DE1615147B2 - Steuereinrichtung fuer ein schweissgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für ein Gerät zur Lichtbogenschweißung unter Schutzgas mit je einem Relais zum Betätigen eines Absperrgliedes in der Schutzgas-Zuleitung (Relais I), eines Schalters für den Motor der Schweißdraht-Vorschubvorrichtung (Relais II) sowie eines Schalters zum Ein- und Ausschalten des Schweißstromes (Relais III), wobei die Relais einem gemeinsamen Hauptschalter zugeordnet und an eine Gleichstromquelle mit periodisch zu Null werdender Spannung anschließbar sind, und mit einem Schutzgas-Ausschaltverzögerungs-Kondensator sowie einem Schweißstrom-Ausschaltverzögerungs-Kondensator.

ίο Bei einer derartigen Steuereinrichtung, die aus der französischen Patentschrift 1287 534 bekannt ist, erfolgt das Einschalten des Gerätes in zwei Schritten. Zuerst wird der Hauptschalter nach unten gedrückt. Hierdurch wird das Relais I erregt und dadurch das Absperrglied in der Schutzgas-Zuleitung geöffnet. Gleichzeitig wird ein weiteres Relais erregt, das mit dem Schutzgas - Ausschaltverzögerungs - Kondensator versehen ist und bewirkt, daß seine Erregerleitung unabhängig von dem Hauptschalter an die Gleichstromquelle angeschlossen wird. Wenn darauf der Hauptschalter losgelassen wird, schließt er den Erregerkreislauf des Relais III, das ohne Verzögerung einen Schalter schließt, durch den über eine Magnetspule der Schweißstrom eingeschaltet wird. Gleichzeitig wird das Relais II erregt und folglich ebenfalls ohne Verzögerung der Motor der Schweißdraht-Vorschubvorrichtung eingeschaltet. Das Ausschalten des Gerätes erfolgt gleichfalls in zwei Schritten. Zunächst wird der Hauptschalter nach unten gedrückt und damit die Erregerleitung des Relais III von der Gleichstromquelle abgeschaltet. Gleichzeitig wird ein fünftes Relais erregt, das einen Trennschalter in der Erregerleitung des Relais III öffnet und so verhindert, daß sich der Schweißstrom-Ausschaltverzögerungs-Kondensator auf andere Weise als über das Relais III entlädt. Außerdem wird die Erregerleitung des dem Relais I vorgeschalteten Relais von der Gleichstromquelle abgeschaltet. Dieses Relais bleibt aber dank des Schutzgas - Ausschaltverzögerungs - Kondensator erregt. Außerdem wird gleichzeitig die Erregung des Relais II unterbrochen und demzufolge der Motor der Schweißdraht-Vorschubvorrichtung stillgesetzt. Danach darf der zweite Schritt des Abschaltvorganges, d. h. das Wiederloslassen des Hauptschalters, erst dann geschehen, nachdem der Schutzgas- und der Schweißstrom - Ausschaltverzögerungs - Kondensator sich entladen haben, weil andernfalls der Motor der Schweißdraht-Vorschubvorrichtung wieder eingeschaltet würde. Das bedingt eine schwierige Handhabung des Hauptschalters beim Ausschalten des Gerätes. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sowohl das Einschalten als auch das Ausschalten des Gerätes zuverlässig erfolgt und außerdem die Anwendung von Relais sowie von Kontakt-Schaltern auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird und dadurch Störungsquellen weitgehend vermieden werden.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Hauptschalter, wie an sich bekannt, das Ein- und Ausschalten des Gerätes nur durch einmaliges Schließen und Öffnen bewirkt, daß der Schutzgas-Ausschaltverzögerungs-Kondensator auf seiner positiven Seite mit der Steuerelektrode eines in Reihe mit dem Relaisl liegenden Thyristor verbunden ist, daß ferner ein Schweißstrom - Einschaltverzögerungs - Kondensator über den Hauptschalter an die Gleichstromquelle angeschlossen und auf seiner positiven Seite

einerseits über eine Zenerdiode mit der Steuerelektrode eines in Reihe mit dem Relais III liegenden Thyristors und andererseits über einen einstellbaren Widerstand •mit der positiven Seite des Schweißstrom-Ausschaltverzögerungs-Kondensator verbunden ist, der parallel zu dem Schweißstrom-Einschaltverzögerungs-Kondensator und in Reihe mit dem Hauptschalter liegt, und daß das Relais III mit einem in Reihe mit dem Relais II liegenden Trennschalter sowie mit einer dem Schweißstrom-Einschaltverzögerungs-Kondensator zugeordneten Umschalteinrichtung derart in Wirkungsverbindung steht, daß beim Einschalten des Schweißstromes der Trennschalter geschlossen und durch die Umschalteinrichtung der Schweißstrom-Einschaltverzögerungs-Kondensator kurzgeschlossen wird.

