DE1106010B - Schaltvorrichtung zur Zuendung des Schweisslichtbogens bei Beginn jeder positiven Halbwelle - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung zum Zünden des Schweißlichtbogens, insbesondere beim Schutzgasschweißen, welche Zündimpulse bei Beginn jeder positiven Halbwelle des Schweißstromes, unabhängig von der negativen Halbwelle, erzeugt.

Bei einem bekannten derartigen System wird die Zündung des Lichtbogens kurz nach Beginn jeder positiven Halbwelle des Schweißstromes durch eine kurzzeitige Funkenentladung im Lichtbogenspalt bewirkt. Da die Elektrode, die gewöhnlich aus Wolfram besteht, durch das Brennen des Lichtbogens innerhalb der positiven Halbwelle genügend erwärmt ist, um Elektronen zu emittieren, zündet der Lichtbogen auch nach dem Nulldurchgang bei Beginn jeder negativen Halbwelle von selbst.

Die Spannung des geschlossenen Schweißstrom-Sekundärkreises ist für diesen Zweck genügend hoch. Bei der bekannten Einrichtung werden die Impulse nach erfolgter Zündung in verringertem Ausmaß weitergegeben, wobei durch ein durch den Spannungsabfall in der negativen Halbwelle betätigtes Relais die Impulsspannung reduziert wird. Gleichzeitig kann eine Siebvorrichtung für die Gleichstromkomponente, die z. B. beim Schweißen von Aluminium auftritt, in Serie im Sekundärschweißstrom eingeschaltet werden.

Diese bekannte Einrichtung vermag jedoch nicht den Lichtbogen innerhalb der positiven Halbwelle neu zu zünden, wenn er "durch irgendwelche Umstände nach der erfolgten Lichtbogenzündung zu Beginn der positiven Halbwelle unmittelbar' danach erlischt. Vielmehr ist die Zündung durch den verstärkten Zündfunken erst dann möglich, wenn der Lichtbogen auch in der darauffolgenden negativen Halbwelle erloschen bleibt. :

Da es wünschenswert ist, den Lichtbogen möglichst ununterbrochen in Tätigkeit zu halten und ihn nicht über anderthalb oder mehr Hälbwellen erlöschen zu lassen, ist es Zweck der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen und die sofortige Zündung des Lichtbogens innerhalb der positiven Halbwelle zu ermöglichen.

Die Erfindung besteht in einer Schaltvorrichtung, die gekennzeichnet ist-durch das Merkmal d) und die an sich bekannten Merkmale a), b) und c):

a) Bei Erlöschen des Lichtbogens werden noch innerhalb derselben positiven Halbwelle Zündimpulse zur Wiederzündung des Lichtbogens erzeugt, J-

b) die Steuerung der Zündvorrichtung geschieht über ein elektronisches oder mechanisches Relais, das entweder an der Schweiß spannung oder, an einer dem Schweißstrom proportionalen Signal·- spannung liegt,

Schaltvorrichtung zur Zündung

des Schweißlichtbogens bei Beginn

jeder positiven Halbwelle

Anmelder: Saturn Industrial Gases Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr. jur. W. Böhme, Patentanwalt, Nürnberg, Frauentorgraben 73

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 7. November 1958 und 1. Oktober 1959

Alfred Edward Cortenay Snell,

Southall, Middlesex (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

c) das Relais liegt in Reihe mit einem Gleichrichter, d) eine an sich bekannte Siebvorrichtung für die Gleichstromkomponente wird durch ein mit einem Gleichrichter in Reihe liegendes, mit Selbsthaltekontakt ausgerüstetes Relais über einen Phasenschieber und ein Relais nach Zündung des Lichtbogens zu Beginn jeder negativen Halbwelle eingeschaltet und ohne Rücksicht auf ein etwaiges Erlöschen des Lichtbogens in der positiven oder negativen Halbwelle erst kurz vor Ende jeder negativen Halbwelle abgeschaltet. _:

Im Gegensatz zu der vorerwähnten,bekannten Vorrichtung arbeitet also die erfindungsgemäße Vorrichtung unabhängig davon, wie die Lichtbogenverhältnisse in der folgenden negativen Halbwelle liegen, auf eine sofortige Wiederzündung des Lichtbogens schon in der betreffenden positiven Halbwelle hin.

