DE1211732B - Elektrische Lichtbogen-Schweissanlage mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Schweissstromes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B 23 k

Deutsche Kl.: 21h-30/15

Nummer: 1211732

Aktenzeichen: V 23979 VIII d/21 h

Anmeldetag: 25. April 1963

Auslegetag: 3. März 1966

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Lichtbogen-Schweißanlage, die insbesondere für das Schutzgasschweißen geeignet ist und die eine Vorrichtung zum Einstellen des Schweißstromes und ein Meßgerät für diesen Strom aufweist.

Bei Anlagen für das Schutzgasschweißen ist es häufig erforderlich, vor Schweißbeginn den Schweißstrom auf einen vorgegebenen Wert einzustellen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn dünnwandige Materialien miteinander zu verbinden sind. Bei den üblichen Anlagen ist die Voreinstellung des Schweißstromes insbesondere dann schwierig, wenn die Anlage einerseits zur Abgabe von Gleichstrom und von Wechselstrom geeignet ist und wenn diese weiterhin in mehreren Strombereichen arbeiten soll. Besitzt eine solche Anlage beispielsweise drei Strombereiche, müssen sechs Instrumente bzw. Skalen vorgesehen werden, drei für die Gleichstrombereiche und drei für die Wechselstrombereiche. Die Ablesung dieser vielen Instrumente gibt jedoch zu Irrtümern Anlaß. Weiterhin werden bei den bekannten Anlagen der Einfluß der Gerätetemperatur auf die Stromabgabe sowie Netzschwankungen vernachlässigt.

Es ist nun ein Zweck der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Schweißanlage der genannten Art zu schaffen, bei welcher die Schweißstromstärke vor Schweißbeginn mittels eines einzigen Instrumentes auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.

Die elektrische Schweißanlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Voreinstellung der Schweißstromstärke an der Ausgangsseite der Anlage ein Schalter zur Belastung der Stromquelle vorgesehen ist, und daß die Vorrichtung zur Einstellung der Schweißstromstärke mit dem Meßgerät derart gekuppelt ist, daß dessen Anzeige bei geschlossenem Schalter wenigstens angenähert der Schweißstromstärke während des Schweißens bei jeder Stellung der Stromeinstellvorrichtung entspricht.

Die Erfindung soll anschließend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden, wobei

F i g. 1 das Schaltbild einer elektrischen Schweißanlage mit Einstellvorrichtung für die Stromstärke und

F i g. 2 in graphischer Darstellung die Kennlinie des Lichtbogens und Kennlinien der Anlage bei unterschiedlichen Stromstärken zeigt.

Bei der Schweißanlage der F i g. 1 wird die zur Schweißung erforderliche Energie der Sekundärseite 2 eines Transformators 1 entnommen. Die Elektrische Lichtbogen-Schweißanlage mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Schweißstromes

Anmelder:

Verwaltungsgesellschaft

der Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon, Zürich

(Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Wiemuth, Patentanwalt,

Düsseldorf-Oberkassel, Hansa-Allee 159

Als Erfinder benannt:
Hans Ulli, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 27. April 1962 (5078)

Primärseite 3 des Transformators kann an ein Ein- oder Mehrphasennetz angeschlossen sein. Die Sekundärseite des Transformators ist mit einem Meßwandler 4 verbunden, in dessen Sekundärkreis ein Strommeßgerät 6 eingeschlossen ist. Dieses Meßgerät 6 ist auf die Stromstärken in der Primärseite des Meßwandlers 4 geeicht. Parallel zu dem Anzeigeorgan 6 liegen in Serie zwei einstellbare Widerstände? und 17 und ein Schalter 8. Die veränderlichen Widerstände stellen dabei gemeinsam einen Parallelwiderstand zu dem Meßgerät 6 dar, wenn der Schalter 8 geschlossen ist. Die tatsächliche Anzeige des Instrumentes 6 vermindert sich bei geschlossenem Schalter 8 entsprechend der Voreinstellung der Widerstände 7 und 17.

An die Primärseite des Meßwandlers 4 schließt sich ein Transduktor 9 an, mit dem der zu dem Schweißlichtbogen gelangende Strom eingestellt werden kann. Die Sekundärwicklung 10 des Transduktors ist bei 11 an beispielsweise den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen. Das andere Wicklungsende ist über einen einstellbaren Widerstand 12 mit Masse bzw. dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden. Die beiden veränderbaren Widerstände 7 und 12 sind, wie dies durch die gestrichelte Linie 14 angedeutet ist, mechanisch miteinander gekuppelt. Bei den Widerständen 7 und 12 kann es sich beispielsweise um durch eine gemeinsame Welle zu betätigende Potentiometer handeln. Je geringer der mit dem

* 609 510/336

Widerstand 12 eingestellte Widerstandswert ist, um mit um den Differenzbetrag /₂ von dem Strom wäh-

so größer ist der Wechselstromwiderstand, den die rend des tatsächlichen Schweißens ab. Entsprechende,