Durch die Erfindung wird der Fortschritt erzielt, daß durch die einfache Betätigung des Hauptschalters sowohl beim Einschalten als auch beim Ausschalten des Gerätes die erforderliche Reihenfolge der Schaltungsschritte selbsttätig zuverlässig eingehalten wird, wobei nur drei Relais an Stelle von fünf Relais bei der erwähnten bekannten Einrichtung und auch eine erheblich geringere Zahl von Kontaktschaltern zur Anwendung kommen.

Die Zeichnung zeigt in F i g. 1 ein Schaltbild einer ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes bildenden Steuereinrichtung.

Zum Ein- und Ausschalten des Schweißstromes dient ein Schalter 1 in dem dreiphasigen Stromleiter 2. Zum Ein- und Ausschalten des Motors für den Vorschub des Schweißdrahtes dient ein Schalter 3 in dem zugehörigen Stromleiter 4. Zum An- und Abstellen des Schutzgasstromes dient ein Ventil 5 in der zugehörigen Gasleitung 6. Zum Betätigen des Ventils 5 und der Schalter 3 und 1 dienen drei Relais I, II bzw. III. Diese drei Relais liegen parallel zueinander in drei Zweigleitungen 7, 8 bzw. 9, die über eine Leitung 10 an den Pluspol und über eine Leitung 11 an den Minuspol eines Gleichrichters 12 angeschlossen sind. Dieser Gleichrichter besteht aus vier in Graetz-Schaltung angeordneten Dioden und wird von einem Einphasen-Wechselstromnetz 13 gespeist. Demgemäß liegt an den Polen des Gleichrichters 12 eine pulsierende Gleichspannung, deren Amplituden periodisch zu Null werden. F i g. 2 zeigt den Verlauf dieser Gleichspannung U über der Zeit /.

Die das Relais II enthaltende Zweigleitung 8 ist an die Leitung 10 über den Hauptschalter 14 des Schweißgerätes angeschlossen, der zweckmäßig als Mikroschalter an dem Schweißbrenner des Gerätes angebracht ist. Zwischen dem Hauptschalter 14 und der Leitung 10 befindet sich ein ohmscher Widerstand 15. In der Zweigleitung 8 liegt ein Trennschalter 16.

In Reihe mit dem Relais I ist in der Zweigleitung 7 ein Thyristor 17 angeordnet. Die Steuerelektrode dieses Thyristors ist durch eine Leitung 18 mit der positiven Seite eines Kondensators 19 (Schutzgas-Ausschaltverzögerungs-Kondensator) verbunden, der parallel zu dem Relais II und dem Trennschalter 16 mittels einer Leitung 20 einerseits an die Zweigleitung 8 und andererseits an die Leitung 11 angeschlossen ist. In der Leitung 20 befindet sich eine Gleichrichterdiode 21.

Die Zweigleitung 9 enthält in Reihe mit dem Relais III einen Thyristor 22. Die Steuerelektrode dieses Thyristors ist über eine Zenerdiode 23 mit der positiven Seite eines Kondensators 24 (Schweißstrom-Einschalt-Verzögerungskondensators) verbunden. Dieser ist einerseits durch eine Leitung 25 über einen ohmschen Widerstand 26, den Hauptschalter 14 und den ohmschen Widerstand 15 an die Leitung 10 und andererseits durch eine Leitung 27 mit einem Trennschalter 28 an die Leitung 11 angeschlossen. In einer Umgehungsleitung 29 liegen parallel zu dem Kondensator 24 ein ohmscher Widerstand 30 und ein Trennschalter 31. Dieser bildet zusammen mit dem Trennschalter 28 eine Umschalteinrichtung derart, daß

ίο zwangläufig der Trennschalter 28 geschlossen ist, wenn der Trennschalter 31 geöffnet ist, und umgekehrt.

