Kondensator Bolzenschweißgerät

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Alexander470815
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Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von Alexander470815 »

Ich habe hier ja schon mal den Schaltplan von der Thyristor Zündschaltung gepostet, jetzt folgt nochmal das ganze Projekt.
Schon länger wollte ich mir so ein Gerät bauen um Gewindebolzen an Bleche und Kram zu schweißen, manchmal ist das einfach irrsinnig praktisch.
Also habe ich schon einmal beim Chinesen eine Pistole für sowas gekauft.
Wie man da sinnvoll ein Kabel anklemmen soll erschließt sich mir aber noch nicht, da ist ein Mikroschalter im Weg, aber gut das bekommt man ja problemlos hin.
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Eine Erdungsklemme gab es auch dazu, der traue ich 500A sogar einmal zu im Gegensatz zu dem Federbelasteten Kram.
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Die ganzen kommerziellen Geräte arbeiten immer so mit Spannungen im Bereich 200V, Kapazität zwischen 60.000µF und 110.000µF.
Da ich so viele Elkos nicht habe hoffe ich einfach mal das man das ganze mit etwas mehr Spannung ausgleichen kann, ich habe jetzt eine Bank die 82.400µF hat und 385V Spannungsfestigkeit.
Kupfer kostet Geld und deswegen wurde 16er Rohr recycelt und zu Kupferschienen verarbeitet.
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Das ganze hat auch erstaunlich gut funktioniert:
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Hier die zusammengebaute Bank, der Strom wird an den gegenüberliegenden Enden entnommen, so teilt sich das zumindest einigermaßen symetrisch auf.
Die Elkos sind auch nicht die gleichen, einmal BHC 385V 4700µF und Epcos 450V 5600µF, aber die waren halt da.
Vorne rechts ist ein Thyristor/Dioden paar, der Thyristor schaltet die Kondensatorbank auf den Ausgang, wenn diese leer ist übernimmt die Diode den Laststrom so das es die Kondensatoren nicht umpolt.
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Aus den Zentrifugen ist ein Trafo übrig geblieben der zum laden ganz ok sein sollte.
Strombegrenzt wird das ganze kapazitiv mit ein paar MKP Kondensatoren die Nebenbei noch Delon Verdoppler spielen so das man auf die Spannung kommt.
Der Trafo wird dabei kurzzeitig zwar etwas überlastet aber da man damit nicht einen Bolzen nach dem anderen wo dran tackert sollte das kein Problem sein.
Auf die Primärseite kommt ein Motorschutzschalter der das ganze dann doch im Falle des Falles abschaltet.
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Um die Spannung isoliert messen zu können habe ich ein paar Strom Sensoren aus einem FU mit ordentlich Klingeldraht bewickelt.
Einfach so das man da etwas Aussteuerung am Ausgang hat, hier darf man nicht zu wählerisch sein, die waren halt da.
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Der Plan ist es mit einem einfach nur die Kondensator Spannung zu messen und dann entsprechend einen Triac ein/aus zu schalten zum laden.
An den Ausgang kommt ein Spannungsteiler der das ganze mit 30V bei vollen Kondensatoren "vorspannt" so kann man erkennen ob man die Pistole aufgesetzt hat oder nicht.
Damit kann man dann auch noch kontrollieren ob der Thyristor durchgeschlagen hat oder nicht.

Steuerungs Platine mit der "Interface" Platine wo alles gegeneinander isoliert wird.
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Hier der Treiber für das Gate:
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Stromanstieg sind deutlich mehr als 2A/µs wie gefordert wurde, Blau ist der Gate Strom, Gelb die Gate Spannung.
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Der Strom wird auch für >50µs bei >2A gehalten.
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Nach rund 10ms schaltet das ganze dann wieder ab:
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Hier sind noch die gekritzelten Schaltpläne:
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Bei dem Gate Treiber wird einfach ein großer Folienkondensator in das Gate entladen, ein paar parallelwiderstände lassen dann noch den zulässigen Dauerstrom weiter fließen.
Das ganze macht ein NE555 da der sich hoffentlich nicht aufhängen kann.

Den Schalter der zur Pistole geht habe ich nochmal über Optokoppler mit getrennter Versorgung angeklemmt.
So sollten alle Störungen darauf keinen Einfluss auf den Rest haben, so ist zumindest der Plan.

Das Display und der Controller kommen außerhalb von dem Blechkasten in ein Gehäuse mit Klarsicht Deckel.
Der Rest kommt innen in die Kiste rein.

