DE1615143A1 - Elektrische Vorrichtung zur Steuerung einer Maschine zur Herstellung von Rippenrohren - Google Patents

Description

DIPL-ING. H ENMiCKE

5 KÖLN Köln, den 5. April 1967

WlLHEUAl 24

"'Reg,-Nr. Br 453

Anmelders

BIRAGHI Societ£ Anonyme, 75-77 rue de Tocqueville, PARIS 17, Frankreich

Elektrische Vorrichtung zur Steuerung einer Maschine zur Herstellung von Rippenrohren. ™

Zur Herstellung von Rippenrohren, die hohe Temperaturen ertragen müssen, verwendet man Chrom-Nickel-Stähle, deren Chrom- und Nickelgehalt mit den Anwendungstemperatüren und den Temperaturen des die Rohre umgebenden Milieus steigt, und zwar insbesondere, wenn diese Rohre in Öfen der Petrochemie verwendet werden sollen, wo die verbrannten Brennstoffe Schwefel und Phosphor enthalten, welche normalen Stahl oder kohlenstoffhaltigen Stahl schnell korrodieren.

Die Erfindung befaßt sich daher mit einer Spezialmaschine zum Aufschweißen von schraubenlinienförmig verlaufenden Rippen mit Hilfe eines Schweißdrahtes unter einem Schutzgas, mit der eine Schweißverbindung hoher Qualität mit sehr großer Schweißgeschwindigkeit, die bis zu 300 m/Stunde erreichen kann, herstellbar ist.

Eine Maschine gemäß der Erfindung weist im wesentlichen einen elektronischen Mechanismus auf, der gleichzeitig den Hauptmotor zum Drehantrieb des Rohres und zur Längsbewegung eines Schlittens steuert, der den Vorrat an Rippenmaterial und den Schweißkopf trägt, sowie den Sekundärmotor, der die Schweißdrahtabwik-

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ke!vorrichtung antreibt, und die Schweißstromstärke. Drei Potentiometer dienen jeweils zur Steuerung der Vorwärtsgeschwindigkeit des Schlittens, zur Steuerung der Abwickelgeschwindigkeit des Schweißdrahtes und zur Steuerung der Schweißstromstärke. Es ist daher möglich, nach Wunsch die Eindringtiefe der Schweißnaht entweder in das Rohr oder in die Rippe zu vergrößern.

Diese Maschine wird in erster Linie zum Schweißen eines hochlegierten Stahls mit einem Kohlenstoffstahl angewendet, wobei der erstere das Rohr und der letztere die Rippen oder umgekehrt bildet. Das Schweißmetall wird in Form eines sehr dünnen Drahtes (maximal 0,8 mm Durchmesser) angewendet, um die Schweißstelle genau lokalisieren, eine Wärmestreuung vermeiden und die Zwängungen herabsetzen zu können. In achtzig Prozent der Fälle wird durch dieses Verfahren die anschließende Wärmebehandlung dieser Stahllegierungen vermieden.

Die Rippen werden in bekannter Weise von einem Stahlband gebildet, dessen Dicke von 0,5 bis 10 mm betragen kann und dessen Höhe vom Durchmesser des Rohres, bei dem das Band die Rippen bilden soll, und/oder der Dicke des Bandes abhängit. Die Schweißnaht läuft ununterbrochen durch und der Schweißquerschnitt ist vorzugsweise doppelt so groß wie die Berührungsfläche des Bandes mit dem Rohr. Der nicht gegen das Rohr anliegende Rand der Rippe ist vorzugsweise tief gezahnt. Das Ergebnis dieser Besonderheiten ist, daß einerseits der Wärmeaustausch zwischen den Rippen und dem Rohr nach der Herstellung der Schweißverbindung vorzüglich ist und daß andererseits die Rippe nicht wie ein Spannring um das Rohr herum sitzt und die Wärmedehnung des Rohres behindert, da das ganze praktisch so wirkt, als bestünde die Rippe aus einer sehr großen Zahl kleiner, flacher Zapfen, die schraubenlinienförmig am Rohr festgeschweißt sind.

