DE1900856C

DE1900856C - Process for the automatic control of direct current arc welding of thin metal sheets

Info

Publication number: DE1900856C
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dipl.-Ing. 3001 Isernhagen; Schrieber Heinrich 2806 Leeste Klebl
Original assignee: Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover
Publication date: 1971-11-25

Description

Pie Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, wel- ren verlliuft nämlich parallel zur Abszisse und ditches zur automatischen Regelung der Gleichstrom- Lichtbogen-Kennlinien sind olle schwach ansteigend lichtbogenschweißung dünner, unter einem fest- ausgebildet. Es ergeben sich dementsprechend zwei ■■■-■ — --■ -- ■ - parallel verlaufende Kennlinien, was beiThe invention relates to a method which namely runs parallel to the abscissa and ditches for the automatic regulation of the direct current arc characteristics, olle are slightly increasing arc welding thinner, under one solid-formed. Accordingly, there are two ■■■ - ■ - - ■ - ■ - characteristic curves running in parallel, what at

stehenden Schweißkopf durchgezogener Bleche, insbesondere der Längsnahtschweißung rohrförmig gebogener Bleche, unter Schutzgas verwendet werden soll. Pie Schweißelektroden werden dabei aus einer Spannungsquelle über einen Transformator, ein den Schweißstrom einstellendes Stellglied uiid Gleichriehterelemente gespeist.standing welding head of drawn sheets, in particular the longitudinal seam welded tubularly curved Sheets to be used under protective gas. Pie welding electrodes are made from a Voltage source via a transformer, an actuator that adjusts the welding current and rectifier elements fed.

Durch die deutsche Patentschrift I 146 992 ist bereits ein Verfahren bekanntgeworden, bei welchem das Stellglied als gleichstromvormagnetisiertt: Drossel ausgebildet ist. Bei diesem bekannten VerfahrenBy the German patent I 146 992 is already a method has become known in which the actuator is pre-magnetized as direct current: throttle is trained. In this known method

nahezu , , .....nearly , , .....

einer geringen Spannungsabweichung eine erhebliche Abweichung des Schweißstromes mit sich bringt, wodurch dann entweder die Bleche bei zu hohem Schweißstrom durchgebrannt werden oder sich bei zu niedrigem Schweißslrom keine Schweißnahia small voltage deviation brings with it a considerable deviation in the welding current, whereby then either the sheets will be burned out if the welding current is too high, or if the welding current is too high too low welding current no weld seam

ίο bildet.ίο educates.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung des Schweißstroms anzu-The invention is based on the object of providing a method for regulating the welding current

von den bisherigen Verfahren erstmals eine Regelschaltung für die Gleichstromschweißung mittels des WIG-Verfahrens angegeben wird, d. h. also, daß der Schweißstrom-Istwert ständig gemessen wird unda control circuit for the first time from previous methods is specified for direct current welding using the TIG process, d. H. so that the The actual welding current value is measured continuously and

werden von dieser bekannten Anordnung nicht mit tri'aßt, so daß sich unter Umstände · Schweißnähte ergeben, die nicht voll durchgeschweißt sind und beiare not included in this known arrangement, so that under certain circumstances, weld seams result that are not fully welded and at

geben, welches auch beim Einsatz des WIG-Verfahrcns automatisch eine gleichbleibende einwandfreiegive, which also when using the TIG Verfahrcns automatically a consistent flawless