Primärwicklung des Transduktors 9 darstellt. Fließt wenn auch geringere Differenzen treten bei den

hingegen bei einem geringen Widerstandswert des übrigen Kennlinien auf. Um diese Ungenauigkeit bei

Widerstandes 12 ein vergleichsweise großer Gleich- 5 der Voreinstellung zu vermeiden, ist der Wider-

strom durch die Wicklung 10, ist der Kern des stand 7 vorgesehen, der während der Voreinstellung,

Transduktors vorgesättigt, so daß dessen Primär- d. h. bei geschlossenem Schalter 8 parallel zu dem

wicklung nur einen geringen Widerstand darstellt. Meßgerät 6 liegt, so daß dieses einen geringeren

An den Ausgang des Transduktors 9 schließt sich Strom anzeigt, als tatsächlich in der Primärseite des eine schematisch bei 15 gezeigte Gleichrichteranord- io Wandlers 4 fließt. Der einstellbare Widerstand 17 nung an. Diese Anordnung enthält vorzugsweise dient zur Anpassung an die den Arbeitsbedingungen auch Siebglieder (nicht dargestellt). An den Gleich- entsprechende Lichtbogenkennlinie,
richter ist ein Schalter 16 angeschlossen, mit wel- Der Widerstand 7 ist nun so bemessen und mechem wahlweise der Gleich- oder Wechselstrom- chanisch derart mit dem veränderlichen Widerbetrieb eingestellt werden kann. In der dargestellten 15 stand 12 verbunden, daß die zu geringe Anzeige des Schalterstellung ist die Elektrode über einen Kon- Instrumentes 6 genau dem Fehlbetrag entspricht, der densator 18 direkt mit dem Transduktor verbunden. in Fig. 2 mit i₂ bezeichnet ist. Wird bei einer Vor-Parallel zu der Elektrode E und dem Werkstück W einstellung beispielsweise von dem Maximalstrom, liegt ein Schalter 20, der vorzugsweise durch ein der durch die Kennlinie 32 veranschaulicht ist, auf Schaltschütz 21 betätigt wird. Das Schaltschütz 21 20 einen mittleren Strom gemäß der Kennlinie 31 zuwird einerseits durch einen Schalter 22 geschlossen rückgegangen, vergrößert sich der Widerstand 7 bzw. geöffnet. Das Schaltschütz 21 kann mit einem automatisch derart, daß nur noch der Anteil z₂' ausweiteren Kontaktpaar auch direkt den Schalter 8 geglichen wird. Der einstellbare Widerstand 7 kann öffnen bzw. schließen, wobei die Anordnung so ge- in den meisten Fällen nahezu linear sein. Zur getroffen ist, daß die Schalter 8 und 20 gemeinsam ge- 25 nauen Anzeige kann jedoch auch eine Abweichung öffnet und geschlossen sind. von der linearen Charakteristik vorgesehen sein.

Bei Betriebsbeginn wird nun der Schalter 22 und Nachdem mit den gekuppelten Widerständen bzw. somit auch der Schalter 20 geschlossen, so daß der Potentiometern 7 und 12 der beim Schweißen geAusgang der Schweißanlage kurzgeschlossen ist. Zur wünschte Strom unter Zugrundelegung der Anzeige Erläuterung der Wirkungsweise des Generators bei 30 auf dem Meßorgan 6 eingestellt worden ist, werden der Voreinstellung des Schweißstromes sei auf der Schalter 22 und somit die Schalter 20 und 8 ge-F i g. 2 Bezug genommen, die mit den Kurven 30, 31 öffnet. Beim Schweißen ist nun auch die tatsächlich und 32 drei Stromspannungskennlinien des Aus- auftretende Stromstärke direkt an dem Meßgerät 6 ganges der Anlage bei verschiedenen Einstellungen ablesbar.

des Widerstandes 12 zeigt. Es kann hierbei angenom- 35 Der genaue Verlauf der Lichtbogenkennlinie ist men werden, daß die Kennlinie 30 einem sehr großen von den Betriebsbedingungen abhängig, z. B. von Widerstand 12 entspricht, d. h., daß der Transduk- der als Schutzgas verwendeten Gasart und von der tor 9 einen großen Wechselstromwiderstand darstellt Zusammensetzung der Elektrodenumhüllung. Be- und die Kennlinie32 einen sehr kleinen Widerstand zogen auf Fig. 2 können beispielsweise auch die 12, so daß ein vergleichsweise großer Strom fließen 40 Lichtbogenkennlinien 35« und 35 & auftreten. Zur kann. Die Kennlinie 31 entspricht einer mittleren Anpassung der Voreinstellung an die jeweils zu erEinstellung des Widerstandes 12. Bei Kurzschluß, wartende Lichtbogenkennlinie ist der einstellbare d. h., wenn der Schalter 20 geschlossen ist, kann an- Widerstand 17 vorgesehen. Dieser Widerstand 17 genommen werden, daß die Spannung an der Elek- wird vor Schweißbeginn der Gasart und der Elektrode E auf praktisch Null zurückgegangen ist. Es 45 trodenumhüllung entsprechend eingestellt. Die Vorfließen somit die Ströme, die den unteren Endpunk- einstellungswerte können entsprechenden Tabellen ten der Kennlinien 30, 31 und 32 entsprechen. entnommen werden. Es besteht auch die Möglich-

Während des praktischen Betriebes wird jedoch in keit, den Widerstand 17 direkt mit einer Skala zu

einem mittleren Kennlinienbereich gearbeitet. Eine versehen, die Angaben bezüglich der Elektroden-

der nahezu Geraden darstellenden Kennlinien des 50 umhüllung und des verwendeten Gases enthält.