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Die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung weist im wesentlichen einen Dreiphasen-Netzanschluß auf, ferner einen Hauptmotor mit veränderlicher Geschwindigkeit, der einerseits die Drehspindel zum Drehen des Rohres und andererseits die Spindel zur Längsbewegung des Schlittens antreibt, wobei das Verhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit der Drehspindel und der Schlittenantriebs spindel in Abhängigkeit von der Ganghöhe der Schraubenlinie regelbar ist, nach der die Rippe aufgeschweißt werden sollj die Steuervorrichtung weist ferner einen Schweißstromgenerator und einen Sekundärmotor mit veränderlicher Geschwindigkeit zum Antrieb des Schweißdrahtabwicklers aufj sie ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hauptmotors mit veränderlicher, sättigungsfähiger Induktivität und fester Erregung, durch eine erste Anordnung, die zwei Gleichrichtergruppen, einen ersten Relaisschalter mit mehreren beweglichen Kontakten und eine erste sättigungsfähige Induktivität, sowie einen ersten Potentiometer zur Regulierung des Hauptmotors aufweist, durch eine zweite Anordnung, die zwei Gleichrichtergruppen, einen zweiten Relaisschalter mit mehreren beweglichen Kontakten, eine zweite sättigungsfähige Induktivität und einen dreiphasigen Transformator, sowie einen zweiten Potentiometer zur Regulierung des Schweißstromes aufweist, durch eine dritte Anordnung, die einen ein- | phasigen Transformator mit zwei Sekundärspulen, einen durch die erste SekundärspuXe iaagnetisierten Phasenschieber, einen vom Phasenschieber gesteuerten Thyristor, einen dritten Relaisschalter mit mehreren beweglichen Kontakten und einen von der zweiten Sekundärspule des einphasigen Transformators gespeisten dritten Potentiometer aufweist, dessen Schieber zur Regelung der Geschwindigkeit des Sekundärmotors an den erwähnten Phasenschieber angeschlossen ist, und durch einen Satz von Steuerknöpfen, der vorzugsweise einen Generalunterbrecher mit drei Kontaktpaaren, einen Unterbrecher zum Anhalten des Hauptmotors, einen Unterbrecher zum Anhalten des Sekundärmotors und einen Unterbre-

eher zum Abschalten des Schweißstromes aufweist, wobei diese drei letztgenannten Unterbrecher jeweils in Reihe mit der Spule der drei Relaisschalter liegen.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist jeder der drei Relaisschalter einen Haltekontakt und mindestens zwei Arbeitskontakte auf. Im einzelnen ist vorgesehen, daß der Relaisschalter der ersten Anordnung zwei Arbeitskontakte aufweist, die im Schaltkreis zwischen den zwei Gleichrichtergruppen liegen, daß der Relaisschalter der zweiten Anordnung drei Arbeitskontakte auf- * weist, die jeweils zwischen einer Phase des dreiphasigen Netzanschlusses und der entsprechenden Primärspule des dreiphasigen Transformators liegen, und daß der Relaisschalter der dritten Anordnung drei Arbeitskontakte aufweist, die jeweils zwischen zwei Phasen des dreiphasigen Netzanschlusses und den Enden der Primärspulen des einphasigen Transformators liegen.

Gemäß der Erfindung ist die erste Gleichrichtergruppe der ersten und der zweiten Anordnung ein Brückengleichrichter, der unmittelbar zwischen zwei Phasen des dreiphasigen Netzanschlusses angeschlossen ist. Der Brückengleichrichter der ersten Anordnung ist mit der Erregerwicklung des Hauptmotors verbunden und der Brükkengleichrichter der zweiten Anordnung ist mit dem Potentiometer zur Regulierung des Schweißstromes verbunden.

Der Thyristor liegt vorteilhafterweise in einem zur Primärspule des einphasigen Transformatorβ parallelen Sehaltkreis.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist der Schweißdraht in einer Ebene angeordnet, die durch die Achse des Rohres ver- » läuft, wobei er mit dieser Rohrachse einen Winkel von 45 bis bildet und auf einen Punkt gerichtet ist, der etwas vor der Berührungsstelle des Rippenbandes mit dem Rohr liegt. Auf diese

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Weise wird die Schweißraupe nicht nur auf einer Seitenfläche des Rippenbandes ausgebildet, was leicht zu einer Schwächung der Bindung an der gegenüberliegenden, nicht eine solche Schweißraupe aufweisenden Seite führen würde, sondern die Schweißraupe wird zwischen der Seitenkante des Rippenbandes und dem Rohr hergestellt und die aufgeschweißte Rippe kann daher nicht mehr herausgerissen werden, so daß sie wie in das Material des Rohres eingeschmiedet wirkt.

In den beiliegenden Zeichnungen ist ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt,

Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht der Maschine gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt in einem sehr schematisierten Schnitt - teilweise in Ansicht - die Durchführung der Verschweißung einer Rippe mit einem Rohr.

Fig. 3 bis 5 zeigen zusammen eine schematische Darstellung der wesentlichen elektrischen Schaltungen der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die strichpunktierten Linien A-A und B-B die Anschlüsse zwischen diesen drei Figuren darstellen» Fig. 3 zeigt im einzelnen die Steuerung des Hauptmotors» Fig, 4 zeigt die Regulierung der Schweißstromstärke und Fig. 5 die Steuerung des Sekundärmotors.

Mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 wird zunächst die Gesatatmaschine, sowie die Herstellung der Schweißverbindung zwischen dem Rippenband und dem Rohr zur Herstellung eines Sippenrohres beschrie- ben.

Gemäß Fig. 1 weist die Maschine gemäß der Erfindung einen länglichen Sockel 1 auf, an dem entlang sich ein Aufbau oder Schlitten

2 bewegen kann. An einem seiner Enden ist der Sockel mit einem Gehäuse 3 verbunden, das verschiedene Antriebsmechanismen und insbesondere den (weiter unten noch beschriebenen) Antriebsmotor für eine Drehspindel 4 enthält, mit der ein Rohr 5 in Drehrichtung angetrieben wird, an dem Rippen 6 anzubringen sind.