ist im Erregerstromkreis des Tachogenerators ein 15 Scitweißnaht im Werkstück gewährleistet. Piese Aufabgleichbarer Spannungsteiler zur Einstellung einir, gäbe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilwerkslolTabhüngigen Schweißstromgrundwertes vor- dertcn Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß gesehen und im Ankerstromkreis des Tachogenera- der Istwert des Schweißstromes zu einem zwischen lors liegt ein abgleichbarer Widerstand zur Einstel- Gleichrichterelementen und Elektroden angeordneten lung eines werksitickabhängigen Proportionalitäts- 20 Gleichstromwandler abgegriflen und in einem Regler laktors für die Neigung der Schweißstromkennlinir _:v.\\ dem von einem Tachogenerator gelieferten Soll Die Verstellung des Stellgliedes, d. h. in diesem Fall _Wert des Schweißstromes verglichen wird und daß «lie Änderung der Gleichstrotnvormagnctisicrung der das Stellglied von dem Regler bei einer Regelabwei-Drossel, wird also durch den Tachogenerator vor chung im Ausgleichssinn verstellt wird. Der Vorteil genommen, welcher mit der Abzugsvorrichtung des 33 eier Erfindung ist darin zu sehen, daß abweichend zu schweißenden Bleches oder mit diesem Blech ... .... . . . r»a welding seam in the workpiece is guaranteed in the excitation circuit of the tachometer generator. This adjustable voltage divider for adjustment would be achieved with a method of the basic welding current value depending on the initially described type according to the invention in that, seen and in the armature circuit of the tachogenerator, the actual value of the welding current is between an adjustable resistor for adjusting rectifier elements and electrodes disposed lung of a werksitickabhängigen proportionality abgegriflen 20 DC-DC converter and a controller laktors for the inclination of _{Schweißstromkennlinir.} ert v \\ the set supplied by a tachogenerator the adjustment of the actuator, ie in this case _W of the welding current is compared and that " The change in the DC voltage preview of the actuator from the controller in the case of a control deviation throttle is therefore adjusted in the compensation sense by the tachometer generator. The advantage taken with the pull-off device of the invention is to be seen in the fact that the sheet to be welded differently or with this sheet ... ..... . . r »

direkt gekuppelt ist. Der Schweißstrom wird also gesteuert, und zwar in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit welcher das Blech unter der.is directly coupled. The welding current is thus controlled, depending on the speed, with which the sheet metal under the.

Schweißkopf hindu. unbewegt wird. Schwankungen 30 .-nittels Störgrößenaufschaltung bei schon geringsten der Speisespannung sowie des El>»ktrodi:nabs"ancles Schwankungen das Stellglied beeinflußt, so daß alsoWelding head hindu. becomes motionless. Fluctuations 30.-by means of disturbance variable feed-in at even the smallest the supply voltage as well as the El> »ktrodi: nabs" ancles fluctuations influences the actuator, so that therefore

die Schweißstromstärke den jeweils gegebenen An Forderungen entspricht. Die Regelung kann schnell itcns vorgenommen werden, so daß sich Schwangroßei Beanspruchung dieser Nähte zum Bruch 35 klingen der Speisespannung, des Elektrodcnabstan führen. · _c]_cs oder auch Temperaturveränderungen bezüglichthe welding current strength corresponds to the given requirements. The regulation can be carried out quickly, so that pregnant women when these seams are stressed lead to a break in the supply voltage and the electrode spacing. · _C ] _cs or temperature changes with regard to

Die vorliegende l'.rfindiing bezieht sich ebenso wie
lias bekannte Verführen auf die Anwendung de"»
Schvicißverfahruns VVIG (Wolfram-Inert-Gas). bei
welchem eine feststehende, nicht abbrennende F-.Ick
trodc verwendet wird und die zweite Elektrode durch
das Werkstück gebildet wird. Im Gegensat/ zu diesem WIG-Vcrfahren steht das MIG-Verfahren (Metill-lnert-(ias). welches beispielsweise durch die dtuti.clie Patentschrift ¹Jl)I ()'»4 und die bckaiinlgcmnchU-deutsche Patentanmeldung G 657 bekanntgeworden
ist und bei welchem eine abbrennende Flckirod?
verwendet wird. F^:tir das MIG-Verfahren v.ird ein
Sehweißgleichrichter mit einer Kennlinie bcniili··*
welche durch eine konstante Spannung geprägt ist
Der Abstand der Spit/c der Elektrode /um Sihweiß
piinkl ist dabei ein Maß für die Lichtboeerispnnnimg.
W JcIh üI« U.'gelgröße für den Vorschub clor Flek-Irodc, beispielsweise mittels einest hkt'omoto s nach
tier deutschen Patentschrift *M)I O¹M. hcr.inpivotien 55
wird. Der SchweiUstrnm ist bei dem MIG-Verfahren
völlig uninteressant, da hier bei schwankender Stromsiärke durch mehr «der weniger schnelles Abbrennen der Elektrode ein automatischer Ausgleich stattfindet, tier sich in einer mehr oder weniger starken θο SchweiBslronu·* werden verglichen und einandu Schwcißrminc der Niihl auswirkt. überlagert und nuf den Regler 7 gegeben. Dieser The present l'.rfindiing relates as well as
lias well-known seduction on the application de "»
Schvicißverfahruns VVIG (tungsten inert gas). at
which a fixed, non-burning F-.Ick
trodc is used and the second electrode through
the workpiece is formed. In contrast to this TIG process, there is the MIG process (Metill-lnert- (ias). Which has become known, for example, through the German patent specification ¹ Jl) I () '' 4 and the German patent application G 657
is and with which a burning Flckirod?
is used. Q ^: The MIG process will be implemented
Vision rectifier with a characteristic curve bcniili ·· *
which is characterized by a constant tension
The distance of the tip / c of the electrode / around Sihweiß
piinkl is a measure for the Lichtboeerispnnnimg.
What is the size of the gel for the feed clor Flek-Irodc, for example by means of a hkt'omoto s
tier German patent * M) IO ¹ M. hcr.inpivotien 55
will. The welding line is in the MIG process
Completely uninteresting, since here with fluctuating current levels an automatic compensation takes place due to more or less rapid burn-off of the electrode. superimposed and given to controller 7. This

