DE10249079A1 - Device for electric arc welding especially TIG welding has a data bank assigned to a control circuit acting as a digital control and contains pre-stored data sets of welding parameters characteristic for prescribed welding results - Google Patents

Device for electric arc welding especially TIG welding has a data bank assigned to a control circuit acting as a digital control and contains pre-stored data sets of welding parameters characteristic for prescribed welding results Download PDF

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Abstract

Device for electric arc welding has a data bank (13) assigned to a control circuit (11) acting as a digital control and contains pre-stored data sets of welding parameters characteristic for prescribed welding results. An algorithm for the allowed theoretical values for the welding current and the welding voltage is generated from the data sets in the data bank. An Independent claim is also included for an electric arc welding process carried out using the above device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Lichtbogenschweißen, insbesondere zum WIG-Wechselstrom- oder Gleichstrom-Schweißen mit nicht abschmelzender Elektrode, bei welchem die gleichgeregelte Netzspannung über einen Zwischenkreis einem getakteten Stromwandler zugeführt wird, auf dessen Sekundärseite die gleichgerichtete und geglättete Spannung in einer den Schweißprozess beaufschlagende Spannung gewandelt wird, wobei der sekundärseitige Schweißstrom und die sekundärseitige Schweißstrom und die sekundärseitige Schweißspannung einem die Steuereinrichtung taktenden Stromregelkreis als Istwerte zugeführt werden und wobei die Sollwerte für den Stromregelkreis für den Schweißstrom Isoll und die Schweißspannung Usoll unter Berücksichtigung von von einer Bedienungsperson vorausgewählten Schweißparametern erzeugt werden.The invention relates to a device and a method for arc welding, in particular for TIG alternating current or direct current welding with a non-melting electrode, in which the equally regulated mains voltage is supplied via an intermediate circuit to a clocked current transformer, on the secondary side of which the rectified and smoothed voltage in one the welding process biasing voltage is converted, wherein the secondary-side welding current and the secondary-side welding current and the secondary-side welding voltage are supplied to a control means clocking the current control loop as actual values and the setpoint values for the current control loop for the welding current I soll and the welding voltage V set, taking into account of a Operator preselected welding parameters are generated.

Eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die DE 40 23 419 C2 ein Lichtbogenschweißgerät mit einem netzspannungsgespeisten Gleichrichter, einem primärseitig getakteten Stromwandler und einem sekundärseitig ansteuerbaren Wechselrichter, welcher einen Stromregelkreis enthält, dem der Strom-Istwert zugeführt wird und welcher über eine Impulsbreitensteuerung auf die primärseitige Steuereinrichtung des Stromwandlers einwirkt. Bei dieser Vorrichtung wird der Stromverlauf, der in den Schweißprozess fließt, durch einen sekundärseitigen Wechselrichter derart beeinflusst, dass sowohl das Periodenverhältnis (Balance) als auch die Frequenz des Schweißwechselstroms variierbar sind.A device or a method of the type mentioned at the outset is known from the prior art. So it shows DE 40 23 419 C2 an arc welding device with a line voltage-fed rectifier, a primary-side clocked current transformer and a secondary-side controllable inverter, which contains a current control circuit to which the current actual value is supplied and which acts on the primary-side control device of the current transformer via a pulse width control. In this device, the current profile that flows into the welding process is influenced by a secondary-side inverter in such a way that both the period ratio (balance) and the frequency of the alternating welding current can be varied.

Aus der EP 0 326 681 B1 ist ein Lichtbogenschweißgerät für Gleich- und Wechselstromspeisung bekannt, in dessen Sekundärkreis eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, in deren erster Stellung die sekundärseitig ausgebildeten Strompfade gemeinsam mit einem Anschluss der Schweißelektrode zur Herstellung eines Gleichstrombetriebes und in dessen zweiter Stellung der eine Stromkreis mit dem einen Anschluss und der andere Stromkreis mit einem anderen Anschluss verbunden sind, derart, dass ein Wechselstrombetrieb ermöglicht wird.From the EP 0 326 681 B1 An arc welding device for direct and alternating current supply is known, in the secondary circuit of which a switching device is provided, in the first position of which the current paths formed on the secondary side together with a connection of the welding electrode for producing a direct current operation and in the second position of which one circuit with the one connection and the another circuit is connected to another connection, in such a way that an AC operation is made possible.

