodenkreis eines beliebigen Schweißgerätes,

F i g. 2 das Ausführungsbeispiel eines Signalschalters zur vorzeitigen Auslösung des Sperrsignals für die Sichtblende,

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung für die Auswertung der Spannungscharakteristik nach Fi g. 1,

K ig. 4 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer magnetisch gesteuerten Sichtblende,

F i g. 5 das Schemabild eines Schweißgerätes beliebiger Bauart mit erfindungsgemäßer Schutzanordnung,

Fig. 6 das Ausführungsbeispiel ei.ies Kopplungskabels zwischen dem Schweißelektrodenkreis und der Schaltungsanordnung nach F i g. 3.

Im Diagramm nach Fig. 1 ist auf der Ordinate die Amplitude der Elektrodenspannung Ue und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Dabei ist mit U_L die Elektroden-Leerlaufspannung, mit Uk die Elektroden-Kurzschlußspannung beim Ansetzen der Schweißelektrode, mit Uscff. die effektive Elektroden-Schweißspannung und schließlich mit Us™x die während des Schweißvorganges auftretende maximale Elektroden-Schweißspannung bezeichnet. Von diesen Spannungen kann die Leerlaufspannung Ul eine absolute Größe zwischen etwa 40 Vs und maximal 100 V= annehmen. Die Kurzschlußspannung Uk bewegt sich bei allen Geräten in Abhängigkeit vom Schweißmaterial und von der Elektrodenart im Bereich zwischen 0,5 bis 5 V. Die effektive Schweißspannung Us en. hat üblicherweise eine Größe zwischen 18 bis 30 V und ist, wie das Diagramm zeigt, nicht linear, sondern in Abhängigkeit vom Schweißmaterial und von der Stärke beziehungsweise Höhe des Schweißlichtbogens flatternd. Die maximale Schweißspannung U_Smax kann, wie aus dem Diagramm deutlich sichtbar ist, je nach Höhe des Schweißlichtbogens beträchtlich ansteigen und gegebenenfalls sich dem Wert der Leerlaufspannung Ul nähern. Mit A ist der Spannungsverlauf vor dem Ansetzen der Schweißelektrode gekennzeichnet, wobei die Spannung im Schweißelektrodenkreis den Wert der Leerlaufspannung Ui. konstant beihrhält. Wird im Zeitpunkt χ die Schweißelektrode angesetzt, das heißt, erfolgt eine metallische Berührung der Schweißelektrode mit dem Werkstück, so bricht die Spannung auf den Wert der sogenannten Kurzschlußspannung L'k zusammen. Dieser Bereich des Ansetzens der Schweißelektrode ist mit B bezeichnet. Wird die Elektrode zum Zeitpunkt y abgehoben, so steigt die Spannung im Schweißelektrodenkreis auf den Wert der Schweißspannung an, wobei sich ein mittlerer Wert von L/? r/K einstellt, der jedoch bei

'5 ki ι ■/.zeitigem Verlöschen und Wiederzünden des S: hweißlichtbogens, wie dies in der Praxis beispielsweise durch zu hohen Lichtbogenabstand durchaus der Fall sein kann, auf den mit E bezeichneten Spitzenwei I ansteigt, dem sich für kurze Zeit der Wert der

μ Kurzschlußspannung Uk anschließt, bis der Lichtbogen

JpuiiiiuiijJiiiiipii

bezeichnet, welche beim Abziehen der Schweißelektrode zum Ende des Schweißvorganges hin meist erreicht wird. Erlischt mit Beendigung des Schweißvorganges nach dem völligen Abheben der Schweißelektrode im Zeitpunkt ζ der Lichtbogen, so steigt die Spannung wieder auf den Leerlaufwert Ui. an. Dieser vorgenannte Zeitbereich des Schweißvorganges ist im Diagramm mit C bezeichnet. Der hieran anschließende Zeitbereich D entspricht dem Ruhezustand des Schweißgerätes vor dem nächstfolgenden Schweißvorgang oder der Abschaltung. Der dargestellte Spannungsverlauf ist wie bereits erwähnt für alle elektrischen Schweißgeräte einheitlich, wobei bei unterschiedlichen Gerätetypen lediglich andere absolute Größen der Spannungsaniplitude auftreten.