Du» von dem geschilderten MlO-Vcrfahrcn her Regler greift in die Vormagnetisierung der Transdukbvknnnle Regeln der Spannung eines SchwciBßleieh- torkerne J ein und bei einer Abweichung zwischen r'chlcr* liiUt sich nun nn sich auch au Γ uns der I rfln- Istwert und Soliwert wird diese Vormagnetisierung dung zugrunde liegende WIO-Verfahren übertragen, 65 über den Regler 7 verstellt. Der Regler 7 erhalt seine ist dann jvdiwh Für Bleche und insbesondere für Energieversorgung über den Transformator I. Das dünne Bleche absolut nicht geeignet. Die Kennlinie Potentiometer 9 ist vorgesehen, um unterschiedliche i Hchweillgk-whridtwrs nach dem MIO-VerFah- Sollwerte für den Schweißstrom einstellen zu können.The controller, based on the M10 process described, intervenes in the premagnetization of the transducers The I rfln actual value and the target value becomes this premagnetization Transfer the underlying WIO process, 65 adjusted via the controller 7. The controller 7 receives its is then jvdiwh For sheet metal and especially for power supply via the transformer I. That thin sheets absolutely not suitable. The characteristic curve potentiometer 9 is provided to different i Hchweillgk-whridtwrs to be able to set target values for the welding current according to the MIO process.

des Schweißstromes nicht bemerkbar machen, sondern die Schweißstromstärke immer den Wert erhalt. welcher zur Durchscbwcißung der Schweißnaht jeweils erforderlich istof the welding current not noticeable, but the welding current strength always maintains the value. which is used to seal the weld seam is required

An Hand der in den Zeichnungen dargestellten Schaltbilder wird das Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutert.The method according to the invention is illustrated using the circuit diagrams shown in the drawings explained in more detail.

Die Fig. I und 2 zeigen zwei Schaltbilder, beiFigs. I and 2 show two circuit diagrams, at

welchen ili«: Stellglieder unterschiedlich ausgebildet sind.which ili «: actuators trained differently are.

Mit I ist die Spciscspannungsqueiic bezeichnet, bei welcher es sich beispielsweise um das 50-H/-Wechselstromnetz handeln kann. An die Spannunpsquclle I ist der Transformator 2 angeschlossen und diener ist sckundärseilig mit dem Transduktor 3 eng verbunden. Zwischen den mit ( ) und (—) bezeichneten Elektroden 4 des Schweißkopfcs und dem Transduktor 3 ist ein Gleichstromwandler 5 angeschlossen, an welchem sckiindärscilig ein dem Istwert des Schweißstrumes entsprechender Strom abgeg^rificn »verden kann. Mit 6 ist ein Tachogenerator bezeichnet, wel eher einen Strom liefert, der dem Sollwert des Schweißstroitics entspricht. Sollwert und Istwert de» I denotes the Spciscspannungsqueiic, which can be, for example, the 50 H / AC network. The transformer 2 is connected to the voltage source I and it is closely connected to the transducer 3 by secondary cables. Between by () and (-) designated electrodes 4 of the Schweißkopfcs and the transducer 3 is connected a DC-DC converter 5, to which a sckiindärscilig the actual value can Verden Schweißstrumes the corresponding current abgeg ificn ^r ". With a tachometer generator is referred to, wel rather supplies a current that corresponds to the target value of the welding stroitics. Setpoint and actual value de »

i 900i 900

Die Wirkungsweise des Verfahrens noch tier Erfindung gemliß tier Schaltung nach Fig. I ist folgende:The mode of action of the method is still based on the invention according to the circuit of Fig. I is the following:

