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Elektrische Schweissanlage
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schweissanlage, die insbesondere für das Schutzgasschweissen geeignet ist und die eine Vorrichtung zum Einstellen des Schweissstromes und ein Messgerät für diesen
Strom aufweist.
Bei Anlagen für das Schutzgasschweissen ist es häufig erforderlich, vor Schweissbeginn den Schweiss- strom auf einen vorgegebenen Wert einzustellen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn dünnwandige
Materialien miteinander zu verbinden sind. Bei den üblichen Anlagen ist die Voreinstellung des Schweiss- stromes insbesondere dann schwierig, wenn die Anlage einerseits zur Abgabe von Gleichstrom und von
Wechselstrom geeignet ist und wenn diese weiterhin in mehreren Strombereichen arbeiten soll. Besitzt eine solche Anlage beispielsweise drei Strombereiche, müssen sechs Instrumente bzw. Skalen vorgesehen werden, drei für die Gleichstrombereiche und drei für die Wechselstrombereiche. Die Ablesung dieser
Instrumente gibt jedoch zu Irrtümern Anlass.
Weiterhin werden bei den bekannten Anlagen der Einfluss der
Gerätetemperatur auf die Stromabgabe sowie Netzschwankungen vernachlässigt.
Es ist nun ein Zweck der Erfindung, eine elektrische Schweissanlage zu schaffen, bei welcher die
Schweissstromstärke vor Schweissbeginn mittels eines einzigen Instrumentes auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.
Die elektrische Schweissanlage gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Voreinstellung der Schweissstromstärke an der Ausgangsseite der Anlage ein Schalter zur Belastung der Stromquelle vorgesehen ist und dass die Vorrichtung zur Einstellung der Schweissstromstärke mit dem Messgerät derart gekuppelt ist, dass dessen Anzeige bei geschlossenem Schalter wenigstens angenähert der Schweissstromstärke während des Schweissens bei jeder Stellung der Stromeinstellvorrichtung entspricht.
Die Erfindung soll anschliessend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden, wobei darstellen : Fig. 1 das Schaltbild einer elektrischen Schweissanlage mit Einstellvorrichtung für die Stromstärke und Fig. 2 in graphischer Darstellung, die Kennlinie des Lichtbogens und Kennlinien der Anlage bei unterschiedlichen Stromstärken.
Bei der Schweissanlage der Fig. 1 wird die zur Schweissung erforderliche Energie der Sekundärseite 2 eines Transformators 1 entnommen. Die Primärseite 3 des Transformators kann an ein Ein- oder Mehrphasennetz angeschlossen sein. Die Sekundärseite des Transformators ist mit einem Messwandler 4verbunden, in dessen Sekundärkreis ein Strommessgerät 6 eingeschlossen ist. Dieses Messgerät 6 ist auf die Stromstärken in der Primärseite des Messwandlers 4 geeicht. Parallel zu dem Anzeigeorgan 6 liegen in Serie zwei einstellbare Widerstände 7 und 17 und ein Schalter 8. Die veränderlichen Widerstände stellen dabei gemeinsam einen Parallel-Widerstand zu dem Messgerät 6 dar, wenn der Schalter 8 geschlossen ist.
Die tatsächliche Anzeige des Instrumentes 6 vermindert sich bei geschlossenem Schalter 8 entsprechend der Voreinstellung der Widerstände 7 und 17.
An die Primärseite des Messwandlers 4 schliesst sich ein Transduktor 9 an, mit dem der zu dem Schweisslichtbogen gelangende Strom eingestellt werden kann. Die Sekundärwicklung 10 des Transduktors ist bei 11 an beispielsweise den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen. Das andere Wicklungsende ist über einen einstellbaren Widerstand 12 mit Masse bzw. dem negativen Pol der Gleich-
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spannungsquelle verbunden. Die beiden veränderbaren Widerstände 7 und 12 sind, wie dies durch die gestrichelte Linie 14 angedeutet ist, mechanisch miteinander gekuppelt. Bei den Widerständen 7 und 12 kann es sich beispielsweise um durch eine gemeinsame Welle zu betätigende Potentiometer handeln.
Je grösser der mit dem Widerstand 12 eingestellte Widerstandswert ist, umso geringer ist der Wechselstromwiderstand,
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duktors vorgesättigt, so dass dessen Primärwicklung nur einen geringen Widerstand darstellt.
An den Ausgang des Transduktors 9 schliesst sich eine schematisch bei 15 gezeigte Gleichrichteran- ordnung an. Diese Anordnung enthält vorzugsweise auch Siebglieder (nicht dargestellt). An den Gleich- richter ist ein Schalter 16 angeschlossen, mit welchem wahlweise der Gleich- oder Wechselstrombetrieb eingestellt werden kann. In der dargestellten Schalterstellung ist die Elektrode E über einen Kondensator
18 direkt mit dem Transduktor verbunden. Parallel zu der Elektrode E und dem Werkstück W liegt ein
Schalter 20, der vorzugsweise durch einen Schaltschütz 21 betätigt wird. Der Schaltschütz 21 wird seiner- seits durch einen Schalter 22 geschlossen bzw. geöffnet.