An seinem der Drehspindel 4 gegenüberliegenden Ende wird das Rohr mit geeigneten Mitteln gehalten. Beispielsweise kann man an einer oder mehreren Stellen der Rohrlänge Stützen, wie etwa die Stütze 7, anordnen, die nach Bedarf verschieblich sind.

" Der Aufbau 2 weist eine Konsole 8 auf, die Führungs- und Anpreßwalzen bekannter Art trägt, welche allgemein mit 9 bezeichnet sind und dazu dienen, das Rippenband 6 zur Bildung der Rippen auf das Rohr 5 zu führen und gegen das Rohr anzulegen.

Dieses Rippenband ist auf eine Vorratsrolle 10 aufgerollt und eine geeignete, nicht dargestellte Vorrichtung führt es quer auf das Rohr 5, so daß es an seiner Berührungsstelle in einer rechtwinklig zur Rohrachse verlaufenden Ebene liegt (Fig* 2). Eine Schweißraupe 11 (Fig. 2) wird mittels eines allgemein mit 12 . bezeichneten Schweißkopfes abgelegt, wobei in diesen Schweißkopf 12 ein schmelzbarer Schweißdraht 13 eingeführt wird (Fig. 1 und 2). In Fig. 2 ist schematisch ein Schweißbrenner 14 dargestellt, dem durch eine Leitung 15 Argon oder ein anderes träges Gas zugeleitet wird. Der Schweißdraht 13 kommt von einer Spule 16 (Fig. 1), die in einem; vom Aufbau 2 getragenen Gehäuse 17 angeordnet ist. Der Aufbau 2 trägt auch die Hauptschalttafel der Maschine, die insgesamt mit 18 bezeichnet ist. Diese Schalttafel enthäl.t insbesondere Potentiometer, mit denen die Geschwindigkeit des Motors zum Antrieb der Drehspindel 4 und der Stellspindel reguliert werden kann, mit der der Aufbau und Schlitten 2 parallel zum Rohr 5 am Sockel 1 entlangbewegt wird; die Schalttafel ent-

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hält ferner Potentiometer zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Motors, der den Schweißdrähtabwickler 16 antreibt, sowie zur Steuerung der Stärke des Schweißstromes, der durch den Schweißdraht 13 fließt. Die Gesamtheit dieser Steuerung, die das wesentliche Merkmal der Erfindung bildet, wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 3 bis 5 beschrieben.

Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung liegt der Schweißdraht 13 in einer durch die Achse des Rohres 5 verlaufenden Ebene und der Winkel des Drahtes und des Schweißkopfes mit dieser Rohrachse beträgt, zwischen 45 und 60 . Der Schweißdraht 13 wird etwas vor den Punkt geführt, an dem das Band 6 mit dem Rohr in % Berührung kommt, so daß gemäß der Darstellung in Fig* 2 die Schweißraupe nicht etwa seitlich des Bandes 6, sondern unter diesem abgelegt wird und das Band beim Aufrollen auf das Rohr in die SchweißraUpe eindringt und sie dabei gegebenenfalls ein wenig zur Seite drängt. Dank der Neigung des Schweißkopfes und der Möglichkeit, die SchweißStromstärke zu regulieren, kann man unter diesen Umständen eine Verschmelzung eines mehr oder weniger großen Teiles der Rohroberfläche und gleichzeitig der Kante des Rippenbandes erreichen, wie dies iti Fig. 2 dargestellt ist, so daß eine Äußerst feste Schweißnaht entsteht* Man kann ohne weiteres eine Schweiflraupe herstellen, deren Gesamtfläche doppelt ™ so groß wie die Seitenkante des Rippenbandes 6 1st» Andererseits verwendet man einen sehr dünnen Schweißdraht 'mit eitlem Durchmesser von maximal 0,8 um, so daß die freigesetzte Wärme auf eine sehr kleine« Oberfläche konzentriert wird} auf diese Weise ver- ' ringert man die Zwängungen» denen das Rohr und die Rippen unterworfen sind» In den meisten Fällen ist es daher nicht erforderlich, das fertige Rohr noch einer Wärmebehandlung zur Beseitigung / dieser inneren Spannungen zu unterziehen. ■

Mit Bezug auf die Figuren 3 bis 5 werden nun die elektrischen

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Steuerschaltungen besonders beschrieben, die ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung bilden.

In diesen Figuren ist vorausgesetzt, daß die Maschine von einem herkömmlichen, dreiphasigen Netzanschluß gespeist wird, dessen drei Phasen mit 21, 22 und 23 bezeichnet sind. Die drei Motoren werden aus den Phasen 21 und 22 gespeist, während der Schweißstrom aus allen drei Phasen entnommen wird.