Wird an den im Prinzipschaltbild nach Fig. 2 dargestellten Signalschalter über die Anschlußpunkte 1 und 2 die bei Schließstellung des Relaiskontaktes (v² in Fig. 3) vom Eingangsgleichrichter (GL in Fig. 3) und somit letztlich vom SchweißHektrodenkreis (Ei, E2 in Fig. 3) kommende Spannung angeschaltet, so werden über \-D\-R\-C\-2 beziehungsweise1-Dl-D2-fi2-C2-2 die beiden Kondensatoren Ci, C2 auf gleiches Spannungspotential aufgeladen und gehalten Ein effektiver Stromfluß über den parallelgeschalteten Kreis des optoelektronischen Kopplers OK kommt nicht zustande, weil sich erstens die zwei Dioden D 3. D 4 in Sperrlage und zweitens auf gleichem Spannungsniveau befinden. Ein etwaiger, durch die Verlustspannung über die Diode D2 verursachter Minimalstrom über die Leuchtdiode LD des Optokopplers OK wird durch die Ableitung der Basis des Fototransistors FT über den hochohmigen Regelwiderstand R 5 nach Minus eliminiert. Der Fototransistor fTdes Optokopplers OK ist also gesperrt, so daß der Kondensator C3 über den Regelwiderstand R 7 nach Minus entladen und der Schalttransistor Π gleichfalls gesperrt ist. Der Signalschalter befindet sich somit in gesperrtem Wartezustand mit geladenen Kondensatoren Cl, C2. Wird aus diesem Schaltzustand heraus (beispielsweise zum Zeitpunkt χ nach Fig. 1) die Spannung im Schweißelektrodenkreis auch nur geringfügig abgesenkt (beispielsweise im Diagramm nach F i g. 1 von der gewählten Leerlaufspannung Ul=75 V auf 74,5 V), so bewirkt dies eine dementsprechende Entladung der beiden Kondensatoren Cl, C2 zur Anpassung an die neue Spannung. Hierbei kann sich iedoch nur der

Kondensator Cl ober die Widerstände Al+ A3 nach Minus sofort entladen, wogegen sich der Kondensator CI nicht über den Widerstand RZ entladen kann, weil die Diode D 2 sperrt Der Ladungsausgleich von C2 kann nur über R 2-D3-LD-D4-R 3-Minus erfolgen. Die Leuchtdiode LD im Optokoppler OK wird also erregt, wobei die parallelgeschaltete Zenerdiode ZDl die Leuchtdiode gegen unzulässig hohe Spannungsstöße schützt Die Strahlung der Leuchtdiode LD beaufschlagt die Basis des Fototransistors FT, so daß dieser durchschaltet und über \-D \-R 4-Kollektor FT-Emitter FT-R9-Basis 7*1 positives Potential an die Basis des Schalttransistors 7*1 anlegt, wodurch auch dieser durchschaltet und über Minus-Emitter 71-Kollektor 7 l-£>5-Minuspotential an den Anschlußpunkt 3 des Signalschalters durchschaltet Dieses an den Anschlußpunkt 3 durchgeschaltete Minuspotential gelangt letztlich am Signaleingang (SE) des Schwellwertschalters (STm Fig.3) und bewirkt dort eine Sperrung des Schwellwertschalters beziehungsweise dort eine Sperrung des Schwellwertschalters beziehungsweise in letzter Folge eine Überführung der Sichtblende in ihre Sperrlage.

Von den restlichen Bauelementen des Signalschalters gemäß Fig.2 dient der Widerstand R6 als Ladeschutz für die Aufladung des Kondensators C3, der Regelwiderstand Rl der Entladung des Kondensators CZ nach Minus, der Kondensator C3 selbst als Speicher zur Erfassung des vom Optokoppler OK kommenden, gegebenenfalls zeitlich nur sehr kurzen Steuersignals, der Widerstand R 8 in Verbindung mit dem Basiswiderstand R 9 als Spannungsteiler und schließlich die Zenerdioden ZD 2 und ZD 3 als Schutz gegenüber unzulässig hohen Spannungsspitzen im Basiskreis beziehungsweise Kollektor-Emitterkreis des Schalttransistors 7*1.

