Selbsttätige Lichtbogenschweisseinrichtung. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, um bei Lichtbogenschweissmaschinen den ein mal eingestellten Elektrodenabstand vom Werkstück bezw. die zu diesem zugehörige Lichtbogenspannung selbsttätig konstant zu halten.
Es sind bereits Lichtbogenschweissmaschi nen bekannt, bei welchem auf elektrisch mechanischem, meist ziemlich kompliziertem Weg, mit Hilfe von Differentialgetrieben, Schlupfkupplungen, Planetengetrieben und dergleichen, der Elektrodenvorschub selbst tätig gesteuert wird. Feiner sind auch An ordnungen bekannt, die auf rein elektrischem Wege mittels einer besonderen Schaltung des Elektroden-Vorschubmotors oder des diesen speisenden Generators demselben Zweck dienen. Bei allen diesen Einrichtungen und Anordnungen wird zur Erzielung der ge wünschten Regeleigenschaften die einzig vorhandene Variable, nämlich die Li.cht bogenspannung, benützt.
Es sind aber auch Anordnungen bekannt, bei welchen ausser der Lichtbogenspannung eine Vergleichsspannung verwendet wird, z. B. in Form einer zusätzlich in den Haupt stromkreis des Vorschubmotors eingeschalte ten Dynamomaschine oder derart, dass der Anker des Vorschubmotors einerseits an die Kombination einer Vergleichsspannung und der Lichtbogenspannung über einen Wider stand und anderseits über einen Leonard- generator angeschlossen -ist: Diese Einrich tungen sind jedoch kompliziert und erfor- dern einen relativ grossen Aufwand für zu sätzliche Maschinen und Apparate.
Zweck der Erfindung ist nunmehr, eine selbsttätige Lichtbogenschweisseinrichtung zu schaffen, bei welcher der Vor- und Rück schub der Elektrode durch einen von einem, Leonardgenerator gespeisten Gleichstrom motor erfolgt, wobei diese Einrichtung, ver glichen mit den bisherigen Einrichtungen dieser Art, in einfacherer und betriebssicherer Weise, das heisst bei äusserst geringem Auf-, wand an Maschinen und Apparaten, eine wirkungsvolle Ausregulierung des Elektro denvorschubes ermöglichen soll.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der Leonardgenerator ausser einer Fremd-, erregungswicklung eine Differentialerreger wicklung besitzt, die von der Lichtbogenspan nung und einer ihr entgegengesetzt wirken den, konstanten Hilfsspannung derart erregt wird, dass beim Sollwert der Lichtbogenspan nung kein. Erregerstrom fliesst; der jedoch sofort in positivem oder negativem Sinn stark ansteigt, wenn die Lichtbogenspannung von ihrem Sollwert abweicht.
An Hand der Zeichnung sei die Erfin dung näher erläutert, und zwar ist in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine selbsttätige Lichtbogenschweisseinrichtung in schematischer Weise dargestellt.
In der Figur bedeutet 1 den Lichtbogeri- schweissgenerator, dessen Elektrode 2 in einem bestimmten Abstand vom Werkstück 3 gehalten werden muss. Für den Vorschub der -Elektrode 2 sind die Vorschubrollen 4 vorgesehen, die durch einen Gleichstrom motor 5 angetrieben werden, der von einem Leonardgeneratör 6 gespeist wird. Sowohl der Motor 5 als auch der Generator 6 sind mit je einer fremderregten Wicklung 7 bezw. 8 versehen, die vorzugsweise an einer gleich bleibenden 'Spannung liegen, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist.
Die beiden Wicklungen 7, 8 können nötigenfalls z. B. auch vom Schweissgenerator 1 erregt werden. Der Leonardgenerator 6 besitzt ausser der Fremderregung noch eine Differentialwick lung 9.- Mit dem Generator 6 ist eine Hilfs maschine 10 gekuppelt, welche eine der Lichtbögenspannung entgegengesetzt gleiche, konstante Spannung liefert und gleichzeitig auch noch als -Erregermaschine für den Mo- tör 5 und den Generator 6 dient.
Die Hilfs maschine 10 ist mittels einer Nebenschluss wicklung 11 selbsterregt, und in Reihe mit dieser letzteren ist ein Regelwiderstand 12 geschaltet.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist nunmehr wie folgt: Es soll zunächst an- genommen werden, dass der Generator 6 durch seine Fremderregerwicklung 8 gerade so erregt sei, dass der Motor 5 eine Drehzahl aufweist, welche einem dem normalen Ab brand der Elektrode 2 richtig angepassten Vorschub entspricht. Diesen Verhältnissen entspricht eine ganz bestimmte Lichtbögen spannung (Sollwert).
Auf diesen Sollwert wird nun die Gegenspannung des Hilfs- generators 10 einreguliert, so dass in der Differentialwicklung 9 des Leonardgenera- tors 6 kein Strom fliesst.
Wenn jetzt der nor male - Elektrodenabstand bezw. die Licht bogenspannung aus irgendeinem Grunde nicht mehr eingehalten wird, so entsteht in folge der dabei auftretenden Differenzspan nung in der Wicklung 9 ein Strom von ge gebener Richtung. Diese wird so gewählt; dass beispielsweise bei zu grosser Lichtbogen spannung bezw. zu grossem Elektroden abstand die Wicklung 9 feldunterstützend wirkt. Als Folge davon läuft der Motor schneller und gleicht so den zu grossen Ab- stand wieder aus. Das umgekehrte tritt ein bei zu kleiner Lichtbogenspannung.