In Fig. 3 ist bei 24 der hinsichtlich seiner Geschwindigkeit veränderliche Hauptmotor 24 dargestellt, der von der Bauart mit fester Erregung und veränderlicher Induktivität ist. Der die Erregerwicklung 25 des Motors 24 speisende Gleichstrom wird den Phasen 21 und 22 über einen Brückengleichrichter 26 durch Leiter 27 bis 32 entnommen. Die Pole des Brückengleichrichters, an denen die Leiter 31 und 32 ankommen, sind über Leiter 33 und 34 mit einem Potentiometer 35 verbunden. Der Motor 24 ist außerdem über Leiter 36 bis 41 und Gleichrichter 42, 43 mit Wicklungen 44, 45 verbunden, die durch einen Leiter 46 miteinander verbunden sind und einen Teil einer allgemein mit 47 bezeichneten sättigungsfähigen Induktivität bilden. Zwei weitere Wicklungen 48, 49 der Induktivität 47 sind miteinander durch einen Leiter 50 und durch einen Leiter 51 mit dem Schieber 35A des Potentiometers 35, sowie durch einen Leiter 52 mit einer Stelle des Leiters 34 verbunden. Andererseits sind die Leiter 36 und 39 durch Gleichrichter 53, 54 verbunden, die somit den Motor 24 überbrükken, und zwischen den Gleichrichtern 53 und 54 ist ein Ende eines Leiters 55 angeschlossen, der zum beweglichen Kontakt 56aA eines ersten Kontaktes 56A eines Relaisschalters 56 (Fig. 4) führt. Der feststehende Kontakt 56bA des Unterbrechers 56A ist über einen Leiter 57 mit der Verbindungsstelle zwischen den Leitern 29 und 30 verbunden. Ein Leiter 58 verbindet die Anschlußstelle zwischen dem Leiter 46 und der Wicklung 44 mit dem beweg-

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lichen Kontakt 56aB eines zweiten Kontaktes 56B des gleichen Relaisschalters 56. Der feste Kontakt 56bB des Unterbrechers 56B · " ist mit einem Leiter 59 an die Verbindungsstelle zwischen den Leitern 27 und 28 angeschlossen. Die beweglichen Kontakte 56A und 56C sind durch einen Stößel 56X zur gemeinsamen Bewegung miteinander verbunden. . .,

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen. Hier ist ein Haupteinschalter 60 dargestellt, der normalerweise offen ist und drei Kontaktbrücken 60A, 6OB, 6OG aufweist. Die Klemmen einer Seite dieses Haupteinschalters sind über einen Leiter 61 an die Phase' * 22 angeschlossen. Die zweite Klemme 60Aa der ersten Kontaktbrükke 6OA ist über Leiter 62, 63, einen Ruhekontakt 64 und den Relaisschalter 56 an die Phase 21 angeschlossen. Eine zwischen den Leitern 62 und 63 angeschlossene Abzweigung 65 führt zum beweglichen Kontakt 56aC eines dritten Unterbrechers 56C des Relaisschalters 56 und der feste Kontakt 56bC dieses Unterbrechers ist über einen Leiter 66 mit dem Leiter 61 verbunden. Die zweite Klemme 60Ba der zweiten Kontaktbrücke 60B ist über einen Leiter 67 mit dem beweglichen Kontakt 68aA eines ersten Unterbrechers 68A eines Relaisschalters 68 verbunden, dessen fester Kontakt über einen Leiter 69 mit der Phase 22 verbunden ist. Eine von | der Leitung 67 abzweigende Leitung 70 führt über einen Ruhekontakt 71 und den Relaisschalter 68 zur Phase 21. Schließlich ist die zweite Klemme 60Ca der dritten Kontaktbrücke 60C über einen Leiter 72, einen Ruhekontakt 73 und einen Relaisschalter 74 (Fig. 5) mit der Phase 21 verbunden. Der Ruhekontakt 64 dient zum Anhalten des Motors 24, mit dem Ruhekontakt 71 wird der Schweißstrom zur Schweißelektrode unterbrochen und mit dem Ruhe- * kontakt 73 wird der Sekundärmotor angehalten, der den Abwickler 16 des Schweißdrahtes 13 antreibt und von dem weiter unten noch ausführlich die Rede ist.

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Gemäß Fig. 4 verbinden drei Leiter 75, 76 und 77 jeweils die Phasen 21,22,23 mit einem festen Kontakt 68bB, 68bC oder 68bD von drei Unterbrechern 68B, 68G bzw. 68D des Relaisschalters Diese drei Unterbrecher sind durch einen Stößel 68X zu gemeinsamer Bewegung miteinander verbunden. Die beweglichen Kontakte 68aB, 68aC und 68aD sind jeweils durch Leiter 78 bis 80 mit drei Primärspulen eines Transformators 81 verbunden, dessen Sekundärspulen an eine Gleichrichteranordriung 82 angeschlossen sind, die den Dreiphasenstrom des Netzes in einen Schweißgleichstrom umwandelt. Leiter 83, 84 führen in bekannter Weise über die Drahtführungsvorrichtung zur Schweißelektrode 13 (Fig. 1 und 2) bzw. zu der aus dem Rippenband 6 und dem Rohr 5 gemäß Fig. 1 und 2 bestehenden Einheit. Im Leiter 84 liegt eine Wicklung 85 einer Induktivität 86, deren zweite Wicklung 87 über einen Leiter 88 an eine Klemme eines Potentiometers 89 angeschlossen ist, der mit einem Schieber 89A versehen ist. Die zweite Klemme des Potentiometers ist über einen Leiter 90 mit einem Pol eines Brückengleichrichters 91 verbunden, dessen gegenüberliegender Pol mit der Wicklung 87 über einen Leiter 92 verbunden ist und dessen beide anderen Pole über Leiter 93, 94 an die Phasen 21 und 22 angeschlossen sind.

