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Lichtbogen-Schweißautomat für abschmelzende Elektroden mit stufenlos
arbeitendem Elektroden -Vorschubwerk Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät für
die automatische Lichtbogenschweißung mit abschmelzender Elektrode, z. B. für Schutzgas-
oder Unterpulverschweißung oder für die Schweißung mit Netzmantelelektroden,wobei
die Elektrode von einem stufenlos arbeitenden Vorschubwerk vorgeschoben wird. Solche
Geräte können ein gutes Schweißergebnis bekanntlich nur dann erbringen, wenn die
Stromstärke, die Bogenspannung und die Schweißgeschwindigkeit richtig gewählt sind.
Unter Schweißgeschwindigkeit ist in dieser Verbindung die Geschwindigkeit des Schweißkopfes
in bezug auf das Werkstück zu verstehen. Die Wahl der genannten Größen richtet sich
nicht nur nach der Ausführung der Elektrode und nach der Art des Schutzmittels,
sondern auch nach anderen Faktoren, z. B. der Nahtausbildung, der Legierungszusammensetzung
des Grundwerkstoffs und der Dicke der zu verschweißenden Werkstücke. Um den Schweißern
das Ausprobieren der richtigen Schweißbedingungen möglichst zu ersparen, pflegen
die Schweißautomatenhersteller Leitwerttafeln über die genannten Schweißgrößen für
die in der Praxis am häufigsten vorkommenden Schweißfälle zur Verfügung zu stellen.
Der Schweißer hat dann grundsätzlich nur die gegebene Schweißgeschwindigkeit einzustellen
und außerdem diejenigen Einstellungsmaßnahmen durchzuführen, welche erforderlich
sind, um die von dem Voltmeter und dem Amperemeter des Automaten angezeigten Werte
der Bogenspannung und der Stromstärke mit den gegebenen Leitwerten dieser Größen
in Einklang zu bringen. Diese Arbeitsweise bietet jedoch praktisch Schwierigkeiten,
vor allem deswegen, weil die Stromstärke, besonders am Anfang des Schweißvorganges,
unaufhörlich schwankt, so daß die tatsächliche mittlere Stromstärke sich nicht zuverlässig
feststellen läßt. Manchmal kommt noch ein systematischer Fehler dazu, der darauf
beruht, daß der Strom eine solche Kurvenform aufweist, daß das Amperemeter nicht
den Effektivwert des Stromes anzeigt. Die Einstellung eines Schweißautomaten für
einen gegebenen Schweißfall ist deshalb immer noch eine Aufgabe, die subjektive
Momente enthält und eine gewisse Gewandtheit und Beurteilungsfähigkeit voraussetzt.
Die Einstellung bei der Unterpulverschweißung gilt als besonders schwierig, weil
das Schmelzbad nicht sichtbar ist und man erst nachträglich feststellen kann, ob
die Naht die richtige Form erhalten hat.
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Die Erfindung hat in erster Linie zum Zweck, die oben angedeuteten
Schwierigkeiten zu beseitigen und eine leichtere und sicherere Einstellung des Automaten
zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird dieser Zweck dadurch erreicht, daß das Gerät
mit einer Vorrichtung zur Messung und sichtbaren Anzeige der Vorschubgeschwindigkeit
der Elektrode versehen ist. Unter Vorschubgeschwindigkeit ist hier die Geschwindigkeit
zu verstehen, mit der die Elektrode in ihrer Längsrichtung vorgeschoben wird. Das
Vörschubwerk soll bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in an sich bekannter Weise
für stufenlosen Vorschub eingerichtet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet
sich sowohl für Schweißgeräte, die für das Schweißen mit sogenannten selbstregelndem
Bogen eingerichtet sind, als auch für Schweißgeräte, bei denen der Vorschub der
Elektrode in Abhängigkeit von der Bogenspannung und/oder dem Schweißstrom gesteuert
wird.