Aus der WO 99/58285 ist ein Verfahren zum Steuern eines Schweißgerätes und einer Steuervorrichtung hierfür bekannt, bei dem über eine Ein- und/oder Ausgabevorrichtung unterschiedliche Schweißparameter, wie beispielsweise ein Schweißstrom, ein Schweißdrahtdurchmesser, ein Schweißverfahren usw. von einem Benutzer eingestellt werden können. Die eingestellten Schweißparameter werden an eine Steuervorrichtung übergeben und anschließend wird die Stromquelle entsprechend den vorgegebenen Schweißparametern von der Steuervorrichtung angesteuert. Mittels dieser Vorrichtung kann der Benutzer eine Fläche oder einen Querschnitt einer Schweißnaht, insbesondere einer Kehlnaht, einstellen, wobei in einer Speichervorrichtung hinterlegte Sollwerte für zusätzliche Parameter zur Bildung der Schweißnaht abgefragt und für den Schweißvorgang bereitgestellt werden. Als zusätzlicher Schweißparameter wird dabei das sog. „a-Maß" verwendet. Hierbei handelt es sich um die Flächen- bzw. Querschnittsangabe einer Kehlnaht.A method is known from WO 99/58285 to control a welding machine and a control device therefor known where about one input and / or output device different welding parameters, such as a welding current, a welding wire diameter, a welding process etc. can be set by a user. The set welding parameters are transferred to a control device and subsequently the power source will be according to the specified welding parameters controlled by the control device. By means of this device the user an area or a cross section of a weld seam, in particular a fillet weld, set, with setpoints stored in a storage device for additional Queried parameters for the formation of the weld seam and for the welding process to be provided. As an additional welding parameters the so-called “a dimension” is used is it the area or Cross-section of a fillet weld.

Will die Bedienungsperson die Parameter einer ihm vorgegebenen Schweißaufgabe an eine der bekannten Vorrichtungen einstellen, so ist eine Fülle von Einstelloperatoren erforderlich.The operator wants the parameters a welding task given to him adjust to one of the known devices, so is an abundance of Adjustment operators required.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass beim Lichtbogenschweißen mit nicht abschmelzender Elektrode, insbesondere WIG-Wechselstrom-Schweißen, der Bedienungskomfort erhöht wird.The invention is based on this the task of a device of the type mentioned to develop further in that with the arc welding with non-melting electrode, especially TIG AC welding, the ease of use is increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem als digitale Regelung ausgeführten Regelkreis eine Datenbank zugeordnet ist, welche vorabgespeicherte Datensätze von für die vorgegebene Schweißaufgabe charakteristischen Schweißparametern enthält derart, dass aus den den von der Bedienungsperson vorausgewählten charakteristischen Schweißparametern zugeordneten Datensätzen in der Datenbank ein Rechenalgorithmus für die Vorgabe der Sollwerte für den Schweißstrom Isoll und die Schweißspannung Usoll generierbar ist.This object is achieved according to the invention in that a database is assigned to the control circuit, which is designed as a digital control, and contains pre-stored data records of welding parameters characteristic of the specified welding task in such a way that a computing algorithm for the data records assigned to the characteristic welding parameters selected by the operator in the database the specification of the setpoints for the welding current I Soll and the welding voltage U Soll can be generated.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mittels eines digitalen Regelungsverfahrens solche Prozessparameter Berücksichtung finden, die für die vorgesehene Schweißaufgabe charakteristisch sind, wobei unter Berücksichtigung der zu den charakteristischen Schweißparametern gehörigen Datensätzen ein mathematischer Algorithmus berechnet wird, welcher zur Grundlage für das digitale Regelungsverfahren herangezogen wird.The invention is characterized by this that such process parameters by means of a digital control process consideration find that for the intended welding task are characteristic, taking into account the characteristic welding parameters associated records mathematical algorithm is calculated, which is the basis for the digital regulatory process is used.