In Fig. 5 ist der Sekundärmotor 95 dargestellt, der zur Bewegung des Schweißdrahtes 13 von der Schweißdrahtvorratsspule ä 16 weg dient. Die Geschwindigkeit dieses Motors ist veränderbar und wird durch einen Thyristor gesteuert. Die Speisung des Sekundärmotors 95 erfolgt vom Dreiphasennetz über den Relaisschalter 74. Dieser weist drei durch einen Stößel 74X zu gemeinsamer Bewegung miteinander verbundene bewegliche Kontakte auf. Der bewegliche Kontakt 74aA des ersten Unterbrechers 74A ist über einen Leiter 96 mit dem Leiter 72 und der feste Kontakt 74bA dieses Unterbrechers ist über einen Leiter 97 mit der Phase 22 verbunden. Der feste Kontakt 74bB des zweiten Unterbrechers 74B ist über einen Leiter 98

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mit der Phase 21 verbunden, während der bewegliche Kontakt 74aB dieses Unterbrechers über einen Leiter 99 mit einem Ende der Primärspule lOOA eines Transformators 100 verbunden 1st. Das andere Ende dieser Primärspule ist über einen Leiter 101 mit dem beweglichen Kontakt 74aC eines dritten Unterbrechers 74C des Relaisschalters 74 verbunden, während der feste Kontakt 74bC dieses Unterbrechers über einen Leiter 102 mit der Phase 22 verbunden ist. Der Transformator 100 weist zwei Sekundärspulen auf: Die Sekundärspule lOOB, die vorzugsweise 24 Volt hat, ist über Leiter 103, 104 an zwei einander gegenüberliegende Pole eines Brückengleichrichters 105 angeschlossen. Ein dritter Pol dieses Brückengleichrichters ist über Leiter 106, 107 an eine Klemme eines Potentiometers 108 angeschlossen. Der letzte Pol des Brückengleichrichters 105 ist über Leiter 109, 110 an die andere Klemme des Potentiometers 108 angeschlossen. In die Leiter 106, 107 und 109 sind jeweils Widerstände 111, 112 bzw. 113 eingesetzt. Zwei Zenerdioden 114 sind in Reihe mit einem Widerstand 115 parallel zum Potentiometer 108 tischen den Verbindungsstellen der Leiter 106, 107 einerseits tsnd 109, 110 andererseits angeschlossen. Eine zweite Sekundärspule lOOG des Transformators 100 speist einen Phasenschieber, der einen Thyristor 116 steuert« Der Phasenschieber weist Leiter 117 bis 129 auf, die die Klemmen der Sekundärspule lOOG mit einem Flächentransistor 130 verbinden. Ein Widerstand 131 liegt in Reihe mit dem Leiter 117 und ein Widerstand 132 verbindet den Leiter 121 mit der Basis des Transistors 130, während ein Widerstand 133 in Reihe im Leiter 122 zwischen dem Kollektor des Transistors und dem Leiter 123 liegt^ Zwei Zenerdioden 134 liegen in einer Zweigleitung zwischen den Verbindungsstellen zwischen den Leitern 117, 118 einerseits und 128, 129 andererseits. Die Basis eines Transistors 135 ist

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über einen Widerstand 136 und eine mit diesem in einem Leiter 138 in Reihe liegende Diode 137 an die Verbindungsstelle zwischen den Leitern 118 und 119 angeschlossen, während der Emitter dieses Transistors in Reihe mit einem Widerstand 139 an die Verbindungsstelle zwischen den Leitern 120 und 121 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 135 ist einerseits über einen Thermistor 140 an die Verbindungsstelle zwischen den Leitern 124 und 125 und andererseits über einen Gleichrichter 141 an den Emitter des Transistors 130 angeschlossen. Zwischen dem Gleichrichter 141 und dem erwähnten Emitter ist ein Kondensator 142 parallel zum Transistor 130 und zum Widerstand 133 angeordnet und über einen Leiter 143 an die Verbindungsstelle zwischen den Leitern 123 und 124 angeschlossen. Zwischen den Verbindungsstellen der Leiter 119, 120 einerseits und 125, 126 andererseits sind in Reihe ein Widerstand 144, ein Thermistor 145, ein Gleichrichter 146, ein Transistor 147 und ein Potentiometer 148 angeschlossen. Der Schieber 148A des Potentiometers ist mit dem Leiter 126 verbunden. Die Basis des Transistors 147 ist einerseits über einen Leiter 149 und einen Gleichrichter 150 mit dem Schieber 108A des Potentiometers 108 und andererseits über einen Leiter 151 und zwei in Reihe liegende Gleichrichter 152 an die Verbindungsstelle zwischen den Leitern 127 und 128 angeschlossen. Eine Diode 153 liegt parallel zu den Gleichrichtern 152 zwischen dem Leiter 151 und der Verbindungsstelle zwischen den Leitern 126 und 127.