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Die Erfindung ermöglicht es, in den Leitwerttafeln usw. die sonst
üblichen Vorschriften betreffend die Stromstärke durch Vorschriften betreffend die
Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode zu ersetzen. Bei der Einstellung des Automaten
braucht sich der Schweißer überhaupt nicht um die Stromstärke zu kümmern, sondern
stellt das Gerät bzw. die Schweißstromquelle so ein, daß die Schweißgeschwindigkeit,
die Elektroden-Vorschubgeschwindigkeit und die Bogenspannung die für den vorliegenden
Schweißfall empfohlenen Werte aufweisen. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung
läßt den Meßwert, d. h. die Vorschubgeschwindigkeit, deutlich und eindeutig erkennen
und ergibt somit einen zuverlässigeren Richtpunkt für die Einstellung als ein Amperemeter.
Ein
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehener Schweißautomat braucht überhaupt
nicht mit einem Amperemeter ausgerüstet zu sein. Der Wegfall des sonst für das Amperemeter
erforderlichen Nebenschlußwiderstandes stellt einen weiteren Vorteil dar, da dieser
Widerstand bei den bei der Automatschweißung üblichen Stromstärken einen schweren,
sperrigen und durch sein Lüftungsbedürfnis Schwierigkeiten bereitenden Bauteil darstellt.
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Zur Anzeige der Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode kann mit Vorteil
ein Spannungsgerät (Voltmeter) dienen, das von: einem an sich bekannten, vom Vorschubmotor
(durch eine Übersetzungsvorrichtung oder vorzugsweise unmittelbar) angetriebenen
Tachometergenerator gespeist wird. Unter einem Tachometergenerator wird ein kleiner
Generator verstanden, der eine der Drehzahl genau proportionierte Spannung (meistens
eine Gleichspannung) abgibt.
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Die Erfindung umfaßt auch die Möglichkeit, die vom Tachometergenerator
abgegebene Spannung einem integrierenden Gerät zuzuführen, dessen Anzeige ein Maß
der während einer bestimmten Zeitdauer oder von einer bestimmten Schweißaufgabe
verbrauchten Elektrodenlänge darstellt.
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Die Erfindung soll jetzt an Hand der Zeichnung näher erklärt werden,
die ein Ausführungsbeispiel eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen
Schweißautomaten darstellt. Der Schweißautomat ist in Seitenansicht gezeigt.
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Ein Wagen oder Fahrgestell t, der in bekannter Weise durch einen eingebauten
Motor über ein Übersetzungsgetriebe angetrieben wird, trägt einen Maschinenkörper
2, an dem eine Schweißkopfeinheit 3, ein Gerätekasten 4 und ein Tragarm 5 einer
drehbar gelagerten Drahttrommel 6 befestigt sind. Die Schweißkopfeinheit besteht
aus einem mit zwei Wellenzapfen versehenen Vorschubmotor 7, einem von einem Wellenzapfen
des Motors unmittelbar angetriebenen Tachometergenerator 8, einem vom anderen Wellenzapfen
des Motors angetriebenen übersetzungs- , getriebe 9, dessen auf die Motorwelle senkrecht
stehende Ausgangswelle eine Vorschubrolle 10 trägt, und einem am Getriebekasten
drehbar gelagerten und in der gewünschten Winkellage feststellbaren Schweißkopf
11. Der Gerätekasten 4 enthält ein die Bogen- , Spannung anzeigendes Voltmeter 12;
ein an der Ausgangsspannung des Tachometergenerators angeschlossenes Voltmeter 13,
das die z. B. in m/h ausgedrückte Drahtgeschwindigkeit anzeigt, und ein drittes
Meßgerät 14, das die Geschwindigkeit des Wagens (die Schweißgeschwindigkeit) anzeigt.
