DE1027345B - Schaltanordnung fuer Wechselstrom-Lichtbogen-Schweissautomaten mit Selbstregelung der Lichtbogenlaenge bei konstantem Elektrodenvorschub - Google Patents

Description

• Schaltanordnung für Wechselstrom-Lichtbogen-Schweißautomaten mit Selbstregelung der Lichtbogenlänge bei konstantem Elektrodenvorschub Bei Lichtbogen-Schweißeinrichtungen ist es im allgemeinen üblich, zur Einregelung einer bestimmten Lichtbogenspannung die Vorschubgeschwindigkeit der bewegbaren Elektrode nach Maßgabe des Abbrandes zu regeln.
• Esind aber auch Einrichtungen bekannt, bei denen eine Selbstregelung der Liehtbogenlänge bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit der abschmelzenden Elektrode stattfindet. Solche Regelverfahren finden vorwiegendVerwendung bei der Lichtbogenschweißung unter Schutzgas mit abschmelzender Elektrode. Sie ermöglichen es, einen hohen Grad der Selbstregelung zri erzielen, und beruhen auf der Tatsache, d.aß für die selbsttätige Einstellung bzw. die Selbstregelung der Li,chtbogenlänge zwei Faktoren maßgebend sind, wenn die sich verbrauchende Elektrode mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zugeführt wird. Der erste dieser maßgebenden Faktoren besteht darin, daß bei einem konstanten Lichtbogenstrom die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Elektrode verbraucht, die Tendenz zeigt, sich reit zunehmender Lichtbogenlänge zu verringern, was auf eine gewisse Herabsetzung des Wirkungsgrades der Erwärmung zurückzuführen ist. Der zweite maßgebende Falttor besteht darin, daß die Zunahme der Lichtbogenspannung bei größer werdender Lichtbogenlänge bei einer gegebenen Schaltung dazu neigt, den dem Lichtbogen zugeführten Strom infolge der Volt-Ampere-Leistungscharakteristik der Stromduelle zu verkleinern, und umgekehrt. Die erste der genannten Bestimmungsgrößen stellt eine naturgegebene Eigenschaft des Lichtbogens dar, und ihre Größe läßt sich bei einer gegebenen Anordnung nicht verändern. Die zweite Bestimmungsgröße richtet sich nach der Beziehung zwischen der Ausgangsstromstärke und der Ausgangsspannung der Stromquelle, und bei den gebräuchlichen Schweißstromquellen, die einen annähernd gleichbleibenden Arbeitsstrom abgeben, bei denen sich also die Stromstärke bei einer Änderung der Lichtbogenspannung nur geringfügig ändert, ist der auf die Änderung der Stromabgabe der Stromquelle zurückzuführende Grad der Selbstregelung der Lichtb ogenlänge nur gering.
• Vielfach wird bei den auf diesem Prinzip beruh.eirden bekannten automatischen Lichtbogen-Schweißeinrichtungen die Selbstregelun:gswirkung durch eine zusätzliche Regelung unterstützt, die von einer elektrischen Größe des Lichtbogens abhängig ist. So ist es z. B. bekannt, die zusätzliche Regelung in Abhängigkeit von dein L',iiterschied zwi=cken der Lichtbogenspannung und einer verfügbaren Bezugsspanritiag vorztuielimen, wobei die Diferenzspannung unmittelbar oder über einen Hilfsstromerzeuger das Feld des den Liclrtbogenstrom erzeugenden Generators bceinflußt. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung für die automatische Wec.hselstrom-Lichtbogen-Schweißung mit Selbstregelung der Lichtbogenlänge, bei der jedoch im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen dieser Art die Unterstützung der Selbstregelungswirkung mit wesentlich geringerem Aufwand erfolgt, indem erfindungsgemäß eine elektrische Größe des Lichtbogens die zeitliche Steuerung einer an sich bekannten Vorrichtung, die durch einen Spannungsimpuls die Wiederzündung des Lichtbogens bei jeder einzelnen bzw. bei jeder zweiten Halbwelle 1)ewirkt, derart beeinflußt, daß der Zündpunkt verschoben und damit der Schweißstrom geändert wird.
• Zweckmäßig wird die Schaltanordnung dabei so ausgebildet, daß der Unterschied zwischen der gleichgerichteten Lichtbogenspannung und einer Bezugsspannung dazu dient, die Verzögerung des Entladungsbeginns eines Kondensators zu steuern, der- den Spannungsstoß zum M'iederzünden des Lichtbogens liefert.
• Es sind zwar an sich Vorrichtungen zum Schweißen mit Wechselstrom-Lichtbogen bekannt, bei denen der Schweißstrom dadurch geregelt wird, dafß ein Spannungsimpuls den Zeitpunkt für die Wiederzündung des Lichtbogens bei jeder einzelnen oder jeder zweiten Halbwelle verschiebt. Die erfindungsgemäße Anwendung dieser bekannten Regelungsart zur Unterstützung der Selbstregelungswirkung einer automatischen Wechselstrom-Lichtbogen-Anordnung ist ali"r neu und bildet eine Vereinfachung solcher Anordnungen. Die Schaltung nach der Erfindung bietet außerdem den Vorteil, daß sie vorzugsweise zum Schweißen von Aluminium oder Reinmetallen allgemein verwendet werden kann, daneben aber auch zum Schweißen aller anderen Metalle.
• Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer Wechselstrom-Lichtbogen-Schweißanlage mit Einrichtungen, durch welche der Lichtbogen zu vorbestimmten Zeitpunkten erneut gezündet wird; Fig. 2 und 3 zeigen die Wellenformen der Spannung bzw. der Stromstärke, wobei die Zeitpunkte der erneuten Zündung des Lichtbogens an verschiedene Punkte der Wechselstromperiode verlegt sind.
• Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung wird der zwischen der beweglichen Elektrode E und dem Werkstück W gezogene Lichtbogen A von einer Wechselspannungsquelle über den Transformator T und eine nicht näher bezeichnete Drossel gespeist. Solange in dem Lichtbogen ein negativer Strom fließt, wird eine Spannung, die dem Unterschied zwischen der an den Lichtbogen A angelegten Spannung und der durch die Batterie P gelieferten Bezugsspannung entspricht, über den Widerstand Rc an den Kondensator C gelegt, der seinerseits mit dem Gitter einer Triode 10 verbunden ist. Nach dem Löschen des Lichtbogens wird der Kondensator C durch die zunehmende positive Spannung in dem offenen Stromkreis mit einer Geschwindigkeit aufgeladen, die sich nach der Lage des Anzapfpunktes an dem Potentiometer 15 und nach der Zeitkonstante der Widerstands-Kapazität-Kombination RC richtet. Eine von der Anode der Triode 10 abgenommene Spannung dient zum Auslösen der das erneute Zünden des Lichtbogens bewirkenden Mittel, und die sich zwischen dein Erlöschen des Lichtbogens und dem erneuten Zünden. ergebende Verzögerung entspricht derjenigen Zeitspanne, die erforderlich ist, um den Kondensator C auf die Betriebsgitterspannung der Triode 10 aufzuladen. Bei einer gegebenen Aufladegeschwindigkeit richtet sich diese Zeitspanne nach der Vorladung des Kondensators C, d. h. nach der während der vorhergehenden Halbperiode herrschenden Differenzspannung.
• Zu berücksichtigen ist dabei, daß der von der Anode der Triode 10 herrührende Auslöseimpuls an das Steuergitter g einer gasgefüllten Entladungsröhre 6 mit vier Elektroden angelegt wird, wodurch der geladene Kondensator 3 an den Aufwärtstransformator ST gelegt wird, dessen Sekundärwindung mit einer Funkenstrecke 28 verbunden ist, um diese aufzuladen, bis an ihr ein Funkenüberschlag stattfindet, um an den Lichtbogen A einen zum erneuten Zünden dienenden Impuls anzulegen.
• Um in der gleichen Weise für das verzögerte Wiederzünden der negativen Halbwelle zu sorgen, kann man die an dem Lichtbogen wirksame Spannung durch einen Phasenumkehrtransformator umkehren lassen und sie an einen zweiten, zum Wiederzünden dienenden Stromkreis anlegen, der entsprechend Fig. 1 ausgeführt ist. Ebensogut kann man nur den für den Auslöseimpuls vorgesehenen Stromkreis doppelt vorsehen, wobei dann die durch die leiden Trioden gelieferten Impulse kombiniert und an das Steuergitter g der Entladungsröhre 6 angelegt werden.
• Die Fig. 2 und 3 zeigen Wellenfo@rmeii, die man erhält, wenn das Wiederzünden des Lichtbogens in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung verzögert wird. In diesen beiden Figuren ist die Leerlaufspannung der Stromquelle bei L` o als Sinuswelle dargestellt. Der den Lichtbogen durchfließende Strom ist bei Ia und die an dem Lichtbogen liegende Spannung ist hei Va wiedergegeben. Ferner ist in den beiden Figuren der Punkt, an welchem der Lichtbogen gelöscht wird, bei a angedeutet, während b den Impuls für das Wiederzünden des Lichtbogens andeutet. Aus Fig. 3 geht deutlich hervor, daß hier die Wiederzündung, bezogen auf die Halbwelle, später stattfindet als in Fig. 2, und die mit ia, bezeichneten Stromquellen zeigen, daß der Gesamtstrom kleiner ist, wenn das Wiederziinden später erfolgt (Fig. 3).
• Die Hauptparameter der Schaltung können in der üblichen Weise eingestellt werden. Die endgültige Einstellung des Lichtbogenstroms wird jedoch durch die Lichtbogenspannung bestimmt, welche den Zeitpunkt des Wiederzündens des Lichtbogens in den aufeinanderfolgenden Halbwellen festlegt, indem sie die Regelung der Pausendauer gemäß der an Hand der Fig. 2 und 3 gegebenen Beschreibung vornimmt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRVCHE: 1. Schaltanordnung für die automatische Wechselstrom-Lichtbogen-Schweißung mit Selbstregelung der Lichtbogenlänge bei konstanter Vorschub.geschw indigkeit der abschmelzenden Drahtelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Selbstregelungswirkung eine elektrische Größe des Lichtbogens die zeitliche Steuerung einer an sich bekannten Vorrichtung: welche durch einen Spannungsimpuls die Wiederzündung des Lichtbogens bei jeder einzelnen bzw. bei jeder zweiten Halbwelle bewirkt, derart beeinflußt, daß der Zündpunkt verschoben und damit der Schweißstrom geändert wird.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen der gleichgerichteten Lichtbogenspannung und einer Bezugsspannung dazu dient, die `"erzögerung des Entladungsbeginns eines Kondensators zu steuern, der den Spannungsstoß zum Wiederzünden des Lichtbogens liefert. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 668158, 741249, 837 431; USA.-Patentschriften Nr. 2362569, 1 483 612; 2 659 036.2 532 410: »Zeitschrift für Schweißtechnik<;, 1954, Heft 3, S. 64 bis 70; »The Welding Journal«, 1953, Heft 8, S. 703 bis 707; »The British Welding Journal«, Februar 1954 S. 71 bis 77; »Metal Industry«, 23. 5. 1952, S. 422.