Der Schaltschütz 21 kann mit einem weiteren
Kontaktpaar auch direkt den Schalter 8 öffnen bzw. schliessen, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die Schalter 8 und 20 gemeinsam geöffnet und geschlossen sind.
Bei Betriebsbeginn wird nun der Schalter 22 und somit auch der Schalter 20 geschlossen, so dass der
Ausgang der Schweissanlage kurzgeschlossen ist. Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Generators bei der
Voreinstellung des Schweissstromes sei auf Fig. 2 Bezug genommen, die mit den Kurven 30,31 und 32 drei Stromspannungskennlinien des Ausganges der Anlage bei verschiedenen Einstellungen des Widerstan- des 12 zeigt. Es kann hiebei angenommen werden, dass die Kennlinie 30 einem sehr grossen Widerstand 12 entspricht, d. h. dass der Transduktor 9 einen grossen Wechselstromwiderstand darstellt und die Kennlinie
32 einen sehr kleinen Widerstand 12, so dass ein vergleichsweise grosser Strom fliessen kann. Die Kenn- linie 31 entspricht einer mittleren Einstellung des Widerstandes 12.
Bei Kurzschluss, d. h. wenn der Schal- ter 20 geschlossen ist, kann angenommen werden, dass die Spannung an der Elektrode E auf praktisch Null zurückgegangen ist. Es fliessen somit die Ströme, die den unteren Endpunkten der Kennlinien 30,31 und
32 entsprechen.
Während des praktischen Betriebes wird jedoch in einem mittleren Kennlinienbereich gearbeitet. Eine der nahezu Gerade darstellenden Kennlinien des Schweisslichtbogens ist in Fig. 2 mit 35 bezeichnet. Die tatsächlich bei der Schweissung auftretenden Bedingungen sind durch die Schnittpunkte der Lichtbogenkennlinie 35 mit den Kennlinien 30,'31 und 32 des Generators bei den entsprechenden Stellungen des Widerstandes 12 gegeben.
Wird nun die Voreinstellung des Schweissstromes bei geschlossenem Schalter 20 vorgenommen-wobei zunächst angenommen sein soll, dass der Schalter 8 geöffnet ist-entsprechen die durch Regulierung des Widerstandes 12 eingestellten und an dem Messgerät 6 abgelesenen Schweissstromwerte nicht den tatsächlich während des Betriebes auftretenden Werten. Bei einem maximalen Strom entsprechend der Kennlinie 32 würde beispielsweise vor Schweissbeginn und bei geschlossenem Schalter 20 der Strom i0 fliessen, während beim Schweissen nur der Strom i fliesst. Der yoreingestellte Strom weicht somit um den Differenzbetrag i2 von dem Strom während des tatsächlichen Schweissens ab. Entsprechende, wenn auch geringere Differenzen treten bei den übrigen Kennlinien auf.
Um diese Ungenauigkeit bei der Voreinstellung zu vermeiden, ist der Widerstand 7 vorgesehen, der während der Voreinstellung, d. h. bei geschlossenem Schalter 8 parallel zu dem Messgerät 6 liegt, so dass dieses einen geringeren Strom anzeigt, als tatsächlich in der Primärseite des Wandlers 4 fliesst. Der einstellbare Widerstand 17 dient zur Anpassung an die den Arbeitsbedingungen entsprechende Lichtbogenkennlinie.
Der Widerstand 7 ist nun so bemessen und mechanisch derart mit dem veränderlichen Widerstand 12 verbunden, dass die zu geringe Anzeige des Instrumentes 6 genau dem Fehlbetrag entspricht, der in Fig. 2 mit i bezeichnet ist. Wird bei einer Voreinstellung beispielsweise von dem Maximalstrom, der durch die Kennlinie 32 veranschaulicht ist, auf einen mittleren Strom gemäss der Kennlinie 31 zurückgegangen, vergrössert sich der Widerstand 7 automatisch derart, dass nur noch der Anteil '', ausgeglichen wird. Der einstellbare Widerstand 7 kann in den meisten Fällen nahezu linear sein. Zur genauen Anzeige kann jedoch auch eine Abweichung von der linearen Charakteristik vorgesehen sein.
Nachdem mit den gekuppelten Widerständen bzw. Potentiometern 7 und 12 der beim Schweissen gewünschte Strom unter Zugrundelegung der Anzeige auf dem Messorgan 6 eingestellt worden ist, wird der Schalter 22 und somit die Schalter 20 und 8 geöffnet. Beim Schweissen ist nun auch die tatsächlich auftretende Stromstärke direkt an dem Messgerät 6 ablesbar.
Der genaue Verlauf der Lichtbogenkennlinie ist von den Betriebsbedingungen abhängig, z. B. von der
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