Eine Klemme des Motors 95 ist über einen Leiter 154 mit der Verbindungsstelle zwischen den Leitern 122 und 123 verbunden. Die andere Klemme des Motors ist über Leiter 155 bis 157 an den Leiter 109 angeschlossen. Die Verbindungsstelle zwischen den Leitern 155 und 156 ist über einen Leiter 158 an den Leiter 99 angeschlossen. Schließlich ist der Thyristor

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116 über einen Leiter 159 an den beweglichen Kontakt 74aC des Unterbrechers 74C des Relaisschalters 74 und über einen Leiter 160 an die Verbindungsstelle zwischen den Leitern 156 und 157 angeschlossen. In der Leitung 160 ist ein Widerstand 161 und in der Leitung 156 ein Widerstand 162 angeordnet. Der Kollektor des Transistors 130 ist mit der Pforte des Thyristors 116 verbunden.

Der Dreiphasennetzanschluß 21, 22, 23 speist selbstverständlich auch die anderen Antriebsorgane der Rippenschweiß maschine und beispielsweise einen Hilfsmotor, der mit dem Hauptmotor synchronisiert ist und die Rippenbandspule 10 (Fig. 1) dreht, auf der das Rippenband 6 aufgerollt ist, damit dieses sich mit der gewünschten..,

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Geschwindigkeit von dieser Spule abrollt, um in Schraubenlinien um das Rohr 5 gewickelt zu werden. Ebenso weist die Maschile zweckmäßig Magnetventile zur Steuerung der Schutzgaszufuhr über die Leitung 15 zum Schweißbrenner 14 (Fig. 1) auf und es können Zubehörteile vorgesehen sein, die für die Sicherung der Maschine sorgen, und erforderlichenfalls andere Einrichtungen zur Ventilation. Diese verschiedenen Vorrichtungen sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden daher hier nicht beschrieben; wenn es zweckmäßig erscheint, kann man diese Einrichtungen mit irgendwelchen bekannten Verfahren der hier beschriebenen Hauptsteuerung unterordnen.

Die Steuerung arbeitet folgendermaßens

Wenn der Dreiphasen-Netzanschluß 21, 22, 23 unter Strom ist, werden die Erregerwicklung 25 des Hauptmotors 24 und das Potentiometer 35 über den Brückengleichrichter 26 und das Potentiometer §39 über den Brückengleichrichter 91 mit Gleichstrom gespeist.

Drückt man den Knopf des Haupteinsehalters 60, der drei gesonderte Kontaktbrücken aufweist, dann wird die Spule des Relaisschalters 56 erregt, weil der Unterbrecher 64 geschlossen ist, so daß die Kontakte 56A und 56C sich schließen. Der den Hauptmotor 24 speisende Strom durchquert die Induktivität 47, deren Kern durch den vom Gleichrichter 26 unter der Steuerung der Potentiometers 35 gelieferten Gleichstrom magnetisiert wird, und er wird durch die Gleichrichter 42, 43, 53, 54 gleichgereichtet. Wenn der erwähnte Magnetisierungsstrom ein Minimum ist (der · Schieber 35A des Potentiometers 35 befindet sich in der Nullstellung), wird der Wechselstrom zur Speisung des Motors durch die Induktivität 47 blockiert, die sich wie ein Transformator mit offener Sekundärspule verhält. Je mehr man den Widerstand

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durch Verstellen des Schiebers 35A des Potentiometers 35 verringert, desto mehr steigt der Strom in diesem Schaltkreis an, so daß eine Sättigung des Kerns und folglich eine Beschleunigung des Hauptmotors 24 auftritt. Die Geschwindigkeit des Hauptmotors 24 kann also nach Belieben durch Verstellung des Schiebers 35A des Potentiometers 35 reguliert werden.