Die in der F i g. 3 dargestellte Schaltungsanordnung wird am besten anhand ihrer nachfolgenden Arbeitsweise verständlich:

Wird, beispielsweise gemäß dem Schemabild nach F i g. 5 über die in der F i g. 6 gezeigten Kopplungskabei die elektrische Spannung des Schweißelektrodenkreises über die Eingangspole Ei, E2 angeschaltet, so passiert sie den Eingangsgleichrichter GL und tritt als Speisespannung für die nachgeordneten Schaltelemente aus. Die Größe dieser mit der Schweißelektrodenspannung praktisch identischen Speisespannung hat bei den bekannten elektrischen Schweißgeräten meist eine Amplitude zwischen 55 bis 75 V und kann einen erlaubten Maximalwert bis 100V= annehmen, wogegen der Minimalwert bei kleinen Handschweißgeräten und bei sogenannten Kesselschweißanlagen bei etwa 42 V liegt. Die Speisespannung speist einen Über einen Strombegrenzungswiderstand R13 angeschalteten Schwellwertschalter ST (Schmitt-Trigger), der mittels einer Zenerdiode ZD 4 mit einem die Oberwelligkeit glättenden Kondensator CA unabhängig von der variablen absoluten Größe der Speisespannung auf einen konstanten Ansprechwert eingestellt ist. Sobald nach dem Einschalten des Schweißgerätes die Elektroden-Speisespannung einen mittels eines Potentiometers R12 an der einen Spannungsteiler bildenden Widerstandskombination R 10, R11, R 12 eingestellten Wert übersteigt, welcher analog größer als die Amplitude der effektiven Schweißspannung, aber kleiner als die Elektroden-Leerlaufspannung ist, wird über den Signaleingang SE der Schwellwertschalter ST durchgeschaltet, d. h. er liefert positives Potential an seinem Signalausgang SA Dabei ist es nicht erforderlich, pro Schutzanordnung eine individuelle Einstellung des Potentiometers R12 vorzunehmen, vielmehr genügt es gemäß den vorerwähnten üblichen Spannungsniveaus bekannter Schweißgeräte, wenn der Schwellwertschalter im Bereich zwischen der üblichen maximalen Schweißspannung von etwa 30 V und der minimalen Leerlaufspannung von 42 V, also vorschlagsweise etwa bei 35 V anspricht. Das vom Signalausgang SA des Schwellwertschalters gelieferte positive Potential verläuft über einen Spannungsteiler Ä19, R20 zur Basis eines Schalttransistors 7*3, so daß dieser über seinen Emitter den negativen Pol der Speisespannung an semen Kollektor durchschaltet Hierdurch wird über

is Pluspol der Speisespannung-D 7-R17- Vi-D 10-KolIektor 73-Emitter 73-Minusspeisespannung das Minirelais Vl erregt, jedoch zeitlich verzögert erst dann zum Ansprechen gebracht, wenn der dem Relais Vl parallelgeschaltete Kondensator Cl entsprechend hoch aufgeladen ist Diese Zeitverzögerung dient einem Zweck, der noch beschrieben wird. Der Schalttransistor 7*4 ist gesperrt, weil das über dert Basiswiderstand R18 an seine Basis gelangende positive Potential der Speisespannung über D11-KoIIektor 7*3-Emitter 7*3- direkt nach dem Minuspol der Speisespannung abgelei tet wird. Spricht das Relais Vl an und legt seinen Schaltkontakt ν 1 um, so wird die vom Signalausgang SA des Schwellwertschalters ST kommende positive Spannung an die über den Widerstand R 22 auf Null vorgespannte Basis des Schalttransistors T2 geleitet, so daß dieser durchschaltet Damit wird über den Pluspol der Speisespannung-D6-K2-£> 16-4 1-/4 2-Kollektor 7"2-Emitter 7*2-Minuspo! der Speisespannung die gemäß Schemabild nach Fig.5 über ein Verbindungs kabel und die Anschlußelemente Ai, A 2 an die Schaltungsanordnung angeschlossene Sichtbiende (beispielsweise nach F i g. 4) so erregt, daß sie öffnet und die Durchsicht auf den Schweißbereich freigibt Diese Erregung erfolgt — sofern eine magnetisch gesteuerte Sichtblende beispielsweise nach F i g. 4 verwendet wird - ungedämpft mit voller Speisespannung und mit einer für kurzzeitige Obererregung dimensionierten Wicklung, so daß beim Öffnen der Sichtblende relativ starke Rückstellfedern gespannt werden können. Die bei einem derartigen Magnetsystem möglichen, für den Schalttransistor 72 schädlichen hohen induktiven Spannungsspitzen werden über eine in Sperrichtung eingeschaltete Freiläufdiode D17 kurzgeschlossen. Mit dem Durchschalten des Transistors 7*2 wird über den

