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Mehrzweck-Steuergerät zum Lichtbogen-Schutzgasschweißen Die Erfindung
betrifft ein Mehrzweck-Steuergerät zum Lichtbogen-Schutzgasschweißen und -schneiden
mit nicht abschmelzender Elektrode mit einem vom Schweißer betätigten Steuerschalter
im Elektrodenhalter.
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Das Lichtbogenschweißen, Lichtbogenbrennschneiden und Lichtbogenpunktschweißen
unter Schutzgas mit nicht abschmelzender Elektrode sowie das Lichtbogenbolzenanschweißen
unter Schutzgas sind jedes für sich bekannte Verfahren. Im allgemeinen ist für jedes
der genannten Verfahren ein spezielles Steuergerät erforderlich; es sind jedoch
auch Steuergeräte bekannt, die wahlweise sowohl für das Nahtschweißen als auch für
das Punktschweißen unter Schutzgas mit nicht abschmelzender Elektrode verwendet
werden können, sowie solche, die für das Schutzgasschweißen und Schutzgasschneiden
mit nicht abschmelzender Elektrode brauchbar sind und den Schweißer durch halbautomatische
Schutzgasein- und -ausschaltung usw. entlasten oder ein Schweißgerät mehrseitig
einsetzbar machen. Es ist jedoch kein Steuergerät bekannt, das für sämtliche der
genannten Verfahren angewendet werden kann.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Steuergerät zu entwickeln,
durch das aus einer einzigen Schweißstromquelle (mit Steuergerät) als Grundeinheit
und zusammen mit weiteren bekannten Zusatzgeräten ein Mehrzweckgerät für alle die
genannten Verfahren mit weitgehend automatisierten Funktionen geschaffen wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Schweißeinrichtung als mit einem
Hochfrequenzzündgerät ausgerüstetes Grundgerät zum Nahtschweißen ausgeführt und
in ihrem mechanischen und schaltungstechnischen Aufbau so eingerichtet ist, daß
sie durch Anfügen eines Schweißzeitgebers auch zum Punktschweißen bzw. B(>lzenanschweißen
und durch Anfügen eines Schneidgas-Magnetventils und eines Widerstandes auch zum
Brennschneiden verwendbar ist und daß ein von einem Steuerschalter im Elektrodenhalter
betätigtes Hauptsteuerelais mit vier Kontaktstellen sowohl ein Verzögerungsrelais
zur Öffnung und Schließung eines Steuerstromkreises für ein Schutzgas-Magnetventil
als auch folgende, an sich bekannte Schweißeinrichtungen wahlweise einzeln oder
zu mehreren zusammen ein- und ausschaltet: a) das Hochfrequenzzündgerät; b) den
Schweißzeitgeber; wobei das Hauptsteuerrelais den Gitterstromkreis für eine gittergesteuerte
Gasentladungsstrecke öffnet und schließt, der über ein im Schweißstromkreis liegendes
Zweistellenrelais einschaltbar ist; c) die Fremderregung eines Gleichstromschweißumformers;
d) die Schneldgaszufuhr, wobei das Hauptsteuerrelais den Stromkreis für das Schneidgas-Magnetventil
schließt und öffnet, das über das im Schweißstromkreis liegende Zweistellenrelais
ein-und ausschaltbar ist.
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In manchen Fällen ist es vorteilhaft, wenn das Hauptsteuerrelais den
Schweißstrom ein- und ausschaltet, indem es den Erregerstromkreis des fremderregten
Gleichstromschweißumformers auf der Wechselstromseite ein- und ausschaltet.
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Als wesentliche Baueinheiten, die allen genannten Verfahren gemeinsam
sind, sind außer der Schweißstromquelle ein Hochfrequenzzündgerät, eine Steuereinrichtung
und eine Wassermangelsicherung in einem Grundgerät zusammengefaßt.
