CN1055685A - 根据焊接速度控制焊接电流的方法和电路布置 - Google Patents

Abstract

在焊接设备上对形成管子的金属带进行连续纵 缝焊接时，为了根据焊接速度控制焊接电流，也就是 控制焊接效率，可以在一个可调恒定电压值上添加一 个取决于速度的电压值。

Description

本发明涉及在焊接设备上对形成管子的金属带进行连续纵缝焊接时根据焊接速度控制焊接电流，也就是用于高效率焊接的一种方法和一种电路布置。

早已熟知的有一种电路（参见德国公开专利说明书第1900856号），在这种布置中，由电源通过一个变压器，一个调节焊接电流的执行机构和一个依赖于速度的测速发电机对焊接设备的电极起作用。这里，控制焊接电流强度的措施需预先根据馈电电压，电极间距以及根据温度变动而定。对于这样一种对直接焊接的控制电路，其焊接电流的实际值需要持续测量，并且借助于一个扰动影响补偿在已经很小的变动下对该执行机构进行调制，以使焊接电流强度能适合于各给定的要求。这种控制可以在短时期内进行，因而馈电电压的波动，电极间距的变动或者关于焊接电流温度的变更也不致太明显，而是焊接电流始终保持焊透焊缝所必需的强度。

然而，如果要求增高作业速度和应用不同的金属或带的强度，就会产生困难。高的作业速度会使上述焊接电流的波动性干扰影响增大，因而不再保证能用通常的控制设备取得完善的焊缝。

为了进行补救，虽然可以在调整电路中装进滤波环节，但是这种滤波环节的大量增大则由于调整电路的时间常数而受到限制。用普通执行机构代替，例如用晶体管，也并不一定能获得想象中的效果，或者需要做出必要的额外支出，例如多余的能量必须通过适当的冷却剂（如水或空气）被引走。

因此本发明的目的是提供一种根据作业速度对焊接电流的控制，如果是一个激光束焊接装置的话，就是一种连接效率的控制，这种控制能保证对任何金属和不同厚度的金属带以最优的焊接电流形式进行无缺陷的焊接。

本发明这一目的可以这样达到，即在一个可调恒定电压值中增添一个依赖于速度的电压值。这种对一个恒定电压值的调整，可能与所选择的带的厚度有关，它在电流对速度的曲线图中造成一个零点移动，而增添依赖于速度的电压值则导向各自从零点开始的焊接电流或焊接负荷的特性曲线。这些措施能够根据焊接速度选择出任意的电流或功率数值。这样，对任何的焊接条件的匹配就成为可能的了。

为了实施本发明，对于一台直流电弧焊机的情况来说，一种电路布置是比较合适的，在这种电路布置中，焊接电极通过一个变压器、一个调整焊接电流的执行机构以及一些整流片而获得电压源的馈给。此外，该执行机构受到一个依赖于速度、与一个调整器相接通的测速发电机的调制。这里主要的是，随着测速发电机之后，本发明的继续进行还应接入一个可调的恒定电压源，测速管电机提供例如0-20V的依赖于速度的电压，而可调恒定压源，可以是一个任意的步进开关，提供一个0-10V的基准电压值。

在一个相当的电路中增添的电压值于是被输入到焊接电流调整器的一个输入端，而在电流互感器这边的另一个输入端上则输入焊接电流实际值。在焊接电流调整器内额定值与实际值的比较在输出端输入到需要的焊接电流中。

在实施本发明中另一个有利的可能性是焊接电极通过一个变压器、一个调整焊接电流的执行机构，以及一些整流片而获得电压源的馈给，这里，该执行机构受到一个依赖于焊接速度、与一个调整器相接通的测速发电机的调制。在本发明的实施中，测速发电机与一个恒定电压源，其输出端是分离的，而与一个加法放大器的输入端相连，加法放大器的输出端作用到焊接电流调整器的输入端，而这个调整器的另一个输入端则与直流测量换能器相连。在这样的布置中，一个直接的相互调制在加进两个电压值后就被隔断了，这就形成清楚的电的关系。加法放大器的电压于是如前面已经提到过的，就被输往一个焊接电流调整器的输入端，而从电流互感器这边的调整器的另一个输入端则馈给焊接电流的实际值。

焊接电流的调整的另一种改进是这样加以保证的，即在测速发电机的输出端和加法放大器的输入端之间安置一个分压器。借助于该分压器的帮助，焊接电流特性曲线的斜率可以得到调整。

如果所用的不是前面说明直流电弧焊机而是例如一种CO₂激光型的激光束焊接装置，则增添的电压值就要输入到一个与激光器相应的调整器，说得更确切些就是加法放大器的输出要使之作用到激光调整器的输入端。