SO Pluspol der Speisespannung-D7-D8-Ä23-V2-D13-Kollektor 72-Emitter 72-MinuspoI der Speisespannung auch das Minirelais V2 erregt, jedoch wiederum zeitverzögert mittels des Kondensators C8, so daß Vl erst ansprechen kann, wenn C8 ausreichend aufgeladen ist Auch hier ist der Schalttransistor 75 gesperrt, weil seine Basis über eine Diode D14 und den Transistor Tl direkt nach dem Minuspol der Speisespannung geführt ist. Die beiden Dioden DB und D12 sorgen für den Schutz der Transistoren 74 und 75 gegen induktive Spannungsspitzen, die durch die Wicklungen der Relais Vl bzw. Vl entstehen können. Darnii in den Fällen, bei denen die Schweißelektrodenspannung eine Wechselspannung ist und die Speisespannung aus dem Ausgangsgleichrichter GL als nur doppelwellig gleich gerichtete, aber nicht geglättete Gleichspannung austritt, für die vorgenannten Relaiskreise eine saubere Gleichspannung zur Verfügung steht, ist ein Glätlungskondensator C6 mit einem Ladewidersland /?15 und

einem Entladewiderstand Λ16 vorgesehen. Damit jedoch der Schwellwertschalter ST beim Eintreffen eines Sperrsignals ohne Zeitverzögerung abschaltet, ist eine Diode D 7 vorhanden, welche eine Entladung des Kondensators CS über den Schwellwertschalter ST blockiert Weiterhin ist eine Zenerdiode ZD 5 vorgesehen, welche die Speisespannung in den beiden Relaiskreisen VUC7 und V2/CS unabhängig von der variablen Größe der Speisespannung auf die zulässige Relaisspannung (beispielsweise 24 V) begrenzt und konstant hält. Eine mit D 8 bezeichnete Diode sperrt eine Rückentladung des Kondensators CS über den Verzögerungskreis V1/C7.

Spricht das Minirelais V2 an und legt seinen Schaltkontakt v2 um, so kann Speisespannung vom positiven Pol nach A 1 nur über den Strombegrenzungswiderstand R 25 laufen, wodurch die Spannung über die an A 1, A 2 angeschaltete Sichtblende auf einen nur noch für eine Dauerhartespannung ausreichenden Wert vermindert wird, so daß die während der Öffnung der Sichtblende existente Obererregung wieder ausgeschaltet ist Die in den vorgenannten Strompfaden enthaltenen Dioden D 6 und D16 sperren eine Rückwirkung etwaiger vom Magnetsystem der Sichtblende erzeugte induktive Spannungsänderungen auf den Signaleingang S£des Schwellwsrtschalters ST. Der dem Relaiskontakt ν 2 parallelgeschaltete Widerstand Ä26 in Verbindung mit dem Kondensator C9 bildet eine Funkenlöschstrekke zum Schutz dieses kurzzeitig im Laststromkreis der Sichtblendc befindlichen Kontaktes. Dabei sorgt eine mit dieser Funkenlöschung in Serie geschaltete Diode D la dafür, daß nach dem Umlegen des Schaltkontaktes ν 2 der Speisestrom mit Sicherheit nicht mehr über die Diode D16 verlaufen kann, sondern den Widerstand Λ 25 ■passieren muß. Hat der Schaltkontakt ν 2 umgelegt, so wird über den Pluspol der Speisespannung-D6-ν2-Anschlußpunkt 1 der in Fig.2 dargestellte Signalschalter in bereits ausführlich beschriebener Weise an Spannung gelegt und damit aktiviert. Damit besteht insgesamt ein im Diagramm nach Fig. 1 mit A bezeichneter Zeitabschnitt einer aktivierten Wartestellung der Schutzanordnung, während der die Sichtblende geöffnet ist.