Schweißlichtbogens ist in Fig. 2 mit 35 bezeichnet. Die beschriebene Voreinstellung arbeitet unab-

Die tatsächlich bei der Schweißung auftretenden Be- hängig von der Stellung des Schalters 16, d. h. unab-

dingungen sind durch die Schnittpunkte der Licht- hängig davon, ob die Schweißung mit Gleich- oder

bogenkennlinie 35 mit den Kennlinien 30, 31 und 32 Wechselstrom vorgenommen wird,

des Generators bei den entsprechenden Stellungen 55 Von dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind

des Widerstandes 12 gegeben. eine Reihe von Abweichungen möglich. So ist es

Wird nun die Voreinstellung des Schweißstromes beispielsweise nicht erforderlich, daß der Schalter 20 bei geschlossenem Schalter 20 vorgenommen — wo- einen Kurzschluß am Ausgang der Anlage hervorbei zunächst angenommen sein soll, daß der Schal- ruft. Vielmehr kann in Serie zu dem Schalter 20 ter 8 geöffnet ist —, entsprechen die durch Regulie- 60 auch ein Widerstand liegen, der den Strom entsprerung des Widerstandes 12 eingestellten und an dem chend begrenzt. Die durch den einstellbaren WiderMeßgerät 6 abgelesenen Schweißstromwerte nicht stand verursachten Korrekturen müssen dann entden tatsächlich während des Betriebes auftretenden sprechend verändert werden. Auch ist es nicht er-Werten. Bei einem maximalen Strom entsprechend forderlich, den Schweißstrom mittels eines Transder Kennlinie 32 würde beispielsweise vor Schweiß- 65 duktors einzustellen. Statt dessen können auch anbeginn und bei geschlossenem Schalter 20 der dere Einstellmöglichkeiten verwendet werden, z. B. Strom Z₀ fließen, während beim Schweißen nur der ein in seiner Lage veränderliches Streujoch bei einem Strom I₁ fließt. Der voreingestellte Strom weicht so- Transformator oder einer Drossel. In jedem Fall ist

die Einstellung der Stromstärke mit dem Korrekturglied bzw. Korrekturwiderstand 7 verbunden, so daß die Anzeige des Meßgerätes 6 in einem vorgegebenen Verhältnis zu der eingestellten Stromstärke bzw. der eingestellten Kennlinie der Anlage steht.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrische Lichtbogen-Schweißanlage, insbesondere für Schutzgasschweißungen, mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Schweißstromes und einem Meßgerät für diesen Schweißstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zur Voreinstellung der Schweißstromstärke an der Ausgangsseite der Anlage ein Schalter (20) zur Belastung der Stromquelle vorgesehen ist und daß die Vorrichtung (9 bis 12) zur Einstellung der Schweißstromstärke mit dem Meßgerät (6) derart gekuppelt ist, daß dessen Anzeige bei geschlossenem Schalter (20) wenigstens angenähert der Schweißstromstärke während des Schweißens bei jeder Stellung der Stromeinstellvorrichtung entspricht.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Meßgerät (6) ein veränderlicher Widerstand (7) liegt.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Widerstand (7) mechanisch mit der Vorrichtung (12) zur Einstellung der Schweißstromstärke gekuppelt ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderliche Widerstand (7) über einen Schalter (8) mit dem Meßgerät (6) verbunden ist, der mit dem Schalter (20) am Ausgang des Generators derart gekuppelt ist, daß beide Schalter gemeinsam geöffnet und geschlossen sind.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Einstellen des Schweißstromes durch einen Transduktor (9) gebildet ist, in dessen Sekundärkreis (10) zur Einstellung der Vormagnetisierung ein einstellbarer Widerstand (12) liegt.

6. Anlage nach Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Widerstände (7, 12) als Potentiometer ausgebildet und durch eine gemeinsame Welle (14) betätigbar sind.

7. Anlage nach Anspruch 1, ausgebildet für Gleich- und für Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (6) und die Vorrichtung zur Einstellung der Stromstärke (9 bis 12) in dem Wechselstromteil vorgesehen sind.

8. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu dem veränderlichen Widerstand (7) ein weiterer veränderlicher Widerstand (17) zur Anpassung an die Lichtbogenkennlinie (35) vorgesehen ist. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 510/336 2.66 © Bundesdruckerei Berlin