本发明的目的是通过减小焊接电流的波动性保证形成管子的金属带的最佳焊接的条件，在一种焊接电流调整装置中，其焊接电极通过一个变压器、一个调节焊接电流的执行机构以及多个整流片而获得一个电压源的馈给，该执行机构由与一个调整器相接通的依赖于焊接速度的一个测速发电机加以调制，在这种焊接电流调整装置中，本发明构思的进一步设想是该执行机构由一个可控硅整流器充任，它受到一个附加连接的由调整器调整的晶体管单元的操纵。这样一种布置可以减少晶体管的功率损耗，因而也省略了常常是很贵的这种线路元件的冷却。同时，在利用本发明时由于使用了晶体管还可以得到调整时间缩短的好处。可控硅整流器将这样控制，使晶体管的电压降以及由此而引起的功率损耗保持在最低值。

在本发明的实施中，如果在从晶体管单元至可控硅整流器的反馈回路中安置一个附加的可调放大器将是合适的。这样就有可能使可控硅整流器获得顺利的操纵，这对于高的作业速度也是同样有效的。

为了能通过减小焊接电流的波动性保证形成管子的金属带的最佳条件焊接，本发明构思的进一步设想是使用较高脉冲的整流器作为执行机构，例如可以动用一个十二脉冲的整流器单元。

下面结合图1至图5中的实施例对本发明作较为详细的描述。

如图1所示，1表示馈电电压源，例如可以是一个50赫兹交流网络。连接在电压源1上的是变压器2，其次级侧与可控硅整流器3相连接。在图中未显示出的焊接装置的以（+）和（-）标志的电极4与可控硅整流器3之间连接有一个直流测量换能器5，在这个换能器的次级侧上可以测定一个相当于焊接电流实际值的电压。调整器6通过一个图中未显示的电流设备获得电力供应。

如众所周知的，可控硅整流器3的电压每次经过零点时都会重新不通电流而总是必须重新触发。这种触发通过调整器6实现，该调整器根据实际情况将可控硅整流器3的触发时间稍许提前或推后，以便相应地使或多或少的电流到达焊接电极4。但这个通过调整器6对可控硅整流器3的调整并不是直接的，而是如图中所示，通过串接在可控硅整流器3后面但具有一条至整流器3反馈回路8的晶体管单元7而实现的，借助于这个回路并通过一个可调放大器9，可控硅整流器3可以被调整得使晶体管7上的电压下降，并从而使其功率的损耗保持在最低值。对此，通过采用晶体管单元7，可调性得到了进一步的改善，同时在高的起动速度时焊接电流的波动性也可大大地减少。藉此还可以获得另一个改进，即如图1所示，在可控硅3和串联在其后的晶体管单元7之间装有一个滤波环节10。

如前所述，如果对调整器6供给由一种可调恒定电压值和取决于根据速度的电压值组合而成的电压，则对本发明有时是有好处的。为能达到这一点，还需设置一个由测速发电机11和一个通过电阻12可调的电压源13组成的加法电路。从线路元件11和13得出的电压值被输送给调整器6，该调整器与直流测量换能器5相连并从该处获得直流电流实际值，该直流电流实际值于是与从测速发电机11和可调电压源13提供的电压值作比较以便加以调整。

图2所示的电路布置与图1中所示的实施例有所不同，图2中，例如六脉冲的可控硅整流器3由一个十二脉冲的装置14所代替。与此相应，由馈电电压源15馈电的变压器16也装备有一个第二次级绕组。本发明电路布置中的所有其他线路元件都与图1中实施本发明所用的相符合。

如图3中所示，馈电电压源的标号是21，它可以是，例如50赫兹交流网络。与电压源21相连接的是变压器22，其次级侧与可控硅整流器23相连接。在焊接装置以（+）和（-）标志的电极24与可控硅整流器23之间连接有一个直流测量换能器25，在这个换能器的次级侧可测定一个相当于焊接电流实际值的电压。调整器26通过一个电源设备27获得电力供应。可控硅整流器23，如前所述，在每次电压经过零点时都会重新不通电流而总是必须重新触发。这种触发通过调整器26加以实现，该调整器根据实际情况将可控硅整流器23触发的时间稍许提早或推后，以便相应地使或多或少的电流到达焊接电极24。