Jetzt fehlt noch der Delon um das ganze zu laden und eben noch das ganze in die Kiste verfrachten.
Und eben noch ein paar Zeilen Code zusammenklüngeln.

So mal die Ladeschaltung ausprobiert, scheint zu funktionieren:
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Die 78xx haben noch einen Kühlkörper bekommen da die doch recht gut am heizen sind.
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Auf der Unterseite habe ich mal ein bisschen für Isolation gesorgt:
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In der Pistole habe ich einen spezial Kabelschuh gebastelt.
Erstmal von einer 35mm² Pressmuffe ein Stück abgeschnitten, das in ein 2mm Kupferblech eingelötet.
Dann das Kabel vercrimpt und noch etwas zurechtgebogen, so funktioniert das ganze jetzt hoffentlich.
Isolierung habe ich noch abgemacht da das ganze sonst zu unflexibel ist.
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Danach habe ich darüber noch einen Schrumpfschlauch gemacht.
Der Messing Taster sieht zwar schön aus aber ist mir irgendwie doch zu nah an den Fingern.
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Also wurde der Einsatz davon durch PTFE ersetzt.
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Jetzt muss das ganze noch auf die Grundplatte geschraubt werden und verdrahtet werden.
Dann kann man das mal ausprobieren.
Fehlen tun noch die Dinse Stecker mit 13mm Dorn.
Die zweite Erdklemme ist auch bereits angekommen, kann man von der Verarbeitung her auch absolut empfehlen.

Die beiden Widerstände links dienen zum schnell entladen bei Fehlern oder Netzausfall, der lange grüne ist zur Kondensator Spannungs Messung der letzte zum Ausgangsspanung messen.
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Das Relais kann vom µController angesteuert werden und verbindet die Ladeschaltung mit den Kondensatoren, alternativ schließt es die Kondensatoren über die Widerstände kurz.
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Die Schrauben vom Thyristor habe ich nach Drehmoment angezogen.
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So sieht das ganze komplett aus:
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Muss dann eben noch in seinen Kasten, der Trafo bekommt noch ein Motorschutzschalter usw.
Aber es funktioniert:
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Wenn man ein bisschen mit den Einstellungen rumprobiert hält es zuverlässig gut.
Abreißen geht im Prinzip nicht, auch auf Dünnblech funktioniert es ohne Probleme.
Spannungen waren:
M3 60V
M4 80V
M6 155V
M8 175V

Anpresskraft die man an der Pistole einstellen kann immer Maximum.

Hier noch die Skizze für den Lastkreis:
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Vielleicht sind ja für den ein oder anderen Nützliche Informationen dabei.

Grüße
Alex
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Multi-kv
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von Multi-kv »

Klasse Sache, Alex!
Sieht nach recht viel Arbeit aus - sehr schön aufgebaut!
Sind denn die Kondensatoren für solche Impulsbelastungen geeignet?
Es gibt ja z.B. spezielle Blitzelkos, die für sowas geeignet sind, aber die normalen eher nicht?
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ferrum
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von ferrum »

Nices Projekt und wahrscheinlich auch furchtbar praktisch. Mal eine Frage, ist das nicht bisschen ungünstig wenn die Fuse hinter dem Trafo der den Ausgang vorspannt abfackeln sollte, weil dann die Kondensatorbank freigegeben wird ohne dass die Zange am Werkstück anliegt?
lg Flo
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Alexander470815
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von Alexander470815 »

Multi-kv hat geschrieben: Di 26. Mai 2020, 11:26 Sind denn die Kondensatoren für solche Impulsbelastungen geeignet?
Ich denke nicht, dafür haben sie nichts gekostet.
So oft wie das zum Einsatz kommt wird das denke ich keine Rolle spielen.
ferrum hat geschrieben: Di 26. Mai 2020, 11:39 Mal eine Frage, ist das nicht bisschen ungünstig wenn die Fuse hinter dem Trafo der den Ausgang vorspannt abfackeln sollte, weil dann die Kondensatorbank freigegeben wird ohne dass die Zange am Werkstück anliegt?
Absolute Sicherheit gibt es leider nicht, es kann immer etwas versagen.
Im Normalbetrieb brennt die Sicherung ja nicht durch :mrgreen:
Du hast natürlich recht, ich werde das in der Software noch einbauen das ein Wechsel erforderlich ist, das sollte das Risiko weiter minimieren.
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Paul
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von Paul »

Alex, geiles Teil!! :awesome: Hier wurde wie immer an alles gedacht!

