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Antriebsvorriehtung für Schweissstäbe.
Die Wirtschaftlichkeit des Lichtbogenschweissens wird bedeutend erhöht, wenn der Vorschub der Schweisselektrode gegen das Werkstück selbsttätig erfolgt. Besonders vorteilhaft wird die Anordnung dann, wenn der Vorschubmotor in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung gesteuert wird. Zu diesem Zweck hat man vorgeschlagen, den Vorschubmotor durch Relais zu steuern, die in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung die Drehzahl des Motors durch Ein-bzw. Ausschalten von Widerständen erhöhen bzw. vermindern. Dieser Art der Steuerung haften aber gewisse Mängel an, die in der Natur der Relaissteuerung begründet sind.
Es kann nämlich der Fall eintreten, dass das eine oder das andere Relais versagt, anderseits kann eine Relaissteuerung die Drehzahl des Vorschubmotors nicht feinstufig regeln, es sei denn, dass man eine grosse Zahl von Relais anordnet. Durch die Relaissteuerung wird die Vorschubeinrichtung verhältnismässig kompliziert und unübersichtlich.
Eine besonders feinstufige und empfindliche Reguliervorrichtung wird erfindungsgemäss dadurch geschaffen, dass ein Leonardaggregat in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung den Vorschub des Schweissstabes bewirkt. Die Anordnung wird so getroffen, dass ein besonderer Schweissstromkreis und ein Steuerstromkreis für das Leonardaggregat vorgesehen wird. Der Sehweissstromkreis und der Steuerstromkreis bilden die Zweige einer Wheathstonesehen Brücke. Die Erregung des Generators liegt in der Brücke selbst. Die Brücke ist so abgeglichen, dass bei einer bestimmten Lichtbogenspannung Gleichgewicht besteht und durch die Erregung des Generators kein Strom fliesst.
Ist das Gleichgewicht durch das Steigen oder Fallen der Lichtbogenspannung infolge zu grosser oder zu kleiner Entfernung der Elektroden voneinander gestört, so fliesst ein Strom in der einen oder andern Richtung durch die Erregerwicklung und der Generator schickt in der einen oder andern Richtung Strom in den Schweissstromkreis.
Dadurch nähert oder entfernt der Vorschubmotor den Schweissstab von der fest angeordneten andern Elektrode (Werkstück) so lange, bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Dabei geschieht die Bewegung des Schweissstabes um so schneller, je mehr das Gleichgewicht der Brückenschaltung gestört ist, d. h. je stärker die Lichtbogenspannung von ihrem Sollwerte abweicht.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In Fig. 1 bedeuten A, B, C, D die vier Zweige einer Wheathstonesehen Brücke. Der Zweig A mit dem Widerstand 1 und der Zweig B mit den beiden Schweisselektroden 2 und 3 führen den Schweissstrom, während die Zweige C mit dem Widerstand 4 und der Zweig D mit dem Widerstand 5 und der Feldwicklung 6 für den Vorschubmotor 7 den Steuerstromkreis bilden. Die Punkte 8 und 9 werden durch die Brücke E, in der der Widerstand 10 und die Erregerwicklung 11 des Leonardgenerators 12 liegt, miteinander verbunden.
Der Generator wird durch den Motor 13 direkt angetrieben und seine Feldwicklung 14 steht in keinem Zusammenhang mit der Wheathstonesehen Brücke, sie ist direkt mit den Leitungen 15 und 16 verbunden, durch welche die Schweissstromquelle 17 mit der Wheathstoneschen Brücke verbunden ist.
Die Widerstände 4 und 5 sind so gewählt, dass ein bestimmter Spannungsabfall im Zweig D (Widerstand 5 und Erregerwicklung 6) einer bestimmten Lichtbogenspannllng entspricht. Wenn der Spannungsabfall im Zweig B (Lichtbogen) einem bestimmten Spannungsabfall des Zweiges D entspricht, fliesst kein Strom durch die Brücke E, der Generator 12 ist also nicht erregt, liefert daher keinen Strom und infolgedessen steht der Vorschubmotor 7 still.
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Ändert sich die Lichtbogenspannung, so ist das Gleichgewicht gestört und ein Strom fliesst durch die Brücke entweder von Punkt 8 zum Punkt 9 oder in der entgegengesetzten Richtung, je nachdem, ob die Lichtbogenspannung höher oder niedriger ist als der Spannungsabfall im Zweig 5-6. Je nach der Richtung des Stromes, der durch die Erregerwicklung 11 des Generators 12 fliesst, erzeugt dieser in dem einen oder andern Sinne eine Spannung. Dadurch läuft der Vorschubmotor in der einen oder
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man eine sehr empfindliche Regeleinrichtung für den Vorschub des Schweissstabes, die auf jede kleine Spannungsänderung des Lichtbogens anspricht.