Die Bedienungsperson kann in einfacher Weise auf der Frontplatte des Schweißgerätes die gewünschte Schweißaufgabe, zum Beispiel Kehlnaht, I-Naht, Überlappungsnaht, Steignaht, auswählen, wodurch die zugeordneten Datensätze aktiviert werden. Im Unterscheid zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen werden über die Vorgabe der Schweißaufgabe die Schweißparameter automatisch ausgewählt und aus den zugeordneten Datensätzen die Regelalgorithmen für die Regeleinrichtung der Schweißenergiequelle berechnet. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft für WIG-Wechselstromschweißen mit nicht abschmelzender Elektrode.The operator can easily the desired welding task on the front plate of the welding machine, for example fillet weld, I-seam, overlap seam, Vertical seam, select, whereby the associated records to be activated. In contrast to that from the prior art known solutions are about the specification of the welding task the welding parameters automatically selected and from the assigned data records the control algorithms for the control device of the welding energy source calculated. This solution is particularly beneficial for TIG AC welding with not melting electrode.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further preferred embodiments go from the dependent claims out.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur den Aufbau eines Lichtbogenschweißgerätes gemäß Ausführungsbeispiel der Erfindung.The invention is explained below of an embodiment explained in more detail. It shows the only figure the structure of an arc welding device according to the embodiment the invention.

Über einen Gleichrichter 1 wird die von einem beispielsweise dreiphasigen Netz L1, L2, L3 entnommene Netzspannung gleichgerichtet und über einen Zwischenkreis 2, 3 auf eine primärseitige Steuereinrichtung 4a, 4b geführt, welche die Primärwicklung eines Stromwandlers 5 taktet. Sekundärseitig des Stromwandlers 5 ist ein Gleichrichter 6 angeordnet, in dem die sekundärseitige Schweißspannung gleichgerichtet wird und über eine Glättungsdrossel 8 geglättet wird. Am Ausgang des so gebildeten Inverter- Leistungsteil ist der Schweißprozess 9, 10 angeschlossen. Der in den Schweißprozess fließende Schweißstrom Iist und die am Schweißprozess 9, 10 anliegende Schweißspannung Uist werden auf einen Analog-Digital-Wandler 12 gegeben und als digitale Daten einer Datenbank 13 zugeführt. Gleichzeitig werden diese Daten als Eingangsdaten einer digitalen Inverterregelung 11 zugeführt.Via a rectifier 1 the mains voltage taken from a three-phase network L1, L2, L3, for example, is rectified and via an intermediate circuit 2 . 3 on a primary control device 4a . 4b led, which is the primary winding of a current transformer 5 overclocked. Secondary side of the current transformer 5 is a rectifier 6 arranged in which the welding voltage on the secondary side is rectified and via a smoothing choke 8th is smoothed. The welding process is at the output of the inverter power section thus formed 9 . 10 connected. The welding current I flowing into the welding process is and that at the welding process 9 . 10 applied welding voltage U ist are on an analog-digital converter 12 given and as digital data of a database 13 fed. At the same time, this data is used as input data for digital inverter control 11 fed.

Die Datenbank 13 ist mit einer Bedienerschnittstelle verbunden, über die Vorgaben für die gewünschten Schweißparameter eingebbar sind. Bei diesen Schweißparametern handelt es sich um die Blechdicke des zu schweißenden Bleches, die Schweißposition, die Materialart, die Gasart und den Elektrodendurchmesser. Die Datenbank 13 enthält eine Anzahl von Datensätzen, die durch die Vorgabe von der Bedienungsperson auswählbar sind. Anhand der ausgewählten Datensätze wird in der Datenbank 13 ein mathematisches Lichtbogenmodell erzeugt, in Form eines Rechenalgorithmus, welches in Folge zur Erzeugung von Sollwerten für den Schweißstrom Isoll und die Schweißspannung Usoll dient, die wiederum der digitalen Inverterregelung 11 zugeführt werden.Database 13 is connected to an operator interface via which specifications for the desired welding parameters can be entered. These welding parameters are the sheet thickness of the sheet to be welded, the welding position, the type of material, the type of gas and the electrode diameter. Database 13 contains a number of data records that can be selected by the operator by default. Based on the selected data records, the database 13 a mathematical model arc generated in the form of a calculation algorithm which is to result in for generating desired values for the welding current I and welding voltage V set is used, in turn, the digital inverter control 11 are fed.