Ein Video von der Handhabung wäre nochmal ganz interessant! :)

Viele Grüße
Paul
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kilovolt
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von kilovolt »

Sehr cooles Projekt! :awesome: Sowas muss ich mir auch mal überlegen. Unter welchem Begriff sucht man am besten nach der Pistole? Hast Du sie bei Aliexpress reingezogen?

Beste Grüsse
kilovolt
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von Alexander470815 »

Ja wenn das ganze soweit fertig ist gibts auch ein Video.
"Stud welding gun" wäre da der Suchbegriff mit dem man sowas bei Aliexpress findet.
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von Alexander470815 »

Alexander470815 hat geschrieben: Di 26. Mai 2020, 12:29 Du hast natürlich recht, ich werde das in der Software noch einbauen das ein Wechsel erforderlich ist, das sollte das Risiko weiter minimieren.
Das war mir dann doch zu umständlich :hihi:

Ich habe noch einen Optokoppler eingebaut der Strom bekommt wenn die Versorgung da ist, damit wird der Trigger freigeschaltet.
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Der Trafo hat noch einen Motorschutz bekommen damit der auch abgesichert ist.
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Wenn ich morgen dazu komme werde ich mir mal einen Shunt basteln und den Strom der da fließt messen.
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von Alexander470815 »

So ich habe nochmal ein bisschen weiter gebastelt.
Einmal Anprobe ob das ganze auch noch in den Kasten passt:
Sieht ok aus:
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Ein kleines Problem gibt es aber, hinten in der Ecke kann man unmöglich die Mutter anziehen.
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Also habe ich in ein 12er Rundmaterial ein M8 Gewinde geschnitten und von hinten hohl gebohrt, dann eine abgesägte Inbus Schraube hart eingelötet.
Mit einem kleinen Inbus Schlüssel kommt man nämlich hinten in die Ecke gerade so herein.
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Oben über den Kondensatoren auch noch genug Platz:
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Für die Elektronik ein Blech gemacht:
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Passt noch :mrgreen:
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Unter dem Schaumstoff rechts ist ein RGB LED streifen der den Status nochmal in optisch "groß" anzeigt.
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Das ganze muss auch noch irgendwie stehen können also mal schnell ein paar Füße aus POM gedreht, preiswert und kann auf dem Boden auch etwas rutschen.
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Dann hab ich noch einen Griff dafür gefunden der mit angemessen erschien, die M5 Gewinde auf 6mm aufgebohrt, Schrauben etwas angesenkt und durch geschraubt:
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Auf der Kaltkreissäge zwei dicke U-Scheiben gesägt und darunter geschraubt.
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Wenn dann morgen die Buchsen kommen kann das ganze fertig zusammen geschraubt werden.
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Paul
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von Paul »

Schaut gut aus! :) Aber wären Rollen bei dem Gewicht nicht hilfreicher als ein Tragegriff? :mrgreen:
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MaxZ
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von MaxZ »

Nicht wenn du regelmäßig trainierst :trollface:
@Alexander: sauber verarbeitet!

Liebe Grüße,
Max
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Re: Kondensator Bolzenschweißgerät

Beitrag von Alexander470815 »

So gestern war eigentlich schon alles fertig, alles zusammengebaut, alles funktioniert.
Also nochmal nachmessen ob auch alles schön isoliert ist und nirgendwo eine Verbindung zu Erde besteht.
...
Eine direkte Verbindung von Minus zu Erde ist messbar?
Wie kann das denn sein, also alles abgesucht, Ladeschaltung etc. abgehängt, keine Besserung.
...
Bild
:facepalm:
Der Montagebolzen ist nicht isoliert, weder bei den BHC noch bei den Epcos Kondensatoren.

Das war mir so noch nicht untergekommen, ist wohl häufig der Fall, naja nochmal passiert mir der Fehler nicht.
Käufliche Muttern bauen leider zu groß und wollen ein 30er Loch in der Grundplatte haben, das kommt nicht infrage.
Also die Muttern selber fräsen und drehen.
Material ist POM, Abgeflacht auf SW22, Zentrierdurchmesser 17,5.
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Die Grundplatte auf 18mm aufgebohrt:
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Noch ein paar Isolierscheiben geschnitten, sicher ist sicher.
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Alles wieder montiert:
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Fertig und funktioniert.
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Jetzt noch die Leitungen dafür fertig machen und dann kann man es verwenden.
Paul hat geschrieben: Mo 8. Jun 2020, 19:57 Aber wären Rollen bei dem Gewicht nicht hilfreicher als ein Tragegriff?
Es reißt einem schon ein bisschen den Arm aus, da stimmt :mrgreen:

Grüße
Alex
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