Wird aus dieser Wartestellung heraus die Schweißelektrode angesetzt und hierdurch in bereits erläuterter Weise im Signaischalter gemäß Fig.2 ein Sperrsignal ausgelöst, d. h. der Minuspol der Speisespannung an den Anschlußpunkt 3 der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 durchgeschaltet, so landet dieses Potential am Signaleingang Sfdes Schwellwertschalters STund dieser sperrt, d. h. letzterer liefert an seinem Signalausgang SA Minuspotential. Hierdurch wird über SA-R 21-ν 1-Basis Γ2 Minuspotential an den Schalttransistor 72 gelegt, wodurch dieser elektronisch schnell sperrt und die Spannung über die Sichtblende abtrennt, so daß diese unter der Wirkung der beim Öffnen vorgespannten Rückstellfedern schlagartig schließt Gleichzeitig wird über S/t-Λ19-Basis T3 auch der Transistor T3 gesperrt, wodurch sich der Kondensator C7 unter der Wirkung seiner eigenen positiven Ladespannung über den Widerstand R18 auf die Basis 74 über den Schalttransistor 74 und die Diode D% schlagartig bis auf ein Kapazitätsminimum entlädt. Damit fällt auch das Relais Vt ab, wodurch sein Schaltkontakt vl umschaltet und die Basis von 72 sicherheitshalber an Miniispotential schaltet. Gleichzeitig wird infolge der Sperrung des Transistors 7*2 Minuspotential für den Relaiskreis V2/C8 abgetrennt, so daß sich auch der Kondensator C& mittels Basiswiderstand R 24 über den Transistor 75 und die Diode D12 schlagartig entlädt. Hierdurch wird der Schaltkontakt v2 wieder in die gezeichnete Ruhelage zurückgestellt In diesem Schaltzustand verharrt nun die Schutzanordnung während des gesamten Schweißvorganges, wobei sich durch kurzzeitige Steuersignale des Signalschalters ausgelöste Signale des Schwellwertschalters ST infolge der durch den Schaltkreis V1/C7 geschaffenen Zeitverzögerung nicht auswirken können, d.h. eine erneute Durchschaltung von 72 und damit eine öffnung der Sichtblende nur eintreten kann, wenn nach einer gewissen Zeitverzögerung der Relaiskontakt ν 1 wieder in Aktivstellung geht

Wird nach Beendigung des Schweißvorganges die Schweißelektrode vollends abgezogen und steigt damit die Speisespannung wieder auf ihren Leerlaufwert an, so wird erst nach einer durch VI/C7 bewirkten Zeitverzögerung die Schaltungsanordnung in bereits beschriebener Weise wieder aktiviert, d.h. der Transistor T2 schaltet erneut durch und die Sichtblende wird wieder geöffnet, bis ein erneutes Sperrsignal eintrifft oder das Schweißgerät insgesamt abgeschaltet wird. Damit ist wieder die Ausgangsposition erreicht

Bei dem in der F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einer magnetisch gesteuerten Sichtblende ist mit 10 eine Chassisplatte bezeichnet, auf der zwei Solenoide 11,12 aus antimagnetischem Werkstoff mit längsaxialen Führungsrohren 13, 14 starr montiert sind. Die Wicklungen dieser Solenoide sind mit 15,16 bezeichnet In den vorgenannten Führungsrohren gleiten zwei Tauchanker 17, 18 aus paramagnetischem Werkstoff, die an ihren Stirnenden jeweils mit einer antimagnetischen Auflage belegt sind und in deren anderen Enden jeweils ein Mitnehmer 19, 20 aus antimagnetischem Werkstoff starr befestigt ist. An diesen beiden Mitnehmern ist eine Blende 21 aus Dunkelglas üblicher Norm befestigt und mit 22, 23 bezeichnete Rückstellfedern halten die aus den beiden Tauchankern 17,18, den Mitnehmern 19, 20 und der Blende 21 bestehende Anordnung in einer mit I bezeichneten Ruhestellung. Diese Ruhestellung ist identisch mit der Sperrlage der Sichtblende, d. h. die Blende 21 verdeckt in dieser Stellung 1 das in der Chassisplatte 10 und in einer davor angeordneten Abdeckung 24 aus Dunkelglas üblicher Norm vorgesehene Freisichtfenster 25. Mit 26 ist eine Steckanschlußbuchse bezeichnet, deren Anschlußelemente mit den Anschlüssen der beiden Wicklungen 15, 16 verbunden sind und auf die ein mit einem beispielsweise aus der Fig.5 deutlicher ersichtlichen Verbindungskabel 27 verbundener Anschlußstecker 28 aufgeschoben ist. Werden die Wicklungen der Solenoide erregt, so werden die beiden Tauchanker 17, 18 in das Innere der Solenoide gezogen und die Blende 21 nimmt eine mit Il bezeichnete Arbeitslage ein, welche der Öffnungslage entspricht und den Durchblick des Schweißers auf den Schweißbereich durch das Freisichtfenster 25 freigibt. Werden die Solenoide enterregt, so ziehen die Rückstellfedern 22, 23 die Blende 21 schlagartig wieder in die Stellung I zurück und die Durchsicht ist gesperrt.