Da der Unterbrecher 71 geschlossen ist, wird die Spule des Relaisschalters 68 erregt und die Unterbrecher 68A bis 68D schließen sich. Der Transformator $1, der den Schweißstrom liefert, wird dann gespeist und die durch die Gleichrichteranordnung 82 — gleichgerichtete Gleichspannung erscheint an den Klemmen der Leiter 83 und 84. Es wurde oben bereits erwähnt, daß einer dieser Leiter an die Drahtführungsvorrichtung des Schweißdrahtabwicklers und folglich an den Schweißdraht 13 angeschlossen ist, während der andere Leiter an die Masse der Maschine über das Rohr 5 und/oder das Rippenband 6 angeschlossen ist. Nachdem der Schweißkopf 12 an Ort und Stelle gebracht worden ist, springt der Schweißfunke zwischen dem Schweißdraht 13 und dsm Rohr 5 über. Die Schweißstromstärke wird mit dem Potentiometer 89 und der Induktivität 86 reguliert. Letztere hat einen lättigungsfähigen Kern und ihre Regulierung durch das Potentiometer 89 ge- | schieht analog zur Regulierung der Induktivität 47 durch das Potentiometer 35*

Da der Unterbrecher 73 geschlossen ist, wird die Spule des Relaisschalter 74 erregt» ßie Kontakte 74A bis 74D schließen sich» Die Primärspule lOOA des Transformators 100 wird daher gespeist} das Potentiometer 108 wird selbst mit niedrig gespanntem Strom von der Sekundär spule lOOB gespeist» Das Potentiometer 10Θ wirkt ' auf den Phasenschieber, um die Impulse zum Thyristor lt$ und so die Geschwindigkeit des Motors 94 und folglich die Geschwindigkeit der Abspulung des Schweißdrahtes 13 zu regulieren.

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" Sir

Der Bedienungsmann kann dann den Knopf 60 loslassen, so daß die .Kontaktbrücken 60A bis 60G sich öffnen. Die Kontakte 56C, 68A und 74A sind geschlossen und halten ihre entsprechenden Schaltkreise in diesem Zustand, da die Spulen der Relaisschalter über die Schaltungselemente 61, 66, 56C, 65, 63, 64, die Schaltungselemente 70, 71, 67, 68A, 69 und die Schaltungselemente 72, 73, 96, 74A, 97 gespeist werden. Zum Anhalten der Maschine drückt der Bedienungsmann nacheinander auf den Knopf 64 und dann auf die Knöpfe 71 und 73. Da hierdurch der Strom durch die Spulen der Relaisschalter 56, 68 und 74 unterbrochen wird, öffnen sich die zugehörigen Kontakte und der Bedienungsmann kann die Knöpfe 64, 71 und 73 loslassen, deren Kontakte sich dann wieder schließen. Die Maschine ist somit wieder bereit für einen neuen Arbeitszyklus.

Der Sekundärteil des Transformators 100 liefert zwei Spannungen:

Mit der Sekundärspule lOOC eine Spannung zum Speisen des Phasenschiebers und

mit der Sekundärspule 10ÖB eine Spannung, die nach der Gleichrichtung im Gleichrichter 105 an die Erregerwicklungen des Motors 95 und an die Klemmen des Potentiometers 108 zur Geschwindigkeitsregelung angelegt wird.

An die Klemmen der Sekundärspule lOOC legt man die Speisespannung des über den Widerstand 131 durch die Zenerdioden 134 stabilisierten Kreises und an die Klemmen der Sekundärspule lOOB die über den von den Widerständen 115, 111 gebildeten Teiler durch die Zenerdioden 114 stabilisierte Speisegleichspannung des Potentiometers an.

An der Berührungsstelle des Schiebers 108A mit dem Widerstand des Potentiometers 108 bildet man eine entsprechend der Stel-

lung des Schiebers 108A veränderliche Bezugsspannung; diese Spannung polarisiert über den Gleichrichter 150 die Basis des Transistors 147.

Die von der Diode 153 und den Gleichrichtern 152 gebildete Anordnung senkt die Überspannungen ab und vermeidet die Überintensitäten im Thyristor 116.

Wenn sich der Schieber 108A des Potentiometers 108 in der Nullstellung befindet, ist die Basis des Transistors 147 polarisiert und ein bei 146 gleichgerichteter Strom fließt vom Kollektor zum Emitter, Durch Verstellung des Schiebers 108A des ™ Potentiometers 108 polarisiert man immer weniger» Der Strom im Widerstand 144 und im Thermistor 145 nimmt ab und insfolgedessen erhöht das an die Basis des Transistors 135* angelegte Potential den Strom durch den Widerstand 139 und den Thermistor 140, Das infolge des Stromflusses durch den Thermistor 140 hervorgerufene Potentialgefälle lädt den Kondensator 142 auf» an den auch die Wechselspannung des Netzes angelegt wird. Bei jedem positiven Wechsel des Netzes ist das Potential an den Klemmen des Kondensators 142 höher als die Erregung des Flächentransistors 130, so daß dieser leitend wird und einen Impuls zum Eingang des Thyristors 116 sendet, der selbst wiederum leitend wird.

Je mehr der vom Transistor 130 übertragene Impuls sich dem Beginn des Wechsels nähert, desto mehr steigt die Durchgangszeit durch den Thyristor 116 und desto schneller dreht sich der Motor 95.

