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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Schweisskopfmotoren
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Schweisskopfmotoren elektri- scher Lichtbogenschweissmaschinen, bei denen der Schweissdraht (weiterhin nur als Draht bezeichnet) der
Schweissstelle mit geregelter Geschwindigkeit zugeführt wird.
Bei der selbsttätigen Schweissung treibt der Schweisskopfmotor Rollen an, welche den Draht der
Schweissnaht zuführen. Der elektrische Lichtbogen kann bei dieser Schweiss art geschÜtzt sein, z. B. durch Flussmittel oder durch eine Gasatmosphäre. Man kennt und verwendet bisher automatische Schweisseinrichtungen zweierlei Art : a) Schweisseinrichtungen, deren Köpfe den Draht der Schweissstelle mit konstanter, von der Lichtbogenspannung oder dem Schweissstrom unabhängiger Geschwindigkeit zuführen. b) Schweisseinrichtungen, deren Köpfe den Draht der Schweissstelle mit einer von der Lichtbogenspannung oder dem Schweissstrom abhängigen Geschwindigkeit zuführen.
Die gebräuchlichen Schweissköpfe der ersten Type weisen entweder eine abgestufte Regelung der Motorgeschwindigkeit auf (z. B. der tschechoslovakische Schweisstraktor STK 1000) oder eine elektromechanische, stofenlos regelbare Geschwindigkeit (z. B. der automatische Schweisskopf MCH der Firma L'Air
Liquide, Frankreich).
Für Schweissköpfe mit abhängigem Drahtvorschub verwendet man als Motorregler : a) einen elektronischen Regler (z. B. der Schweisskopf der Type UE der Firma The Linde Air Products Company - USA oder eine Einrichtung gemäss der brit. Patentschrift Nr. 546, 969), b) einen Ward-Leonard Regler (z. B. der Schweisstraktor ADS 1000-SSSR oder die Einrichtung gemäss der franz. Patentschrift Nr. 933. 871-BBC.), c) den Lichtbogen selbst, dessen Spannung über einen Regelwiderstand dem Motorkopf zugeführt wird (z. B. die Einrichtung gemäss der franz. Patentschrift Nr. 1. 055. 523 - ASEAi oder der Schweisskopf der US Firma Air Products Company-USA).
Die mit konstanter, unabhängiger Drahtgeschwindigkeit arbeitenden Automaten erfordern eine flache statische Kennlinie der Schweissstromquelle, denn nur dann können sich die Selbstregelungseigenschaften des Lichtbogens voll auswirken. Diese Regelungsart eignet sich eher für das Schweissen mit schwachen Drähten (bis zu 2, 5 mm Durchmesser) und, beim Wechselstromschweissen, für den Fall bedeutender Netz- spannungs-Schwankungen, denn selbst unter diesen Umständen ändert sich die Materialdurchschweissung nur wenig. Für Schweissmaschinen mit steiler Kennlinie und für starke Elektroden ist diese Regelungsart ungeeignet. Sie ist auch für Aufschweissarbeiten unvorteilhaft, bei denen kleine Schweissströme verwendet werden, und für das Schweissen besonders schwer schweissbarer Werkstoffe.
Automaten, bei denen die Drahtgeschwindigkeit von der Lichtbogenspannung abhängt, kommen besser im Falle von Schweissmaschinen mit steiler Kennlinie zur Geltung und bei der Verwendung von Drähten mit mehr als 3 mm Durchmesser, ferner bei Aufschweissarbeiten mit nur einem Lichtbogen und im Falle von schwer schweissbaren Werkstoffen. Nicht geeignet sind sie für Wechselstromschweissungen, wenn die Stromquelle eine flache Charakteristik aufweist und wenn die Netzspannung beträchtlich schwankt.
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einzigen Reglers möglich macht.
Die Erfindung ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, dass zwei an sich bekannte Regelsysteme unter Verwendung eines einzigen Reglers verbunden sind, wobei am Eingang dieses Reglers mittels eines
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Umschalters eine Spannungsdifferenz der Vergleichsspannung zweckmässiger Polarität und einer der Licht- bogenspannung oder der Drahtgeschwindigkeit proportionalen Spannung anschaltbar ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Eingang des Reglers als Gitterkreis einer Elektronenröhre ausgebildet ist, welche auf eine an sich bekannte Weise in die Steuerwicklung eines mai gnetischen Verstärkers einbezogen ist.
Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher beschrieben werden.
Fig. l zeigt das Blockschema der den Gegenstand der Erfindung bildenden Einrichtung. Fig. 2 zeigt einen alternativen Ersatz des Tachogenerators der Einrichtung gemäss Fig. 1, und in Fig. 3 ist die Prinzip- schaltung der Einrichtung nach Fig. l dargestellt, wobei ein magnetischer Verstärker als Motorregler zur
Verwendung kommt.