Beim Einschalten des Schweißgleich richten erholt #er Transduktor 3 eine bestimmte Vonnugneiisielung, welche ihm von dem Regler 7 vorgegeben wird, ptese Vormagnetisierung ist entsprechend den Materialdaten des zu schweißenden Blechs, beispielsweise durch Einstellung bzw. Verschiebung des Potentiometers 9, vorgegeben worden. Sollte, sich nun während des Betriebes der Abstund der Schweißeleklro- in ilen durch irgendeinen nicht vorhergesehenen Umitund vergrößern, so wird eine höhere Spannung fcenötigt. Der Schweißstrom fällt kurzzeitig, und durch die dabei auftretende Differenz von Istwert und Sollwert des Stromes erhält der Regler 7 ein.: solche Information, daß die Vormagnetisierung des Traust) uktors 3 verändert wird und dementsprechend «in wieder erhöhter Strom zwischen den Elektroden 4 fließen kann. Desgleichen können Spannungsschwankungen der Speisespannungsquelle 1 auf diese Weise ao ausgeglichen werden, da hiermit sofort Stromschwankungen des Schweißstromes verbund.π sind und diese Schwankungen über den Regler durch Änderung der Vormagnetisierung des Transduktors 3 ausgeglichen werden. Auch temperaturbedingte Ande- as rungcn der Verhältnisse innerhalb der Schaltung, weiche auf den Strom Einfluß nehmen könnten, werden durch die Schaltungsanordnung nach der Erfindung schnellstens ausgeglichen. Es ist so^.it durch die Schaltungsanordnung nach der Erfindung sichergestellt, daß der Schweißstrom für die Elektroden 4 »tändig den zum Schweißen einer voll durchgench*eillten Naht erforderlichen Wert besitzt.When turning on the welding align, recovered #er transducer 3 has a certain certification, which is given to it by the controller 7, ptese premagnetization is according to the material data of the sheet to be welded, for example by setting or moving the potentiometer 9, has been specified. Should, now during the operation, the stand-off of the welding electronics ilen by some unforeseen umitund increase, a higher voltage is required. The welding current drops briefly, and Due to the difference between the actual value and the setpoint value of the current, controller 7 receives: such information that the premagnetization of the Traust) actuator 3 is changed and accordingly «In again increased current between the electrodes 4 can flow. Likewise, voltage fluctuations of the supply voltage source 1 can ao in this way be compensated, as this immediately causes current fluctuations of the welding current verbund.π are and these fluctuations via the controller by changing the premagnetization of the transductor 3 can be compensated. Also temperature-related other as changes to the conditions within the circuit which could influence the current compensated as quickly as possible by the circuit arrangement according to the invention. It's so ^ .it through the circuit arrangement according to the invention ensures that the welding current for the electrodes 4 “Always the one that is fully machined for welding Seam has the required value.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet ">ich gegenüber dem nach Fig. 1 lediglich durch die Wahl de:· Stellgliedes. Während bei F i g. 1 ein Transduktor vorgesehen i«t, wird dieser bei Fig. 2 durch einen Thyristor ersetzt. In ucr Zeichnung ist schematise! nur ein einziger Thyristor 10 eingezeichnet, der selbstverständlich in der Pra\i% durch eint komplette Schallung /u ersetzen wäre. Für die Erfindung ist jedoch nur die Funktion eines solchen Thy ristors erheblich, so daß die vereinfachte Darstellung gewiihli wurde. Die Wirkungsweise der Schaltung nach I i g. 2 ist prinzipiell die gleiche wie die der S<-li :!ttmg nach Fig. I, jedoch ergeben sich durch den I insut/ des elektronischen Elements »Thyristor« bezüglich der Regels"hnelligkeit Verbesserungen, da ein solches Element kürzere Ausregelzeiten besitzt als ein Transduktor. D»:r Thyristor wird bekanntlich bei jedem Nulldiirchgang der Spannung wieder stromumlurchlüssig und muß dann jeweils wieder gc/ündct werden. Diese Zündung wird durch den Regler 7 vorgenommen, der nun den Zeitpunkt der Zündung des Thyristors 10 je nach den Erfordernis- »en früher oder später legt, so daß dementsprechend mehr oder weniger Strom an die Schweißelektroden 4 gelang!;,The embodiment according to FIG. 2 only differs from that according to FIG the choice of: · actuator. While at F i g. 1 a transducer is provided, this is shown in FIG replaced by a thyristor. In ucr drawing is schematize! only a single thyristor 10 is shown, which of course unites in the pra \ i% would replace complete schallung / u. For the invention, however, is only the function of such a Thy ristors considerably, so that the simplified representation was chosen. How the circuit works according to I i g. 2 is basically the same as that of the S <-li:! Ttmg according to Fig. I, but result from the I insut / of the electronic element »thyristor« regarding the rule "brightness improvements, there such an element has shorter settling times than a transducer. The thyristor is known to be every time the voltage is zero Stromumlurchlüssig and must then be gc / ündct again. This ignition is carried out by the Controller 7 made, which now determines the time of ignition of the thyristor 10 depending on the requirement »En sets earlier or later, so that correspondingly more or less current to the welding electrodes 4 succeeded!;,