对本发明很重要的是激光器的输入也可以代替整调器26，向其提供的电压由一个可调恒定电压值和一个依赖于速度的电压值所产生。为达到这一点，设置了一个由测速发电机28和可调电压源29组成的加法电路。从28和29得出的电压值被输给调整器26，调整器与直流测量换能器25相连并从该处得到焊接电流的实际值，这实际值于是与从测速发电机28和可调电压源29提供的电压值作比较以便予以调整。直流测量换能器25也可以通过一个分流电阻（Shunt）以串接的分离放大器组成。

图4中所选的布置与从这里面所述的不同，在这布置中为了将两个电压值加起来用了一种商业上通用结构的加法放大器30。该加法放大器的输出端与调整器26的一个输入端相连接，或者例如与一个可调高频发生器的输入端相连接，该可调高频发生器控制一个焊接激光器的输出功率，而其另一个输入端连接在直流测量换能器25上。对加法所必需的恒定电压值将从可调电压源31输给加法放大器30的一个输入端，在这里，其时的电压值的调整是通过分压器32实现的。依赖于速度的电压值是由测速发电机33提供的，这里，依赖于速度的特性曲线的斜率由步进开关34加以调节。

图3和图4中所描述的线路的作用原理以曲线图方式显示在图5中，相对于焊接速度以米/分钟表示，焊接电流以安培表示。输给加法放大器30的恒定可调电压值输至某一规定的基准电流时，该电压值的改变如图中所示会导致零点沿电流轴的方向作平行位移，或者导致曲线簇C的相应平行位移。对本发明重要的还有，通过串接在测速发电机33前面的步进开关34，曲线簇30的倾斜是可以改变的，从而可以根据焊接速度的要求提供每单位时间或大或小强度的焊接电流。特别是图4显示出根据本发明的优越性，这种优越性对于直流电弧焊机和激光束焊接装置同样适用，这优越性在于，从测速发电机33和恒定电压源31输给加法放大器的电压值相互之间并不干扰，并有一个共同的零点。

Claims (11)

1、在焊接设备上对形成管子的金属带进行连续纵缝焊接时根据焊接速度控制焊接电流的方法，其特征在于在一个可调恒定电压值中加入一个依赖于速度的电压值。

2、根据权利要求1的方法实施一个直流电弧焊接机的所用的电路布置，在这种电路布置中焊接电极通过一个变压器，一个调节焊接电流的执行机构以及多个整流片从电压源馈给电压，该执行机构由与一个调节器相接通的依赖于焊接速度的一个测速发电机加以调制，其特征在于把一个可调恒定电压源串联连接在测速发电机。

3、根据权利要求1的方法实施一个直流电弧焊接机的所用的电路布置，在这种电路布置中焊接电极通过一个变压器，一个调节焊接电流的执行机构以及多个整流片从电压源馈给电压，该执行机构由与一个调整器相接通的依赖于焊接速度的一个测速发电机加以调制，其特征在于测速发电机与一个恒定电压源，其输出端是分离的，而与一个加法放大器的输入端相连，加法放大器的输出端作用在调整器上，该调整器的一个输入端则与直流测量换能器相连。

4、根据权利要求3的电路布置，其特征在于一个分压器设置在测速发电机的输出端与加法放大器的输入端之间。

5、根据权利要求1的方法实施一个激光束焊接装置的所用的电路布置，其特征在于激光束焊接装置的输出功率通过一个调整器而予以调整，在调整器的输入端接有由一个依赖于焊接速度的测速发电机与一个可调恒定电压源组成的串联电路。

6、根据权利要求1的方法实施一个激光束焊接装置的所用的电路布置，其特征在于激光束焊接装置的输出功率通过一个调整器而予以调整，在调整器的输入端置有一个加法放大器的输出端，其输入端各自分离，而与一个依赖于焊接速度的测速发电机的输出端和一个恒定电压源的输出端相连接。

7、根据权利要求6的电路布置，其特征在于一个分压器设置在测速发电机的输出端与加法放大器的输入端之间。

8、根据权利要求1的方法实施一个直流电弧焊接机的所用的电路布置，在这种电路布置中焊接电极通过一个变压器，一个调节焊接电流的执行机构以及多个整流片从电压源馈给电压，该执行机构由与一个调整器相接通的依赖于焊接速度的一个测速发电机加以调制，其特征在于该执行机构由一个可控硅整流器充任，它受到一个附加连接的由调整器调整的晶体管单元的操纵。

9、根据权利要求8的电路布置，其特征在于在从晶体管单元至可控硅整流器的反馈回路中安置一个附加的可调放大器。

10、根据权利要求8或9的电路布置，其特征在于其中设置有一个十二脉冲的整流器作为执行机构。

11、根据权利要求8或9的电路布置，其特征在于在可控硅整流器和附加连接的晶体管单元之间设置有一个滤波环节。

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