In Fig. 2 sind im Gegensatz zu Fig. 1 zwei Stromquellen vorgesehen. Ein kleiner Generator 17 a
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getragen wird, dass der Generator 18 für den Schweissstromkreis dauernd mit konstanter Spannung arbeitet, In Fig. 3 ist diese eben beschriebene Vereinfachung der Anordnung nach Fig. 2 dargestellt.
In Fig. 4 ist eine zweite Erregerwicklung 20 ffir den Vorschubmotor 7 vorgesehen, die mit dem Lichtbogen in Reihe geschaltet ist. Diese Wicklung hat den Zweck, das Drehmoment des Vorsehubmotors 7 zu erhöhen, falls die Elektroden Neigung zum Kleben haben. Durch das verstärkte Drehmoment erreicht man mit Sicherheit ein Auseinanderreissen der zusammenhaftenden Elektroden.
Der Unterschied in der Anordnung nach Fig. 3 gegenüber der nach Fig. 5 besteht in der Anordnung der Erregerwicklung 6 für den Vorschubmotor 7. Um die Erregung unabhängig von der Wahl der Widerstände 4 und 5 zu machen, ist die Feldwicklung 6 direkt an die Leitungen 15 und 16 angeschlossen, sie liegt also an konstanter Spannung.
In Fig. 6 wird die Energie für den Schweissstromkreis, die Erregung 6 für den Vorschubmotor 7, die Erregung 11 für den Leonardgenerator 12 und die Energie für- den Antriebsmotor 1. 3 den unter konstanter Spannung stehenden Sammelschienen 21 und 22 entnommen. Ausserdem ist noch eine zweite Erregerwicklung 23, die parallel zum Lichtbogen liegt, für den Leonardgenerator 12 vorgesehen. Je nachdem, welches der beiden Felder überwiegt, erzeugt der Generator 12 eine Spannung in dem einen oder andern Sinne, so dass der Vorschubmotor 7 die Elektroden entweder voneinander entfernt oder nähert.
In Fig. 7 ist ein Wechsel-oder Drehstromnetz 24 vorgesehen, von dem aus der Hauptmotor 25 gespeist wird. Dieser Motor treibt direkt den Generator 26 an, der die gesamte Energie für den Schweissstromkreis liefert. Ferner treibt der Motor 25 gleichzeitig den Leonardgeneratbr 12 an. Dieser hat, ähnlich wie in Fig. 6, zwei entgegengesetzt wirkende Erregerwicklungen 27 und'28. Die Wicklung 27 liegt an einer konstanten Gleichstromquelle 29, die z. B. durch den Gleichrichter 30 aus dem Wechselstromnetz 24 erhalten werden kann. Die Feldwicklung 28 liegt in'Reihe mit dem Lichtbogen.
Der durch die Erregerwicklung 27 hervorgerufene Fluss wird'den durch- die Wicklung 28 hervorgerufenen dann aufheben, wenn der Schweissstrom zu gering ist, oder wenn die Elektroden zu weit voneinander entfernt sind. In diesem Falle muss der Motor die Elektrode 2 der Elektrode 3 nähern.
Die Vorteile, die dadurch erzielt werden, dass der Vorschubmotor in Abhängigkeit von der Lichtbogenstromstärke anspringt, zeigt Fig. 8. Als Abszisse ist die Spannung am Lichtbogen und als Ordinate die Vorschubgeschwindigkeit des Schweissstabes 2 aufgetragen. Bei den bisher bekannten selbsttätigen Vorschubeinrichtungen änderte sich die Bewegung des Schweissstabes entsprechend der Geraden M, wohingegen sich diese bei der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung entsprechend der Kurve 32 ändert. Aus dem Verlauf der Kurven 32 geht einwandfrei hervor, dass selbst bei einer sehr geringen Änderung der Lichtbogenspannung die Vorschubgeschwindigkeit wesentlich höher ist als bei Änderung nach der Geraden 31.
Dadurch, dass die Energie für den Vorsehubmotor einer konstanten Stromquelle entnommen wird und nur die für die Erregung des Leonardgenerators notwendige Energie durch die Brücke E fliesst, erhält man eine sehr feine und wirksame Regulierung der Vorschubgeschwindigkeit.
Eine geringfügige Änderung der Liehtbogenspannung genügt bereits, um den Vorschubmotor anspringen zu lassen und die Elektrode in der entsprechenden Richtung zu bewegen. Besonders bei hohen Schweissgeschwindigkeiten kann man mit dieser Anordnung einen gleichmässig starken Lichtbogen aufrecht erhalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Antriebsvorrichtung für Schweissstäbe,. dadurch gekennzeichnet, dass ein Leonardaggregat in
Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung den Vorschub des Schweissstabes bewirkt.