Die Schaltungen nach der Erfindung haben gegenüberandere, Schallungen noch den Vorlei, d.U.» S Anfahren keine besonderen Kunstschaum^·!, X imSSSg «Kd. Durch Uan langsamen .Soll we anstieg beim Start kann ein genau definierter Schweißbeginn und ein weicher Schwe.ßstrome.nsat, cttciclit wcrclcoThe circuits according to the invention have compared to other, Schallungen nor the Vorlei, d.U. " S starting no special synthetic foam ^!! X imSSSg «Kd. By Uan slow .Soll We increase at the start can be a precisely defined start of welding and a soft welding current. cttciclit wcrclco

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung tier Krfindung wird der Speisetransformator 2 als Stelltransformator ausgebildet. Derartige Trnnsrornuiu. rcn haben den Vorteil, daß sie auf rasche sekundurtiriiifie Stromänderungen »weich« reagieren, diese! ben also bezüglich der Schaltung unwirksam machen Insbesondere beim Einsatz des Thyristors 10 treten nun solche schlagartigen Stromeinsätze auf, so da« sich hier der Transformator als Streutronsformaioi günstig einsetzen läßt.According to an advantageous further development of animal Krfindung the supply transformer 2 is configured as a variable transformer. Such trnnsrornuiu. They have the advantage that they react "softly" to rapid secondary current changes, these! This makes it ineffective with regard to the circuit, particularly when the thyristor 10 is used, so that sudden current inserts occur, so that the transformer can be used favorably as a scattering waveform.

Der Regler 7, welcher auch als Regelversturkei bezeichnet sein kann, wird zweckmäßig als Tran sistorverstärker mit großer Verstärkung aufgeben Dieser Verstärker sollte so ^.-schallet sein, daß e. Proportional-integralverhalten btAinnmt.The controller 7, which is also called Regelversturkei can be referred to, is expediently given up as a Tran sistor amplifier with a large gain This amplifier should be so ^ .- sound that e. Proportional-integral behavior btAinnmt.

Claims

Patent claims:

1. Procedure for automatic control of direct current arc welding; thinner, under a fixed welding head of drawn sheets, in particular the longitudinal seam welding ßung tubular bent sheets, under inert gas, in which the welding electrodes from a Voltage source for a transformer, an actuator that adjusts the welding current and Rectifier elements are fed, thereby marked that the actual value of the Welding current to a between the rectifier elements and electrodes (4) arranged DC converter (S) tapped and in a controller (7) with that of a tachometer generator (6) supplied setpoint value of the welding current is compared and that the actuator of the controller (7) is adjusted in the event of a control deviation in the compensation sense.

2. The method according to claim I, characterized in that that a transducer is used as an actuator

3. The method according to claim 1, characterized in that that a thyristor (10) is used as the actuator.

4. The method according to any one of claims I to 3, characterized in that as a transformer (2) a leakage transformer is used.

5. The method according to any one of claims I to 4, characterized in that the controller (7) a transistor amplifier with proportional-integral behavior is used.

1 sheet of drawings