In der Einrichtung nach Fig. l wird der zum Antrieb der Drahtvorschubrollen dienende Motor M durch einen Regler Rggesteuert. dessen Eintrittsseite Ûne Sparmungsdifferenz zugeführt wird, nämlich die Diffe- renz zwischen der Spannung, die einer geregelten Grösse proportional ist (Ug oder Uo), und einer Ver- gleichsspannung Us, wobei Ug der Drahtgeschwindigkeit und Uo der Lichtbügenspannung proportional ist.
Mit Hilfe des Umschalters wählt man die Art der Regelung. Für die Wahl der Polarität der durch den Sta- bilisator StstabilisiertenVergIeiehsspannung dient derselbe Umschalter in der Weise, dass sich die beiden, der Eintrittsseite des Reglers Rg zugeführten Spannungen voneinander subtrahieren. Bei Wahl einer unab- hängigen Regelung des Schweissautomaten (Umschalter S1 in Fig. l in der gezeichneten Lage) wirkt die
Spannung des Tachogenerators T in einem derartigen Sinne, dass bei ihrem Anwachsen die Drehzahl des
Motors M abfällt (und umgekehrt). Bei der von der Lichtbogenspannung abhängigen Geschwindigkeitsre- gelung wirkt die Lichtbogenspannung in einem solchen Sinne, dass bei ihrem Anwachsen die Motordreh- zahl vom Regulator erhöht wird (und umgekehrt).
Da der Schweissstrom von der Drahtgeschwindigkeit un- gefähr linear abhängig ist, kann man im Regelkreis die Spannung des Tachogenerators Ug durch eine dem
Schweissstrom proportionale Spannung Ui ersetzen (Fig. 2). Die Spannung Ui liefert der Gleichrichter C7 durch Gleichrichten jener Spannung, welche an dem Widerstand Ri den Sekundärstrom des Stromwand- lers Tp hervorruft. Als geeignete praktische Lösung der Einrichtung nach Fig. l erweist sich ein Stromkreis, in dem ein magnetischer Verstärker als Regler und eine Elektronenröhre als Vorverstärker angeordnet sind (Fig. 2). Der fremderregte Gleichstrommotor M des Schweisskopfes (Fig. 3) wird vom Trenn-Transformator
TR1 gespeist. Parallel zum Motor M ist ein Dämpfungswiderstand R geschaltet, welcher die dynamischen
Eigenschaften der Regelung verbessert.
Die Drehzahl des Motors wird von einem magnetischen Verstärker geregelt, welcher aus dem Transduktor TD und den Gleichrichtern Gl, G2, G3 und G4 besteht. Der ma- gnetische Verstärker wird von einer Steuerwicklung Wl gesteuert, welche vom Anodenstrom der Elektro- nenröhre Eldurchflossen wird, die als Gleichstrom-Vorverstärker geschaltet ist.
Im Gitterkreis der Elektronenröhre El wird die der geregelten Grösse (der Lichtbogenspannung bzw. der
Drahtgeschwindigkeit) proportionale Spannung mit einer Vergleichsspannung verglichen. Die Vergleichs- spannung wird einem an den Stabilisator St geschalteten Potentiometer P entnommen. Mittels des Poten- tiometers P stellt man die Höhe der zu regelnden Grösse ein. Der magnetische Verstärker besitzt eine Vor- magnetisierungswicklung W2, die von dem mit einem Sammelkondensator C2 ausgestatteten Selengleichrichter G6 gespeist wird. Der Gleichrichter Ü6 dient auch als Quelle für die Anodenspannung der Verstär- kerröhre El. Mittels des Umschalters Sl wählt man die Art der Regelung.
In der Linksstellung des Umschalters SI wird dem Widerstande Rl im Gitterkreis die Spannung des Tachogenerators T zugeführt. Der Tachogen'ator selbst ist auf der Welle des Motors M angeordnet. Im regulierten System wird so die Draht- geschwindigkeit auf einer konstanten, von der Einstellunb des Potentiometers abhängiger. Höhe T eh alten. In der Rechtsstellung des Umschalters Sl gelangt ein Teil der gemessenen Lichtbogenspannung zum Widerstand Rl, und im geregelten System wird automatisch die Lichtbogenspannung auf einer konstanten, am Potentiometer P einstellbaren Höhe gehaltèn. DerStabilisator $t macht das ganze System vonNetzsehwan- kungen praktisch unabhängig.
Als Schweissstromquelle kann sowohl ein Einphasen-Schweisstransformator dienen als auch eine Gleichstrom-Schweissmaschine mit normaler oder umgekehrter Polarität, denn der Gleichrichter G5 bereitet die Lichtbogenspannung für die weitere Regelung vor. Mittels des Potentiometers Pl stellt man die Empfindlichkeit des Reglers ein.
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