Selbstverständlich dient die beschriebene und dargestellte Ausführungsform der Erfindung nur als erläuterndes Ausführungsbeispiel, an dem zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können,

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ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So könnte man beispielsweise die Selbsthaltekontakte 56C, 68A und 74A ebenso wie den Hauptschalter 60 weglassen und nur die Unterbrecher 64, 71 und 73 vorsehen, die dann allerdings nicht als Ruhekontakte ausgebildet'werden, sondern jeweils in der gegebenen Schaltstellung bleiben, um mit ihnen nicht nur den ihnen zugeordneten Motor oder den Schweißstrom zum Schweißdraht 13 abzuschalten, sondern auch einzuschalten.

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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrische Vorrichtung zur Steuerung einer Maschine zur Herstellung von Rippenrohren durch schraubenlinienförmiges Aufwickeln eines Bandes auf das Rohr, wobei das Band mit seiner Seitenkante am Rohr anliegt und beim Aufwickeln am Rohr, festgeschweißt wird, wobei die Maschine eine Drehspindel zum Antrieb des Rohres in Drehrichtung und einen parallel zum Rohr längsbeweglichen Schlitten aufweist, auf dem ein Rippenbandvorrat, ein λ Schweißkopf und eine Wickelvorrichtung für einen eine sich verbrauchende Elektrode bildenden Schweißdraht gelagert sind, und wobei die elektrische Steuervorrichtung im wesentlichen einen Dreiphasen-Netzanschluß aufweist, ferner einen Hauptmotor mit veränderlicher Geschwindigkeit, der einerseits die Drehspindel zum Rohrantrieb und andererseits eine Antriebsspindel für den Schlitten antreibt, wobei das Verhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit der Rohrdrehspindel und der ächlitten&ntriebsspindel entsprechend der Ganghöhe der Schraubenlinie regelbar ist, die die aufgeschweißten Rippen bilden, und wobei sie ferner einen Schweiß stromgenerator und einen Sekundärmotor mit verän- <( derlicher Geschwindigkeit zum Antrieb der Schweißdrahtabwickelvorrichtung aufweist, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hauptmotors (24) mit veränderlicher, sättigungsfähiger Induktivität und fester Erregung, durch eine erste Anordnung, die zwei Gleichrichtergruppen, einen ersten Relaisschalter (56) mit mehreren beweglichen Kontakten und eine erste sättigungsfähige Induktivität (47), sowie ein erstes Potentiometer (35) zur Regulierung des Hauptmotors aufweist, durch eine zweite Anordnung, die zwei Gleichrichtergruppen, einen zweiten Relaisschalter (68) mit mehreren beweglichen Kontakten, eine zweite sattigungsfähige Induk-

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tivität (86) und einen dreiphasigen Transformator (81), sowie ein zweites Potentiometer (89) zur Regulierung des Schweißstromes aufweist, durch eine dritte Anordnung, die einen einphasigen Transformator (100) mit zwei Sekundärspulen (lOOB, lOOC), einen durch die erste Sekundärspule magnetisieren Phasenschieber, einen vom Phasenschieber gesteuerten Thyristor (ftf#), einen dritten Relaisschalter (74) mit mehreren beweglichen Kontakten und ein von der zweiten Sekundärspule des einphasigen Transformators gespeistes drittes Potentiometer (100) aufweist, dessen Schieber (ΙΟβΑ) zur Regulierung der Geschwindigkeit des Sekundärmotors (95) an den erwähnten Phasenschieber angeschlossen ist, w und durch einen Satz von Steuerknöpfen, der zumindest einen Unterbrecher (64) zur Steuerung des Hauptmotors, einen Unterbrecher (73)zur Steuerung des Sekundärmotors und einen Unterbrecher (71) zur Steuerung des Schweißstromes aufweist, wobei diese drei Unterbrecher jeweils mit der Spule des betreffenden der drei Relaisschalter in Reihe liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der drei Relaisschalter (56, 68, 74) einen Haltekontakt (56G, 68A, 74A) und mindestens zwei Arbeitskontakte aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaisschalter (56) der ersten Anordnung zwei zwischen den Gleichrichtergruppen angeordnete Arbeitskontakte aufweist, daß der Relaisschalter (68) der zweiten Anordnung drei im entsprechenden Schaltkreis zwischen einer Phase des Dreiphasennetzes und der entsprechenden Primärspule des dreiphasigen Transformators angeordnete Arbeitekontakte aufweist, und daß der Relaisschalter (74) der dritten Anordnung zwei im entsprechenden Schalt kreis zwischen zwei Phasen des Breiphasfcgennetzes und den Primärwicklungsenden des Einphasentransformators angeordnete Arbeite- - * kontakte aufweist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß · die erste Gleichrichtergruppe der ersten und der zweiten Anordnung ein Brückengleichrichter ist, der zwischen zwei Phasen des Dreiphasennetzes unmittelbar angeschlossen ist, wobei der Brükkengleichrichter der ersten Anordnung an die Erregerwicklung des Hauptmotors und der Brückengleichrichter der zweiten Anordnung an das Potentiometer zur Regulierung des Schweißstromes angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor parallel zur Primärspule des einphasigen Transformators geschaltet ist.

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