Ein weiterer Kondensator 32 (Schweißstrom-Ausschaltverzögerungs-Kondensator) liegt parallel zu dem Kondensator 24 und dem ohmschen Widerstand 26 in einer Zweigleitung 33, die einerseits an die Zweigleitung 25 und andererseits an die Leitung 11 angeschlossen ist. In der Zweigleitung 33 befindet sich zwischen dem Kondensator 32 und dem Anschluß an die Zweigleitung 25 eine Gleichrichterdiode 34.

In einer weiteren Zweigleitung 35, die ebenfalls an die Zweigleitung 25 und an die Leitung 11 angeschlossen ist, liegt parallel zu der Gleichrichterdiode 34 ein regelbarer ohmscher Widerstand 36 und parallel zu dem Kondensator 32 ein ohmscher Widerstand 37.

Ein zwischen den ohmschen Widerständen 36 und 37 in der Zweigleitung 35 liegender Punkt 38 ist durch eine Leitung 39 mit der Zweigleitung 33 in einem Punkt 40 verbunden, der zwischen dem Kondensator 32 und der Gleichrichterdiode 34 liegt.

Parallel zu den Relais I, II und III sind Freilaufdioden 41, 42 bzw. 43 geschaltet.

Das Schaltbild nach F i g. 1 zeigt den Zustand der Steuereinrichtung, wenn das Schweißgerät außer Betrieb ist. Der Hauptschalter 14 sowie die Schalter 1 und 3 sind geöffnet. Das Ventil 5 ist geschlossen.

Wenn zur Inbetriebnahme des Schweißgerätes der

Hauptschalter 14 geschlossen wird, fließt von dem Gleichrichter 12 Gleichstrom durch die Leitungen 10, 8, 20, 18, 7 und 11 über die Steuerelektrode des Thyristors 17. Infolgedessen wird dieser Thyristor gezündet, so daß durch das Relais I Strom fließt und dieses das Ventil 5 geöffnet. Es wird somit als erstes der Schutzgasstrom angestellt. Gleichzeitig wird über die Leitung 20 der Kondensator 19 aufgeladen. Die Schalter 1 und 3 bleiben zunächst geöffnet, da der Thyristor 22 die Zweigleitung 9 sperrt und da der Trennschalter 16 die Zweigleitung 8 unterbricht.

Doch wird nach dem Schließen des Hauptschalters 14 der Kondensator 24, der sich zunächst im entladenen Zustand befindet, über die Leitungen 25 und

27 aufgeladen, da der Trennschalter 28 geschlossen und der Trennschalter 31 geöffnet ist. Nach etwa einer Sekunde ist die Spannung am Kondensator 24 größer geworden als die Sperrspannung der Zenerdiode 23. Es fließt daher nunmehr aus dem Kondensator 24 Strom durch die Steuerelektrode des Thyristors 22, so daß dieser gezündet wird. Folglich fließt Strom durch das Relais III, und dieses schließt den Schalter 1, so daß nunmehr der Schweißstrom fließt.

Das Relais III steht aber, wie es mit gestrichelten Linien angedeutet ist, nicht nur mit dem Schalter 1, sondern auch mit den Trennschaltern 16, 28 und 31 in Wirkungsverbindung. Es bewirkt, daß gleichzeitig mit dem Schließen des Schalters 1 die Trennschalter 16 und 31 geschlossen werden und der Trennschalter

28 geöffnet wird. Nunmehr fließt über die Leitung 8 auch durch das Relais II Strom, so daß der Schalter 3 geschlossen und daher der Vorschub des Schweiß-

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drahtes in Gang gesetzt wird. Das geschieht also un- leitungen 8 und 35 befindet, verhindert, daß aus dem

verzüglich nach dem Einschalten des Schweißstromes. Kondensator 32 Strom nach dem Relais II und nach

Infolge des Schließens des Trennschalters 31 und des dem Kondensator 19 abfließt.