Ferner sind auf dem Gerätekasten die folgenden fünf Steuerglieder vorgesehen: Ein
Einstellrad 15 für die Bogenspannung, ein Schalter 16 zum Ein- und Ausschalten des
Vorschubmotors 7, ein Dreilagenschalter 17 zum Einstellen der Charakteristik der
Schweißstromquelle, ein Dreilagenschalter 18 zum Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors
des Wagens, wobei die beiden wirksamen Lagen des Schalters verschiedenen Bewegungsrichtungen
des Wagens entsprechen, und ein Einstellrad 19 für die Wagengeschwindigkeit (Schweißgeschwindigkeit).
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Das beschriebene Schweißgerät soll in Verbindung mit einer Schweißstromquelle
verwendet werden, deren Charakteristik eine abfallende, einstellbare Neigung aufweist,
z. B. mit einem Gleichstromgenerator mit regelbarer Gegenkompoundierung oder mit
einem Transformator mit regelbarer Streuuung. Zur Einstellung der Neigung der Charakteristik
ist die Stromquelle in bekannter Weise mit einem umschaltbaren, das Stellglied der
Stromquelle betätigenden Einstellmotor versehen, der mittels des Schalters 17 mit
dem einen oder anderen Drehsinn eingeschaltet werden kann. Die Drehzahl des Vorschubmotors
7 und somit die Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode wird in bekannter Weise dauernd
in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen der tatsächlichen Bogenspannung und
einer mittels des Einstellrades 15 einstellbaren, z. B. an einem Potentiometer abgegriffenen
Vergleichsspannung gesteuert.
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Bei einer gegebenen Schweißaufgabe geht der Schweißer von Leitwerten
der Schweißgeschwindigkeit, der Bogenspannung und der Vorschubgeschwindigkeit (Drahtgeschwindigkeit)
aus. Die Schweißgeschwindigkeit wird mittels des Einstellrades 19 eingestellt. Mittels
des Einstellrades 15 wird die Vergleichspannung und mittels des Dreilagenschalters
17 wird die Charakteristik der Schweißstromquelle so eingestellt, daß die von den
Meßgeräten 12 und 13 angezeigte Bogenspannung bzw. Drahtgeschwindigkeit möglichst
nahe mit den Leitwerten übereinstimmen.
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Wie bereits erwähnt, kann die Erfindung auch bei solchen Schweißautomaten
angewendet werden, die für das Schweißen mit selbstregelndem Bogen eingerichtet
sind. Der Vorschubmotor wird in diesem Falle nicht, wie im oben beschriebenen Beispiel,
in Abhängigkeit von der Bogenspannung gesteuert, sondern arbeitet mit einer konstanten,
einstellbaren, von der Lichtbogenspannung und der Schweißstromstärke unabhängigen
Drehzahl. Zum Einstellen bzw. Aufrechterhalten dieser konstanten Drehzahl kann jedes
bekannte und geeignete Mittel, z. B. ein im Ankerstromkreis der Vorschubmotors liegender
Fliehkraftregler; verwendet werden. Mit besonderem Vorteil kann aber in bekannter
Weise die konstante Drehzahl des Vorschubmotors in der Weise aufrechterhalten werden,
daß der Unterschied zwischen zwei Spannungen, und zwar einerseits der Spannung des
Tachometergenerators, andererseits einer regelbaren, einer vorgeschriebenen Drehzahl
entsprechenden Vergleichsspannung, einem Steuerstromkreis des Motors zugeführt wird,
der die Drehzahl des Motors und somit auch die Spannung des Tachometergenerators
in solchem Sinne ändert, daß der Spannungsunterschied zum Verschwinden gebracht
wird. Es ist ferner möglich, einen Umschalter vorzusehen, durch den dem Steuerstromkreis
entweder die (gegebenenfalls gleichgerichtete) Lichtbogenspannung oder die Tachometerspannung
zugeführt werden kann. Im ersten Falle wird somit der Elektrodenvorschub in Abhängigkeit
von der Bogenspannung gesteuert, während im zweiten Falle der Vorschub konstant
ist und die Bogenlänge sich selbsttätig in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit
und der Stromquellencharakteristik einstellt (selbstregelnder Bogen).