Die Siebvorrichtung für die Gleichstromkomponente des Schweißstromes, die meistens in einem Kondensator besteht, ist bei der Zündung des Lichtbogens zu Beginn jeder positiven Halbwelle hinderlich, sie ist jedoch förderlich zum Wiederzünden des Lichtbogens, wenn dieser nach erfolgter Zündung wieder erloschen sein sollte. Aus diesem Grunde arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung derart, daß die Vorrichtung während der negativen Halbwelle in jedem Falle eingeschaltet bleibt und nur vor Ende "jeder ,negativen Halbwelle ausgeschaltet ist, um die Zundung-Zü. Beginn der positiven Halbwelle nicht zu erschweren.

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Der wesentliche technische Fortschritt, der mit der Erfindung erzielt wird, besteht nicht nur darin, daß die Arbeit des Lichtbogens ungestört vonstatten geht, sondern auch darin, daß die Lochbildung im Werkstück und die Radiostörung, die beide beim Abreißen eines bereits gezündeten Lichtbogens innerhalb der positiven Halbwelle verstärkt auftreten würden, vermindert werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrungsbeispiele zu ersehen. Es zeigt

Fig. 1 einen Schaltplan einer vorzugsweise verwendeten Anordnung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1. *5

In den Figuren sind die Relais E und F in stromloser Stellung, das Relais H in Arbeitsstellung gezeichnet, andere weitere übliche Stromkreise sind entweder fortgelassen oder in Blockform dargestellt.

Bei beiden Schaltungen besteht der Schweißstromkreis aus einem Schweißtransformator 1, einem regelbaren Steuerwiderstand 2, der Wolframelektrode 3 und dem geerdeten Werkstück 4.

Eine Siebvorrichtung für die Gleichstromkomponente des Schweißstromes in Form eines kapazitiven Widerstandes 6 und eines dazu parallelgeschalteten Widerstandes 7 ist in Serie zur Sekundärwicklung des Schweißtransformators und dem Lichtbogenspalt und zum Steuerwiderstand geschaltet. Die Aussiebvorrichtung ist durch einen relativ kleinen WiderstandS über einen Relaiskontakt El kurzgeschlossen, wenn das Relais E erregt wird. Die Zündung des Bogens wird durch eine zeitweise einschaltbare, eine Funkenentladung liefernde Zündvorrichtung 9 bewirkt, und in Verbindung mit dieser steht ein Phasenschieber 10, der normalerweise als Kondensator ausgebildet ist, um die Abgabe des Zündfunkens bis kurz nach Beginn der positiven Halbwelle des Schweißstromes zu verzögern. Das Relais E wird durch eine Stromquelle 11 betätigt, die vorzugsweise von der Stromquelle der Zündvorrichtung 9 Energie erhält.