Öffnens des Trennschalters 28 wird der Kondensator Wenn die Spannung am Kondensator 32 so weit

24 durch die Umgehungsleitung 29 über den ohmschen 5 abgesunken ist, daß sie die Sperrspannung der Zener-

Widerstand 30 kurz geschlossen, so daß er sich entlädt. diode 23 nicht mehr überwindet, so daß durch die

Unabhängig hiervon wird bei geschlossenem Haupt- Steuerelektrode des Thyristors 22 kein Strom mehr

schalter 14 der Kondensator 32 über die Zweigleitung fließt, wird dieser geschlossen, sobald die pulsierende

33 aufgeladen, da der über die Gleichrichterdiode 34 Gleichspannung an dem Gleichrichter 12 wieder zu

zufließende Strom größer ist als der gleichzeitig über io Null wird. Infolgedessen fließt durch das Relais III

den ohmschen Widerstand 37 abfließende Strom. kein Strom mehr und wird der Schalter 1 geöffnet,

Wenn das Schweißgerät außer Betrieb genommen so daß der Schweißstrom verschwindet,

werden soll, wird der Hauptschalter 14 geöffnet. Der Kondensator 19 ist aber bis dahin noch nicht

Hierdurch wird sofort der bis dahin durch das entladen, so daß er immer noch Strom durch die

Relais II fließende Strom abgeschaltet, so daß der 15 Steuerelektrode des Thyristors 17 schickt. Das hört

Schalter 3 geöffnet und der Schweißdraht-Vorschub erst etwa nach 10 Sekunden auf, wenn der Konden-

stillgesetzt wird. sator 19 erschöpft ist. Erst dann sperrt der Thyristor

Der Schweißstrom wird aber zunächst noch auf- 17 die Zweigleitung 7, so daß das Relais I das Ventil 5 rechterhalten, damit der Schweißdraht etwa 10 bis schließt. Hierbei erfolgt das Schließen des Thyristors, 15 mm abbrennt. Das ist in F i g. 4 veranschaulicht. 20 sobald die pulsierende Gleichspannung an dem Gleich-In dieser ist mit 44 das Werkstück, mit 45 der Schweiß- richter 12 zu Null wird. Es ist sonach gewährleistet, draht, mit 46 die Schweißdraht-Führung und mit 47 daß der Schutzgasstrom erst nach Ablauf einer gedas diese umgebende Rohr für die Zuführung des wissen Zeit nach dem Verschwinden des Schweiß-Schutzgases bezeichnet. Während des Schweißens ragt stromes zu fließen aufhört. Hierdurch wird erreicht, der Schweißdraht 45 um das Maß α von 10 bis 15 mm 25 daß das Schweißbad so lange gegen die Atmosphäre aus dem Rohr 47 heraus. Dadurch, daß nach dem abgeschirmt bleibt, wie es zur Vermeidung einer un-Stillsetzen des Schweißdraht-Vorschubes der Schweiß- erwünschten Oxydation erforderlich ist.
strom weiterfließt, wird ein Abbrennen des Schweiß- Gleichzeitig mit dem Öffnen des Schalters 1 bewirkt drahtes 45 etwa um das Maß α bewirkt. das Relais III, daß die Trennschalter 16 und 31 ge-

Auch der Schutzgasstrom wird zunächst noch auf- 30 öffnet werden und der Trennschalter 28 geschlossen

rechterhalten. Denn nach dem Öffnen des Haupt- wird. Die Steuereinrichtung ist sonach mit der aus

schalters 14 fließt aus dem aufgeladenen Konden- F i g. 1 ersichtlichen Einstellung wieder bereit zu der

sator 19 über die Leitung 18 Strom durch die Steuer- beschriebenen Inbetriebnahme des Schweißgerätes,

elektrode des Thyristors 17, so daß dieser weiterhin F i g. 3 veranschaulicht, wie nach dem Einschalten

Strom durch das Relais I fließen läßt und daher das 35 des Hauptschalters 14 der Schweißstrom mit einer