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Das Hochfrequenzzündgerät dient zur Zündung und Stabilisierung des
Lichtbogens. Das Ein- und Ausschalten der Hochfrequenzüberlagerung sowie bei Gleichstromschweißung
mit fremderregtem Gleichstromschweißumformer das Ein- und Ausschälten des Schweißstromes
übernimmt die Steuereinrichtung, die durch einen im Schweißbrenner befindlichen
Schalter betätigt werden kann. Die Wassermangelsicherung verhindert das Arbeiten
des Steuergerätes mit wassergekühltem Brenner, solange nicht genügend Kühlwasser
fließt. Für das Brennschneiden unter Schutzgas sind als zusätzliche Baueinheiten
ein Schneidgas-Magnetventil und ein Widerstand erforderlich. Für das Punktschweißen
unter Schutzgas und das Bolzenanschweißen unter Schutzgas ist als weitere Baueinheit
ein Zeitgeber vorgesehen, der die Begrenzung der Schweißzeit gewährleistet. Die
universelle An-
Wendung des Steuergerätes wird weiterhin dadurch
ermöglicht, daß einzelne wichtige, für alle Verfahren notwendige Bauelemente, z.
B. Magnetventile, Gas-und Wasserführungen usw., so angeordnet sind, daß sie für
alle Verfahren verwendet werden können, also nur einmal vorhanden zu sein brauchen.
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Nachstehend wird Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
an Hand eines Schaltplanes erläutert. Die Erläuterung wird getrennt für die einzelnen
Schutzgas-Schweiß- und -Schneidverfahren vorgenommen. 1. Schweißen unter Schutzgas
mit nicht abschmelzender Elektrode Das Steuergerät wird über die mit 1. und 2 bezeichneten
Klemmen an- Netzspannung angeschlossen. Nach Schließen eines Schalters 3 und nach
Einstellen der zur Kühlung des Schweißbrenners notwendigen Kühlwassermenge schaltet
eine Wassermangelsicherung 4 einen Transformator 5 als Steuerstromquelle ein, dessen
Betriebsbereitschaft durch eine Kontrolllampe 6 angezeigt wird. Die vom Transformator
5 erzeugte Wechselspannung wird über einen Gleichrichter 7 gleichgerichtet und gibt
die für die Relais 8 und 9 und die Magnetventile 10 und 11 erforderliche
Steuerspannung. Soll mit Hochfrequenzüberlagerung geschweißt werden, so wird ein
Schalter 12 geschlossen, durch den das Hochfrequenzzündgerät 15 in Arbeitsbereitschaft
gesetzt wird. Durch einen im Schweißbrenner eingebauten Schalter wird über die mit
13 und 14 bezeichneten Klemmen das Hauptsteuerrelais 8 eingeschaltet, wodurch das
Hochfrequenzzündgerät 15 und das Relais 9 eingeschaltet werden. Das Relais 9 schließt
den Stromkreis für das Magnetventil für Schutzgas 10. Ferner schließt das Hauptsteuerrelais
8 über die Klemmen 16 und 17 den Stromkreis für die Erregung eines Gleichstromschweißumformers,
falls mit Gleichstrom geschweißt wird. Die Betriebsbereitschaft des Hochfrequenzzündgerätes
15 wird durch eine Kontrollampe 18 angezeigt.
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Der Schweißvorgang wird durch Öffnen des an den Klemmen 13 und 14
liegenden Schalters im Schweißbrenner beendet. Dadurch wird das Hauptsteuerrelais
8 und damit das Hochfrequenzzündgerät 15 bzw. die Erregung 16, 17 des Gleichstromschweißumformers
ausgeschaltet. Gleichzeitig wird der Stromkreis für das Relais 9 unterbrochen. Die
für die Kühlung der Wolframelektrode erforderliche Gasnachströmzeit wird durch einen
Kondensator 19, der zur Wicklung des Relais 9 parallel geschaltet wird, erreicht.
Das Relais 9 fällt daher verzögert ab und schließt das Magnetventil 10 für
das Schutzgas entsprechend später.
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Wird mit einem Schweißbrenner ohne Wasserkühlung gearbeitet, so wird
die Wassermangelsicherung 4 durch einen Schalter 20 überbrückt. z. Brennschneiden
unter Schutzgas Die Betriebsbereitschaft des Gerätes wird durch Schließen der Schalter
3 und 12 und eines im Schneidbrenner eingebauten Schalters an den Klemmen 13 14
hergestellt. Das Hauptsteuerrelais 8 schaltet die Erregung des Gleichstromschweißumformers
über die Klemmen 16 und 17 (falls mit einem fremderregten Gleichstromschweißumformer
geschnitten wird), das Hochfrequenzzündgerät 15 und das Relais 9 und damit das Magnetventil
für Schutzgas 10 ein. Damit liegen die Leerlaufspannung des Gleichstromschweiß.-umformers
und die Hochfrequenzspannung des Zündgerätes zwischen der an die Klemme 31 angeschlossenen
Wolframelektrode und der an die Klemme 31) angeschlossenen Düse des Schneidbrenners,
und ein Hilfslichtbogen wird gezündet, dessen Stromstärke durch einen Widerstand
21 auf beispielsweise 10 A begrenzt wird. Bei Annäherung an das zu schneidende,
an die Klemme 32 angeschlossene Werkstück entsteht der Hauptlichtbogen zwischen
der Elektrode und dem Werkstück. Durch den jetzt aus den Klemmen 33 und 34 fließenden
Schweißstrom wird das Relais 22 eingeschaltet. Dieses schließt mit seinem Arbeitskontakt
den Stromkreis des Magnetventils 11 für das Schneidgas.