In dem Schemabild nach Fig.5 ist mit 29 ein elektrisches Sehweißgerät bezeichnet, an dessen Anschlußelemente zwei Schweißelektrodenkabel 30, 31 angeschaltet sind. Von diesen führen in der F i g. 6 näher dargestellte Kopplungskabel 32, 33 zu einem die Schaltungsanordnung gemäß den Fig. 2 + 3 enthaltenden Baukasten. Von diesem wiederum führt ein vorzugsweise mit einem hitzefesten Glasfaser-Gewebe-

schlauch ummanteltes 2adriges flexibles Kabel 34 zum eigentlichen Schutzgerät 35 (Handschirm oder Schutzhelm) mit einer vljrin montierten Sichtblende beispielsweise gemäß Fig,4. Das Verbindungskabel 34 endet zwecks leichterer Demontjerbarkeit der Einzelteile der Schutzanordnung zweckdienlich beidseitig in je einer Steckvorrichtung 36,37,

Ein in der F i g, 6 gezeigtes Ausführungsbeispiel eines Kopplungskabels zur Verbindung der Schaltungsanord-

nung nach F i g, 2+3 mit den Schweißelektrodenkabeln 30, 31 besteht aus einer Steckerbuchse 38 zur Verbindung mit einem im Baukasten der SchaltungsanOrdnung montierten Steckerstift 39 sowie aus einer Isolierbuchse 40 mit einem angespitzten Kontaktstift 41 zum Einstechen in die Schweißelektrodenkabel und aus einem die beiden vorgenannten Buchsen elektrisch verbindenden einadrigen Kabel 42.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Mit einem elektrischen Schweißgerät verbundene, elektrisch-automatisch arbeitende Anordnung zum Schutz gegen die schädlichen optischen und mechanischen Wirkungen des Schweißlicbtbogens, unter Verwendung einer mittels einer elektrischen Schaltungsanordnung entweder mechanisch (mittels eines mittels einer Federkraft zusammenwirkenden elektromagnetischen Systems) oder elektronisch (mittels eines durch elektrische Spannung beeinflußbaren Depolarisator) zwischen einer die Durchsicht auf die Schweißzone freigebenden Öffnungslage und einer die schädliche Strahlung absorbierenden Sperrlage gesteuerten Sichtblende, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtblende (21) über einen elektrischen Schwellwertschalter (ST) gesteuert wird, der auf Spannungsänderungen im Schweißlichtbogenkreis derart anspricht, daß er zur öffnung der Sichtblende (21) bei einer jeweils den absoluten Größen der Spannung im Schweißelektrodenkreis analogen Schwellwertsignalspannung durchschaltet, welche kleiner als die Elektroden-Leerlaufspannung, aber größer als die bei gezündetem Schweißlichtbogen auftretende maximale Elektrodenschweißspannnng ist und zur Sperrung der Sichtblende bei einer Schwellwertsignalspannung abschaltet, welche größer als die Elektrodenkurzschlußspannung, vorzugsweise aber nur geringfügig kleiner als die Elektroden-Leerlaufspannung ist (Fig. 1+2+31.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (ST) als ein auf der Basis eines Schmitt-Triggers arbeitender elektronischer Schwellwertschalter ausgebildet ist, der indirekt von der Elektrodenspannung gespeist und mit einer Zenerdiode (ZD 4) auf einen praktisch konstanten Ansprechweit getrimmt sowie mit seinem Signaleingang über ein Potentiometer (R 12) an die Schweißelektrodenspannung angekoppelt ist und der mit seinem Ausgangssignal direkt oder über einen Transistor (T2) den Laststromkreis für die Sichtblende steuert (F i g. 3).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zur Steuerung der Sichtblende (21) einen mit der Elektrodenspannung gekoppelten Signalschalter (Fig.2) enthält, der bei gleichzeitiger Unabhängigkeit von der variablen absoluten Größe der so Elektrodenspannung und von der Zeitdauer einer Spannungsreduzierung im Schweißelektrodenkreis bereits bei relativ sehr geringer Reduzierung der Elektrodenspannung in der Größenordnung von etwa 1% der Elektroden-Leerlaufspannung ein bedarfsweise positives oder negatives Steuersignal mit einer für seine Auswertung in der Schaltungsanordnung (Fig.3) ausreichenden Zeitdauer liefert (Fig.2 + 3).