Die Datenbank 13 arbeitet ferner mit einer digitalen Datenschnittstelle 14 zusammen, über die eine Verbindung zu einer Vorrichtung für die Steuerung eines Kaltdrahtes 16 darstellt. Darüber hinaus weist die digitale Datenübertragungsschnittstelle 14 eine Verbindung zu einer Roboterschnittstelle 15 auf. Die Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen, wie sie in ihrem Aufbau beschrieben wurde, arbeitet wie folgt:
Von einer Bedienungsperson werden auf der Bedienungsebene des Schweißgerätes bestimmte Prozessparameter für die gewünschte Schweißaufgabe vorgegeben, die die Blechdicke, die Schweißposition, die Materialart, den Elektrodendurchmesser und die Gasart betreffen. Entsprechend den eingestellten Werten werden innerhalb der Datenbank 13 Datensätze abgerufen, die einen mathematischen Algorithmus bilden, aus der unter Berücksichtigung der jeweils von der Datenbank erhaltenen Istwerte Uist und Iist von Schweißspannung bzw. Schweißstrom die Vorgabewerte für die digitale Inverterregelung Usoll und Isoll erzeugt werden. Der Regelkreis dient zur Taktung der primärseitigen Steuereinrichtung 4a, 4b für die Primärwicklung des Stromwandlers 5 zur Erzeugung der gewünschten Werte für Isoll und Usoll.Database 13 also works with a digital data interface 14 together, through which a connection to a device for controlling a cold wire 16 represents. In addition, the digital data transmission interface 14 a connection to a robot interface 15 on. The arc welding device, as described in its construction, works as follows:
An operator specifies certain process parameters for the desired welding task on the operating level of the welding device, which relate to the sheet thickness, the welding position, the type of material, the electrode diameter and the type of gas. According to the set values are within the database 13 Records retrieved constituting a mathematical algorithm that is out of the taking into account the information obtained from the database in each case actual values U and I is of the welding voltage or the welding current, the default values for the digital control inverter U soll and I should be generated. The control loop is used to clock the primary control device 4a . 4b for the primary winding of the current transformer 5 to generate the desired values for I soll and U soll .

Neben der Erzeugung der Sollwerte für den Schweißstrom und die Schweißspannung dient die Datenbank 13 auch zur Erzeugung von Vorgabewerten für den Kaltdraht.In addition to generating the setpoints for the welding current and the welding voltage, the database is used 13 also for generating default values for the cold wire.

Claims (8)

Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen, insbesondere zum Lichtbogenschweißen mit nicht abschmelzender Elektrode, zum Beispiel WIG-Schweißen, enthaltend einen netzspannungsgespeisten Gleichrichter (1), einen über einen Zwischenkreis (2, 3) daran angeschlossenen Stromwandler (5), der über eine Steuereinrichtung (4a, 4b) getaktet ist, einen sekundärseitigen Gleichrichter (6), dem ein Glättungsglied (8) und ein Freilaufkreis (7) zugeordnet sind, und an dessen Ausgang der Schweißstrom Iist den Schweißprozess (9, 10) versorgt, sowie einen die Steuereinrichtung (4a, 4b) taktenden Regelkreis (11), welcher als Istwerte den Schweißstrom Iist und die Schweißspannung Uist sowie Sollwerte für den Schweißstrom Isoll und die Schweißspannung Usoll erhält, welche unter Berücksichtigung von von einer Bedienungsperson vorausgewählten Schweißparametern erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem als digitale Regelung ausgeführten Regelkreis (11) eine Datenbank (13) zugeordnet ist, welche vorabgespeicherte Datensätze von für die vorgegebene Schweißaufgabe charakteristischen Schweißparametern enthält derart, dass aus den den von der Bedienungsperson vorausgewählten charakteristischen Schweißparametern zugeordneten Datensätzen in der Datenbank (13) ein Rechenalgorithmus für die Vorgabe der Sollwerte für den Schweißstrom Isoll und die Schweißspannung Usoll generierbar ist.Device for arc welding, in particular for arc welding with a non-melting electrode, for example TIG welding, containing a rectifier supplied with mains voltage ( 1 ), one via an intermediate circuit ( 2 . 3 ) connected current transformers ( 5 ) via a control device ( 4a . 4b ) is clocked, a secondary-side rectifier ( 6 ) to which a smoothing element ( 8th ) and a free wheel ( 7 ) are assigned, and at the output of the welding current I is the welding process ( 9 . 10 ) and the control device ( 4a . 4b ) clocking control loop ( 11 ) Which as actual values is the welding current I and the welding voltage U is intended and desired values for the welding current I and welding voltage V set is obtained, which are generated in consideration of pre-selected by an operator welding parameters, characterized in that the control circuit is designed as a digital control ( 11 ) a database ( 13 ) is assigned, which contains pre-stored data sets of welding parameters characteristic of the specified welding task in such a way that the data sets assigned to the characteristic welding parameters selected by the operator in the database ( 13 ) a calculation algorithm for specifying the setpoints for the welding current I soll and the welding voltage U soll can be generated. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als für die Schweißaufgabe charakteristische Schweißparameter die Blechdicke, die Schweißposition, die Materialart und der Elektrodendurchmesser, jeweils alternativ oder kumulativ vorgesehen sind.Device according to claim 1, characterized in that as for the welding task characteristic welding parameters the sheet thickness, the welding position, the type of material and the electrode diameter, each alternative or are provided cumulatively. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Prozessparameter die Schutzgasart als Vorgabewert vorgesehen ist.Device according to claim 2, characterized in that the shielding gas type as a default value as a further process parameter is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenbank (13) eine Schnittstelle (14) für die digitale Datenübertragung zugeordnet ist, mittels der die Parameter für die Kaltdrahtvorgabe festlegbar sind.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the database ( 13 ) an interface ( 14 ) is assigned for digital data transmission, by means of which the parameters for the cold wire specification can be defined. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter für die Kaltdrahtvorgabe in Abhängigkeit von der vorgegebenen Schweißaufgabe die Werte für den Durchmesser und die Geschwindigkeit des Kaltdrahtes festlegbar sind.Device according to claim 4, characterized in that as a parameter for the cold wire specification depending from the specified welding task the values for the diameter and speed of the cold wire can be determined are. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstelle (14) für die digitale Datenübertragung eine Roboterschnittstelle (15) zugeordnet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the interface ( 14 ) a robot interface for digital data transmission ( 15 ) assigned. Verfahren zum Lichtbogenschweißen, insbesondere zum WIG-Schweißen mit nicht abschmelzender Elektrode, bei welchem die gleichgerichtete Netzspannung über einen Zwischenkreis einem getakteten Stromwandler zugeführt wird, auf dessen Sekundärseite die gleichgerichtete und geglättete Spannung in eine den Schweißprozess beaufschlagende Spannung gewandelt wird, wobei der sekundärseitige Schweißstrom und die sekundärseitige Schweißspannung einem die Steuereinrichtung taktenden Stromregelkreis als Istwerte zugeführt werden und wobei die Sollwerte für den Stromregelkreis für den Schweißstrom Usoll und die Schweißspannung Usoll unter Berücksichtigung von von einer Bedienungsperson vorausgewählten Schweißparametern erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem als digitale Regelung ausgeführten Regelkreis (11) eine Datenbank (13) zugeordnet ist, welche vorabgespeicherte Datensätze von für die vorgegebene Schweißaufgabe charakteristischen Schweißparametern enthält derart, dass aus den den von der Bedienungsperson vorausgewählten charakteristischen Schweißparametern zugeordneten Datensätzen in der Datenbank (13) ein Rechenalgorithmus für die Vorgabe der Sollwerte für den Schweißstrom Usoll und die Schweißspannung Usoll generiert wird.Method for arc welding, in particular for TIG welding with a non-melting electrode, in which the rectified mains voltage is supplied via an intermediate circuit to a clocked current transformer, on the secondary side of which the rectified and smoothed voltage is converted into a voltage that affects the welding process, the secondary-side welding current and be a control means clocking current control circuit are supplied as actual values to the secondary-side welding voltage, and wherein the target values for the current control loop for the welding current U soll and the welding voltage U should in consideration of pre-selected by an operator welding parameters generated, characterized in that the control circuit is designed as a digital control ( 11 ) a database ( 13 ) is assigned, which contains pre-stored data records of welding parameters characteristic of the specified welding task in such a way that data records assigned to the characteristic welding parameters selected by the operator in the database ( 13 ) a calculation algorithm for specifying the setpoints for the welding current U soll and the welding voltage U soll is generated. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Wechselstrom-WIG-Schweißen dient.A method according to claim 7, characterized in that it is used for AC TIG welding.
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