Ventil 5 geöffnet bleibt. Verzögerung von etwa einer Sekunde eingeschaltet

Auch der Thyristor 22 bleibt zunächst gezündet. wird. Über der Zeit t ist die Spannung U₂₁ am Kon-Denn nach dem Öffnen des Hauptschalters 14 fließt densator 24 aufgetragen. Zunächst ist diese Spannung aus dem vorher aufgeladenen Kondensators 32 durch gleich Null, da der Kondensator 24 wie beschrieben die Leitungen 39, 35 über den einstellbaren ohmschen 40 während des vorhergehenden Betriebes des Schweiß-Widerstand 36 sowie über den ohmschen Widerstand gerätes entladen worden war. Da beim Außerbetrieb-26 und die Leitung 25 ein Strom durch die Steuer- nehmen des Schweißgerätes auch der Kondensator 32 elektrode des Thyristors 22. Das geschieht so lange, entladen wird, steht bei der Wieder-Inbetriebnabme wie die Spannung am Kondensator 32 groß genug ist, zunächst keine Spannung zum Zünden des Thyristors um die Sperrspannung der Zenerdiode 23 zu über- 45 22 zur Verfügung. F i g. 3 zeigt den Anstieg der Spanwinden. Infolgedessen bleibt der Schalter 1 noch ge- nung £7₂₄ am Kondensator 24 nach . Maßgabe der öffnet, so daß der Schweißstrom noch einige Zeit Aufladung dieses Kondensators, nachdem der Hauptfließt. Man hat es durch Einstellen des ohmschen schalter 14 geschlossen worden ist. Wie F i g. 3 ferner Widerstandes 36 in der Hand, diese Zeit so zu be- zeigt, erreicht die Spannung U_2i nach etwa einer messen, daß der Schweißdraht nach dem Abstellen 50 Sekunde die Sperrspannung U₂ der Zenerdiode 23, des Vorschubes um das gewünschte Maß α abgebrannt so daß nunmehr aus dem Kondensator 24 Strom wird. Eine Gleichrichterdiode 48, die sich in der Lei- über die Steuerelektrode des Thyristors 22 fließt und tung 25 zwischen den Anschlußpunkten für die Zweig- dieser geöffnet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für ein Gerät zur Lichtbogenschweißung unter Schutzgas mit je einem Relais zum Betätigen eines Absperrgliedes in der Schutzgaszuleitung (Relais I), eines Schalters für den Motor der Schweißdraht-Vorschubvorrichtung (Relais II) sowie eines Schalters zum Ein- und Ausschalten des Schweißstromes (Relais III), wobei die Relais einem gemeinsamen Hauptschalter zugeordnet und an eine Gleichstromquelle mit periodisch zu Null werdender Spannung anschließbar sind, und mit einem Schutzgas-Ausschaltverzögerungs-Kondensator sowie einem Schweißstrom-Ausschaltverzögerungs-Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (14), wie an sich bekannt, das Ein- und Ausschalten des Gerätes nur durch einmaliges Schließen und Öffnen bewirkt, daß der Schutzgas-Ausschaltverzögerungs-Kondensator (19) auf seiner positiven Seite mit der Steuerelektrode eines in Reihe mit dem Relais I liegenden Thyristor (17) verbunden ist, daß ferner ein Schweißstrom-Einschaltverzögerungs-Kondensator (24) über den Hauptschalter (14) an die Gleichstromquelle (12) angeschlossen und auf seiner positiven Seite einerseits über eine Zenerdiode (23) mit der Steuerelektrode eines in Reihe mit dem Relais III liegenden Thyristors (22) und andererseits über einen einstellbaren Widerstand (36) mit der positiven Seite des Schweißstrom-Ausschaltverzögerungs-Kondensators (32) verbunden ist, der parallel zu dem Schwei ßstrom - Einschaltverzögerungs - Kondensator (24) und in Reihe mit dem Hauptschalter (14) liegt, und daß das Relais III mit einem in Reihe mit dem Relais II liegenden Trennschalter (16) sowie mit einer dem Schweißstrom-Einschaltverzögerungs-Kondensator (24) zugeordneten Umschalteinrichtung (28,31) derart in Wirkungsverbindung steht, daß beim Einschalten des Schweißstromes der Trennschalter (16) geschlossen und durch die Umschalteinrichtung (28, 31) der Schweißstrom-Einschaltverzögerungs-Kondensator (24) kurzgeschlossen wird.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Relais I, II, III Freilaufdioden (41, 42 bzw. 43) geschaltet sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positive und die negative Seite des Schweißstrom-Ausschaltverzögerungs-Kondensators (32) über einen Widerstand (37) miteinander verbunden sind.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Schweißstrom - Ausschaltverzögerungs - Kondensator (32) und parallel zu dem zugehörigen einstellbaren Widerstand (36) eine Gleichrichterdiode (34) angeordnet ist.