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zur Steuerung der Sichtblende (21) einen Zeitverzögerungskreis Vi, C7) enthält, mit dessen Hilfe die Steuerung der Sichtblende (21) in ihre Öffnungslage nach dem Durchschalten des Schwellwertschalters (ST) jeweils zeitlich verzögert erfolgt (F ig. 3).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Schaltungsanordnung zur Steuerung der Sichtblende (21) unabhängig von der Betriebs-Stromart des Schweißgerätes generell Ober einen oder mehrere vom Schweißgerät gespeiste Eingangsgleichrichter (GL) erfolgt (F i g, 3),

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer mechanisch gesteuerten Sichtblende, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtblende (21) kraftschlüssig mit den Tauchankern (17, 18) zweier Solenoide (H₁ 12) verbunden ist, welche bei Erregung die in ihrem antimagnetischen Führungsrohren (13,14) gleitend geführten Tauchankern (17, 18) der Kraft von Rückstellfedern (22, 23) bewegen (F ig. 4).

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Bauteile so angeordnet sind und derart zusammenwirken, daß die Sperrlage der Sichtblende identisch mit ihrer mechanischen Ruhestellung ist, das heißt daß die Sichtblende (21) bei Erregen der Solenoide (17, 18) aus einer unter dem Einfluß der Kraft der Federn (22,23) gegebenen Ruhestellung, welche gleichzeitig ihre eine Durchsicht auf den Schweißbereich verhindernde Sperrlage ist, entgegen der Federkraft in ihre die Durchsicht freigebende Öffnungslage bewegt wird und nach Entmagnetisierung der Solenoide (11, 12) unter der Wirkung der Federkraft wieder in die Sperrlage zurückkehrt (F ig. 4).

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide (11,12) während der Zeitspanne der Bewegung der Sichtblende (21) in ihre Öffnungslage mit überhöhter Feldstärke erregt werden und daß diese überhöhte Erregung nach Erreichen der Öffnungslage auf einen Haltewert reduziert wird, der nur unwesentlich über dem Wert der Abfallerregung für die Tauchanker (17,18) Iiegt(Fig.3+4).

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoide (11, 12) jeweils mit einem der magnetischen Flußführung dienenden Hilfseisenkreis ausgerüstet sind, der jedoch nicht in sich geschlossen und in keiner Lage der Tauchanker (17, 18) mit diesen direkt ferromagnetisch verbunden ist (F i g. 4).

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer mechanisch gesteuerten Sichtblende, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtblende (21), vorzugsweise in einer Teilkreisbewegung, mittels eines von der Schaltungsanordnung beeinflußten Micro-Elektromotors mit Getriebeuntersetzung entgegen der Wirkung einer relativ starken Rückstellfeder in ihre Öffnungslage bewegt und dort bei gleichzeitiger Stillsetzung des Elektromotors mittels einer Sperraste so lange selbstsperrend gehalten wird, bis durch ein von der Schaltungsanordnung kommendes Steuersignal mittels eines Elektromagneten die Sperraste geöffnet wird und die Sichtblende unter der Wirkung der Rückstellfeder schlagartig in ihre Sperrlage bewegt wird,

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektrische Kopplung zwischen dem Schweißelektrodenkreis und der Schaltungsanordnung (Fig.2 + 3) zwei Kopplungskabel (32, 33) vorgesehen sind, die an einem Ende mit isolierten Steckbuchsen (38) zur Verbindung mit Steckerstiften (39) der Schaltungsanordnung und am anderen Ende mit in isolierten

Buchsen (40) befestigten Kontaktspitzen (4t) versehen sind, welche durch die Isolierung der Elektrodenkabel hindurch und etwa parallel mit deren Leiterseele verlaufend in die Elektrodenkabel (30, 31) eingestochen werden (F i g, 5 -f- 6),

12, Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungskabel (42) zwischen dem die Schaltungsanordnung (Fig.2+3) enthaltenden Baukasten und dem die Sichtblende enthaltenden Schutzgerät mit einem flexiblen Schutzschlauch aus hitzeresister.tem Werkstoff, vorzugsweise mit einem gegen Temperaturen bis zu 600⁰C resistenten Glasfaser-Gewebeschlauch überzogen ist (F i g. 5).