DE1790205A1 - Verfahren zur Steuerung der elektrischen Arbeit bei Rohrschweissmaschinen unter Beruecksichtigung des Stauchdruckes - Google Patents

Description

• Verfahren zur Steuerung: der elektrischen Arbeit bei Rohrschweißmaschinen unter. Berücksichtigung des Stauchdruckes. Das Verfahren betrifft eine Methode zur gezielten Verabreichung elektrischer Arbeit an Rohrschweißmaschinen, die nach dem Widerstandsstumpfschweißverfa.hren arbeiten.
• Geschweißte Rohre werden schon seit Ianger Zeit hergestellt. Dabei wird in der Regel ein Blechband in ler Schweißmaschine zu einem Rohr verformt und un-;nLttelbar an der zu verschweißenden Stelle mit Elektroden kontaktiert,, so daß zufolge der angelegten elektrischen Spannung ein Strom zu fließen beginnt, der z: T. auch durch die zu verschweißende Zone fließt.
• Die Tatsache, daß nur ein Teil des gesamten,dem Rohr zufLießenden Stromes zur Erwärmung der Schweißnaht ausgenutzt wird, wurde bisher zwar erkannt, aber nicht in gebührendem Umfang gewürdigt. Während unter dem LLrifluß des Stauchrollendruckes die Bandkanten einen stets neuen Stromübergang ermöglichen, dem Schwet2strom also laufend ein anderer Ubergangswidersta.rid präsentiert wird, steht dem Fehl- oder Rückenstrom ein relativ gleichbleibender Widerstand zur Verfügung. Als Rückenstrom ist jener Stromanteil des Geäamtstromes zu betrachten, der eben nicht unmittetbar zur Erwärmung der Schweißzone beiträgt. Eine Konta.@-tierung,die in der Ideise erfolgt, däi3 die raclfbrmigen Kupfereleictroden sehr nahe an der herzi.iStel_tenden Naht liegen, verhindert nicht, daß ein sehr groi3er Teil des Gesamtstromes über die an sich sehr kühle und gut leitende sogenannte Rückenzone f 1 Lei3t. Unterstützt wird dieser Vorgang noch dadur(@'ri, (laß die Schweißnaht auf einer Länge von ein.i-;eri Z@:ritimetern sehr heiß ist und demzufolge dem eleh-Strom einen sehr viel größeren Widerstand an-CD als die kalte 1lohr-Riiclc reite. Der sehr stark wechselnde Gbergangswiderstand zwischen den Bandkanten bewirkt zu allem (lberfluß noch einen unterschiedlichen "tromfluß durch die Schweißzone. Nicht zuletzt hat rauch der ?ruck der Stauchrollen noch einen rewissen Einfluß auf die Höhe der entstehenden Temperatur.
• Der Stauchdruck ist insofern. stetigen Schwanr:ungen unterworfen, als sich die i ic:ke und Breite des zu verschweißenden Bandes ändert. I.ie Temperatur Aer Schweißzone sinkt insbesondere denn, wenn sich -der Stauchdruck vergrößert. Diese Tatsache erklärt sich einmal dadurch, däi3 bei wachsender Banddicke und -breite der Druck gerade dann ansteigt,. wenn bei " gleichbleibendem Strom ein r@')3eres Volumen zur Erhitzung ansteht, - und ferner durch len IT:estand, daß gerade durch den gestiegener Druck - auch bei angenommen gleichbleibender i@ancl;lic.-:e - ein I;rö Jeres Volumen an dem Erwär#nunrpspr@-1.ze";s teilnirr.mt, was bei konstanter Energiezufuhr zu niedrigeren T emp.erat:zren führt als beim Vorliegen geringeren '3tauchdruiikes. Dadurch, daß bei Dimensionsveränderungen Druckunterschiede auftreten, ergeben sich aus> zwei Gründen Temperaturunterschiede, wobei der erste Anlaß züx einer Temperaturänderungenoch ein weiteres Phänomen zur Folge hat, wodurch zwangsä:ii'irr Gesamttemperaturschwankungen hervorgerufen werden, welche durch ein einzelnes Phänomen nie hätten hervorgerufen werden rLönnen. Gerade der unterstützende Zusammenhang zwischen ?j-imensionsänderungen und 1)rucr@_-änderungen einerseits und den hrucrtänderungen und Temperaturänderungen andererseits gestaltet die Enr; -wicklung der Temperatur in der Schwei".4naht zu einem heute offenbar noch nicht t"r)nnret greifbaren r'aktor. Da die den Steuerungen von @hweihr:aschinen eigenen Meß- und Regeleinrichtungen in ;,e i nc:r Wise dazu ausgelegt sind, etwa die ',Y'irkunrr von Strom- und Druckschwankungen auszugleichen, erde i.sen sich sehr häufig schon sehr kleine Änderungen des Stromes und des Druckes als Ursache für ernste :-t@irungen. Die heute üblicherweise benutzten :'L@rtwgif3tnaschinen können insbesondere das Abgleiten der :-',ibril(ationsdaten Strom und Druck in Gebiete, die neide haltbare Schweis-3ung mehr garant fieren, nicht verhindern, weswegen hetzte ja konsequ.enterwiese jede Ichweiih;vaschine der subjeK-tiven dberwachung je eines scgenarinten i'Iaschinenfiihrers anvertraut wird. Um von den geschilderten @._:feln:rr@ni-er at%hän;i.r zu sein, uni um insf:c eine Über lange .`;ei.t :ronstantechwFi el@i.@rätal@ zu gewährleisten, wird erfindungs,Fe:näider "@:hwe: itr@@;r und der ".ta,z^ildrur.k permanent @-2e:ne:en ur-1 eine geeignete @eel.einrichtun@@, ?afür .4.rc-.e g,@tregen, da13 zu jc.-ata"treten--ieti :,aat:llcr@ae', in gewissen Grenzen jeweils der "passende" Scliwei!3stroir, geliefert wird. ljrrerfolgt die :4lessung des ;3c:liwei.!-#stronies erfi.ndungsgemä2 in der Weise, da;. mi- Hilfe von Halbleitern das Magnetfeld :r,s Gesamtstromes und das Magnetfeld des sogenannten Rückenstromes gemessen wird und durch Differenzbi!.ung ein siert ermittelt wir:, der für den reinenclit:@eist:rat rel:rä-entativ ist. Dieser für den reinen :@chc@Tei.ßstro:r repräsentative Wert wird permanent ,zu einem mit Hilfe v^n i)ehnungs-I::e?streifen ermittelten Druckwer t in Re #:#tion #esetzt und aus dem Drac"-ütr@irl-Verriältnis geschlossen, ob der gerade feen::-c Stronausreicht oder rii wht. Ilie vom Quotienten Druck/Strom abhängende lLegelspanrung wird je@joch erl'inri@.nsge@nä@3 nicht; unmittelbar zur pro:: ortiöna@ en Regelung herangezogen, da hierdurch eine pendelnde RegeltewE,-ung eingeleitet, würde; vielmehr wird eire .3tro:r-Regelung nach oben oder unten erst eingP.ei tot,. wenn der Quotient einen bestimmten einstellbaren Wert anKenommen hat, wodurch erst ab- einem zewissen r,Tii'Jverhäl.tnis von Strom und Druck die Nachregelung des .'trö:res einsetzt. Sie von edier Brückenan:)rdnüng abgegebene f:e,ei spannurig wir i erfindungsgnT@.x sogenannten Grenzwertgebern ( chm.tt-Trigger) zugeführt, die ihrerseits nach dem Ansprechen eine 'E.ste Regelspannung für eine tromregel.ung nach oben oder unten einschalten, wodurch der Recelvergang sc, schnell-' wie möglich durchgeführt wird. -Die Regelung setzt in dem Augenblick aus, -in :welche:: der Grenzwertgeber (Trigger) abschaltet. Nur. weisen alle Trigger eine gewisse Hysterese auf, so da,.- die Regelung *:e-iter in der Entgegengesetzten Richtung arbeitet, als es dem auslösenden c#tro:n/I)ruck-Quotienten entspricht. Durch dieses Verfahren kann erreicht werden, dat3 bei geeigneter Wahl der Hy sterese der Grenzwerte eher (Trigger) immer soweit nachgeregelt wird, daß es iem optimalen Quotienten 1)ruc.K,'Strom entspricht. Damit nun jedoch keine allzu groben Regelvorgänge eingeleitet werden, wird beim Auftreten zu großer Brückenspannungen ein weiterer Grenzwertgeber eingeschaltet, welcher eine Alarmanlage auslöst, die zugleich die Stromzufuhr unterbricht:

Claims (4)

1. Patentansprüche 1) Verfahren zum Widerstandsstumpfschweißen von Rohren mit Hilfe von Gleich- oder Wechselstrom und Kondu:ktiver Stromzuführung, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der der Schweißzone des Robres zufließende Strom durch die Messung des Gesamtstromes und Rückenstromes ermittelt wird, wobei gleichzeitig eine Druckmessung erfolgt, welche den Stauchdruck berücksichtigt und wobei eine elektrische Summenbildung oder Quotientenbildung der elektrischen Werte für Schweißstrom und Stauchdruck in der Weise erfolgt, daß entweder die geometrische Summe von Druck und Strom oder aber der Quotient von Druck und Strom gebildet wird, wobei die so gewonnene Größe zur Nachregelung des elektrischen Stromes herangezogen wird, sobald die genannte Summe oder der Quotient einstellbare Werte über- öder unterschreitet.
2. 2) Verfahren nach Anspruch. 1), d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Messung des Gesamtstromes und des Rückenstromes normale magnetische feldmei3sonden mit ferritischen Kernen oder aber Halbleiter herangezogen werden, wobei die Rückenstrommessung durch Messung des Magnetfeldes an vier der S(;hweißtone gegenüberliegenden Stelle des Rohres erfolgt.
3. 3) Verfahren nach-Anspruch 1) und 2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der das Verhältnis Druck/Strom kennzeichnende elektrische Wert vorzugsweise aus einer Meßbrücke gewonnen wird.
4. 4) Verfahren nach Anspruch 1) und 3), d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß de Regeikröße, welche einer Brücke entnommen wird, Grenzwertgebern (Schmitt-Triggern) zugeführt wird, die ihrerseits den Regelvorgang nach oben oder unten erst ab einem bestimmten willkürlich feststellbaren Wert einzuleiten gestatten.