Die Arbeitsweise gemäß Fig. 1 ist folgende: Bei Einschalten der Anlage schließt das Relais E den Kontakt E1 und schaltet dadurch die Siebvorrichtung für die Gleichstromkomponente ab. Die Zündvorrichtung 9 und der Phasenschieber 10 bewirken eine Funkenentladung im Lichtbogenspalt kurz nach dem Beginn jeder positiven Halbwelle des Schweißstromes über den im Ruhezustand geschlossenen Relaiskontakt H1 des Relais H. Sobald der Lichtbogen zu Beginn der positiven Halbwelle zündet, wird das Relais H erregt, das über den sich öffnenden Relaiskontakt H1 die Zündvorrichtung abschaltet. Gegen Ende der positiven Halbwelle wird die über den Gleichrichter 12 angeschlossene Relaisspule H entregt, und der Kontakt H 2 wird geschlossen. Der Lichtbogen zündet selbsttätig nach Nulldurchgang zu Beginn der negativen Halbwelle, wie oben beschrieben, und dadurch zieht die Relaisspule F, die über den Gleichrichter 14 an der Signalspannung liegt, an und schließt den Selbsthaltekontakt F 3 und den Phasenschieberkontakt F 2 (zum Abschalten des Phasenschiebers) und öffnet den Kontakt Fl, wodurch das Relais £ entregt und die Siebvorrichtung 6, 7 eingeschaltet wird. 13 und 15 sind Ausgleichskondensatoren für die Relaisspulen. Ein Widerstand 16, eine Reaktanz 17 und ein kapazitiver Widerstand 18 sind vorgesehen, um die Relais H und F vor der Einwirkung überlagerter Wellen oder Impulsströme zu zünden, wenn kein Schweißstrom fließt. Wenn somit nach Zünden des Lichtbogens zu Beginn der positiven Halbwelle eine Unterbrechung des Lichtbogens eintritt, fällt das Relais H sofort ab und bewirkt die Wiederzündung des Lichtbogens durch die Zündvorrichtung 9.

Die Schaltung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 1 dadurch, daß die Signalspannung von der Schweißspannung selbst abgenommen wird und der zwischengeschaltete Stromkreis (mit den Kontakten F 3 und H 2) fortgelassen ist. Die Relais F und H liegen demnach an der Leerlaufspannung des Schweißstromkreises, solange der Lichtbogen nicht brennt. Bei Zündung des Lichtbogens fällt die Spannung bis auf Schweißspannung ab, und das Relais/⁷ wird entregt und schließt den Kontakt F1 und öffnet die Kontakte F2 und Hl. Der weitere Verlauf entspricht der Wirkung des oben besprochenen Schaltbildes. Bei der Ausbildung des Stromkreises nach Fig. 2 entfällt auch die Sperre 16 bis 18, jedoch tritt der Nachteil auf, daß die Relais auf unterschiedliche Spannungen ansprechen müssen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltvorrichtung zum Zünden des Schweißlichtbogens, insbesondere beim Schutzgasschweißen, welche Zündimpulse bei Beginn jeder positiven Halbwelle des Schweißstromes, unabhängig von der negativen Halbwelle, erzeugt, gekennzeichnet durch das Merkmal d) und die an sich bekannten Merkmale a), b) und c) :

   a) bei Erlöschen des Lichtbogens (3, 4) werden noch innerhalb derselben positiven Halbwelle Zündimpulse zur Wiederzündung des Lichtbogens erzeugt,

   b) die Steuerung der Zündvorrichtung (9) geschieht über ein elektronisches oder mechanisches Relais (H), das entweder an der Schweißspannung (3,4) oder an einer dem Schweißstrom proportionalen Signalspannung (2) liegt,

   c) das Relais (H) liegt in Reihe mit einem Gleichrichter (12),

   d) eine an sich bekannte Siebvorrichtung (6, 7) für die Gleichstromkomponente wird durch ein mit einem Gleichrichter (14) in Reihe liegendes, mit Selbsthaltekontakt (F3) ausgerüstetes Relais (F) über einen Phasenschieber (10) und ein Relais (E, El) nach Zündung des Lichtbogens zu Beginn jeder negativen Halbwelle eingeschaltet und ohne Rücksicht auf ein etwaiges Erlöschen des Lichtbogens in der positiven oder negativen Halbwelle erst kurz vor Ende jeder negativen Halbwelle abgeschaltet.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 925 966;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 472 323;
   Zeitschrift »ETZ«, 1. 12. 1951, S. 679 bis 682.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1 109 579/354 4.61