Die Wicklung 9' erhält also je nach Bedarf Stromimpulse von positiver oder negativer Richtung, stets mit dem Bestreben, den ge wünschten Sollwert der Lichtbogenspannung scharf einzuhalten; sie ist gleichsam ein elek trisches Differential, jedoch gegenüber einem mechanischen Differential viel trägheitsloser und dementsprechend wirksamer. Die Wirk samkeit -kann nämlich ganz extrem gesteigert werden, derart, dass bei einer Abweichung der Lichtbogenspannung von beispielsweise nur zirka 5 % mit Leichtigkeit Generator- spannungs- und damit Motor-Drehzahlände rungen von 40-50% erreichbar sind.
Vor aussetzung hierfür ist bloss, dass der Genera tor 6 bei seiner normalen Drehzahl noch nicht gesättigt ist, und dass die Amperewindungen der Wicklung 9 genügend gross gewählt wer den; letzteres ist. jedoch leicht möglich, selbst bei kleinem Kupferaufwand, weil es ja im Wesen der Schaltung liegt, dass diese Wick lung thermisch sehr schwach beansprucht wird. Mit Hilfe eines in Reihe mit der Wick-_ lung 9 liegenden Einstellwiderstandes 13 lässt sich die erwähnte Empfindlichkeit der Regulierung, den praktischen Anforderungen entsprechend, nach Wunsch einstellen.
Auch der Zündvorgang spielt - sich bei dieser Schaltung, wie nachstehend erläutert wird, in jeder Beziehung richtig ab. Unmit telbar vor der Zündung ist der Generator 6 durch die Wicklungen 8 und 9 erregt, und zwar durch die Wicklung 9 in dem Masse; als die Leerlaufspannung der Schweissma schine 1 höher ist als die Gegenspannung der Hilfsmaschine 10.
Der Motor- 5 läuft also mit einer gewissen Vorwärtsgeschwindigkeit, bis die Elektrode 2 das Werkstück 3 be rührt. Durch den Zündkurzschluss bricht die Spannung der Schweissmaschine 1 praktisch auf Null zusammen, was zur Folge hat, dass jetzt die volle Gegenspannung der Maschine <B>10</B> auf die Differentialwicklung 9- in feld schwächendem Sinn einwirkt: Dabei über wiegt das Feld der- Wicklung 9 dasjenige der Wicklung 8 um ein Mehrfäclies. -Der Gene- rator 6 polt daher sofort um und reversiert den Motor 5.
Demzufolge erfolgt ein Rück schub der Elektrode 2, der so lange anhält, bis der normale Elektrodenabstand erreicht ist. Hierauf arbeitet die Regulierung wieder normal weiter.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres hervorgeht, kann die Einstel lung einer beliebigen Lichtbogenspannung nach Wunsch durch Verändern der Gegen spannung der Hilfsmaschine 10 erfolgen, und zwar in einfacher Weise durch Verändern des Nebenschluss-Regulierwiderstandes 12 der Wicklung 11. Damit wird zwar auch die Fremderregung des Motors 5 und Generators 6 verändert.
Dies ist aber nicht von Bedeu tung, weil sich ihre Wirkungen in bezug auf Veränderung der Grunddrehzahl des Motors 5 praktisch aufheben. Mit andern Ui orten: Die Gegenspannungsmaschine 10 kann be denkenlos auch als Erreger dienen, da eine Änderung der Lichtbogenspannung praktisch nur auf der Wirkung der zugehörigen Gegen- spannung beruht.
Es lässt sich aber auch eine Einstellung der Lichtbogenspannung, wenn auch weniger wirkungsvoll, dadurch erreichen, dass direkt im Erregerfeldkreis 8 des Generators 6 mit Hilfe eines Widerstandes 14, der in der Figur punktiert angedeutet ist, reguliert wird. Diese Art Regulierung unterscheidet sich von der zuerst beschriebenen dadurch, dass bei gewissen Werten der Lichtbogen spannung die Gegenspannung des Hilfsgene- rators 10 um einen kleinen Wert grösser oder kleiner werden kann als sie.
In solchen Fällen ist dann der Ruhestrom in der Diffe rentialwicklung 9, das heisst der Strom beim Sollwert der Lichtbogenspannung nicht mehr Null, sondern hat einen geringen positiven oder negativen Betrag. Über diesen Betrag als Basis lagern sich die Regulierimpulse. Die erwähnte Empfindlichkeit der Einrich tung erleidet aber durch diese Regulierart keine Einbusse.
Die beschriebene Einrichtung kann gege benenfalls auch bei Wechselstromlichtbogen- schweissung angewendet werden. Es ist hier- für bloss eine Gleichrichtung der Lichtbogen spannung; z. B. mit Hilfe eines Trocken gleichrichters nötig, wie dies in der Fig. 2 angedeutet ist, wo 15 den Gleichrichter be deutet. Die ganze übrige Schaltung bleibt gleich wie bei Fig. 1. Der Gleichrichter 15 darf klein sein, weil ei normalerweise ja keinen Strom abgeben muss.