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Nach Beendigung des Schneidvorganges erlischt der Hauptlichtbogen;
dadurch fällt das Zweistellenrelais 22 ab und unterbricht den Stromkreis für das
Magnetventil 11. Durch Öffnen des Schalters im Schneidbrenner wird das Hauptsteuerrelais
8 ausgeschaltet, und damit werden die Stromkreise für die Erregung des Gleichstromschweißumformers,
für das Hochfrequenzzündgerät 15 und für das Relais 9 unterbrochen. Das Relais 8
fällt durch den parallel geschalteten Kondensator 19 verzögert ab, entsprechend
der gewünschten Nachströmzeit für das Schutzgas.
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3. Punktschweißen unter Schutzgas Die Betriebsbereitschaft des Gerätes
wird durch Schließen der Schalter 3, 12 und 23 vorbereitet und durch einen in der
Punktschweißpistole eingebauten Schalter, der über die mit 13 und 14 bezeichneten
Klemmen das Hauptsteuerrelais 8 einschaltet, hergestellt. Das Hauptsteuerrelais
8 schaltet die Erregung des Gleichstromschweißumformers über die Klemmen 16 und
17, das Hochfrequenzzündgerät 15 und das Relais 9 und damit das Magneventil für
Schutzgas 10 ein.
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Nachdem der Lichtbogen zwischen der an die Klemme 31 angeschlossenen
Elektrode und dem an die Klemme 32 angeschlossenen Werkstück mittels Hochfrequenz
gezündet ist, wird das Relais 22 durch den jetzt fließenden Schweißstrom erregt.
Dieses unterbricht mit seinem Ruhekontakt den aus dem Transformator 35 gespeisten
Stromkreis für die Gitterspannung einer gittergesteuerten Gasentladungsstrecke 24
(im folgenden »Thyratron« genannt) im Schweißzeitgeber 25. Ein Kondensator 26, der
in der angegebenen Polarität aufgeladen ist, entlädt sich übel zwei auf die gewünschte
Punktschweißzeit einstellbare Potentiometer 27 und 28, wodurch die Gitterspannung
einen Wert erreicht, bei dem das Thyratron 24 zündet und dadurch ein Relais 29 einschaltet.
Dieses unterbricht mit seinem Ruhekontakt den Stromkreis für die Erregung des Gleichstromschweißumformers,
wodurch der Lichtbogen erlischt und das Relais 22 abfällt. Nach Öffnen eines an
die Klemmen 13 und 14 angeschlossenen Schalters in der Punktschweißpistole fällt
das Hauptsteuerrelais 8 ab und schließt den Stromkreis für die Gitterspannung des
Thyratrons 24. Gleichzeitig wird das Hochfrequenzzündgerät 15 und die Erregung des
ausgeschaltet. Außerdem wird der Stromkreis für das Relais 9 unterbrochen. Die für
die Kühlung der Elektrode erforderliche Gasnachströmzeit wird durch einen Kondensator
19, der zur Wicklung des Relais 9 parallel geschaltet wird, erreicht. Das Relais
9 fällt daher verzögert ab und schließt entsprechend
später das
Magnetventil 10 für Schutzgas. Danach ist das Gerät für den nächsten Schweißvorgang
wieder schweißbereit.
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4. Bolzenanschweißen unter Schutzgas Die Arbeitsweise des Steuergerätes
ist wie beim Punktschweißen unter Schutzgas. Da beim Bolzenanschweißen unter Schutzgas
der Lichtbogen durch Berührung des anzuschweißenden Bolzens mit dem Werkstück gezündet
wird, ist eine Hochfrequenzstabilisierung des Lichtbogens nicht notwendig, d. h.,
der Schalter 12 bleibt geöffnet.