DE1946691C3

DE1946691C3 - Vorrichtung zum Regem der Elektroden-Vorschubgeschwindigkeit bei Lichtbogen-Kurzschlußschweißeinrichtungen

Info

Publication number: DE1946691C3
Application number: DE1946691A
Authority: DE
Inventors: H Goto; M Kiyohara
Original assignee: Osaka Transformer Co Ltd
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1968-09-16
Filing date: 1969-09-15
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE1946691B2; DE1946691A1; SE374291B; FR2018191A1; GB1276350A; US3731049A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung laut Oberbegriff des Hauptanspruchs. Vorrichtungen dieser Art sind bekannt (US-Patentschriften 30 54 884, 09 121 und 32 50 894).

Bei Lichtbogen-Kurzschlußschweißeinrichtungen dieser Art besieht ein Problem darin, den Elektrodendraht sehr exakt proportional zur Lichtbogenbrenndau- er zuzuführen, um eine gleichmäßige Schweißung zu erreichen. Bei den bekannten Vorrichtungen werden bisher hierzu einfache Drehmotoren verwendet, die jedoch nicht exakt gesteuert werden können, vor allem wegen des immer vorhandenen geringen Nachlaufens nach dem Abschalten infolge der Massenträgheit des Ankers. Auch die Ansprechempfindlichkeit solcher üblicher Elektromotoren ist relativ gering. Die ungenaue Steuerung wird auch noch dadurch beeinträchtigt daß der bisher zum Steuern des Elektromotors verwendete Relaisschalter, der in Abhängigkeit von der im Abtastkreis erzeugten Impulsspannung gesteuert ist, eine relativ große Trägheit besitzt und auch keinen festen Schaltzeitpunkt hat Die bekannten Vorrichtungen begrenzen auch die verwendbare Schaltfrequenz.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Regelvorrichtung für den Elektrodenvorschub solcher Uchtbogen-Kurzschlußschweißeinrichtungen zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet und eine exakte und genaue Steuerung des Elektrodenvorschubs ermöglicht

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung ermöglicht eine sehr exakte Steuerung des Elektrodenvorschubes, da der vorgesehene Impulsmotor exakt definierte Vorschubbewegungen gewährleistet und dieser Impulsmotor außerdem stich noch über exakte Rechteckimpulse aus einem gesonderten Impulsgenerator angesteuert ist Mit einem erfindungsgemäßen Impulsmotor können Ansprechgeschwindigkeiten in der Größenordnung von ¹ /eooo Sekunden erzielt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

Die dargestellte Vorrichtung zum Regeln der Elektroden-Vorschubgeschwindigkeit bei Lichtbogen-Kurzschlußschweißeinrichtungen umfaßt ein Werkstück 2 und eine Schweißelektrode 1, die durch eine Elektrodenvorschubvorrichtung 6 mit einem Elektrodenvorschubmotor 6a vorgeschoben wird. Die Schweißenergie wird einer Schweißenergisquelle 5 entnommen, die eine im wesentlichen konstante Spannung liefert; ' ferner umfaßt die Anordnung eine Schaltung 9, die dazu dient, die Phasen am Beginn und am Ende der Kurzschlußzeit oder der Lichtbogenbrennzeit zu ermitteln; diese Schaltung ist mit dem vorstehend beschriebenen Stromkreis parallelgeschaltet. Zusätzlich zu der Schaltung 9 ist eine Schaltvorrichtung vorgesehen, die geöffnet und geschlossen werden kann und durch die ermittelten Phasen betätigt wird; weiterhin ist eine Vergleichsschaltung 10 vorgesehen, die ein bestimmtes Ausgangssignal erzeugt. Während der begrenzten Zeitspanne, während welcher die Schaltvorrichtung geschlossen ist, wird ein bestimmtes festes Ausgangssignal der Schweißenergiequelle einer Motorsteuerschaltung 11 über die das Ausgangssignal erzeugende Vergleichsschaltung zugeführt, und durch das Ausgangssignal, das einer Regelung unterzogen wurde, wird der Elektrodenvorschubmotor 6a entsprechend dem Kurzschlußzeitverhältnis oder der Lichtbogenbrenndauer betätigt. Als EleklfödeflVöfschübmötör 6a wird ein handelsüblicher Impulsmotor verwendet, dessen Leistung 0,04 bis 034 kW beträgt, wobei die höchste Frequenz der Nachführimpulse 6000 bis 8000 Impulsen je Sekunde entspricht.

Die zwischen der Schweißelektrode 1 und dem Werkstück 2 angeschlossene Phasendetektorschaltung 9 umfaßt erstens eine Reihenschaltung mit einem Widerstand R I, der mit der Schweißelektrode sowie

mit einer Zenerdiode ZD 2 verbunden ist, und zweitens eine Zenerdiode ZD1, die zwischen dem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R 1 und der Zenerdiode ZD 2 einerseits und dem Werkstück 2, d. h. dem Grundmetall, angeschlossen ist Es sei bemerkt, daß die Zenerspannung der Zenerdiode ZD1 so gewühlt ist, daß sie höher ist als die Zenerspannung der Zenerdiode ZD 2 und außerdem niedriger als die Lichtbogenspannung während der Lichtbogenbrennzeit; die Zenerspannung der Zenerdiode ZD 2 ist dagegen höher als die Spannung zwischen der Schweißelektrode und dem Werkstück, wenn zwischen den Teilen ein Kurzschluß besteht. Somit ermöglicht es diese Detektorschaltung, das Ende und den Beginn des Kurzschlusses bei einem Lichtbogenschweiß Vorgang, d.h. den Zeitpunkt der Zündung des Lichtbogens und den Zeitpunkt seines Erlöschens, zu ermitteln; aus den Spannungen, die zwischen der Schweißelektrode und dem Werkstück während der Schweißperiode auftreten, ergibt sich die Spannung, die gleich dem Unterschied zwischen der Zenerspannung der Diode ZD1 und derjenigen der Diode ZD 2 ist, und auf diese Weise erhält man ein Ausgangssignal in Gestalt einer gut ausgeprägten Rechteckwellenform.

Bei der an die Detektorschaltung 9 angeschlossenen Vergleichsschaltung 10 sind zwei Widerstände R 2 und R 3 zwischen der Kathode der Zenerdiode ZD 2 und dem Werkstück hintereinandergeschaltet, und die Klemmen des Widerstandes R 3 sind mit der Basis bzw. dem Emitter eines Transistors Tr verbunden. Der Emitter dieses Transistors ist an eine Klemme eines Impulsgenerators PC angeschlossen, dessen anders Klemme mit dem Kollektor des Transistors Tr verbunden ist, der die Ausgangsklemme der Vergleichsschaltung 10 bildet, an die die Schaltung 11 zum Steuern des Elektrodenvorschubmotors 6a angeschlossen ist js Bei dem Impulsgenerator PG handelt es sich um einen Impulsgenerator bekannter Art, dessen Impulsfrequenz im Bereich von 10 bis 8000 Impulsen je Sekunde variiert werden k*nn. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 10 wird als Eingangssignal der Motorsteuerschaltung 11 zugeführt, deren Ausgangssignal dem Impulsmotor 6a zugeführt werden kann.

Die Schaltung ermöglicht es, den Lichtbogenzündzeitpunkt und den Lichtbogenlöschzeitpunkt während der Lichtbogenbrennzeit mit Hilfe der Detektorschal tung 9 zu ermitteln, und nur während dieser Zeitspanne wird eine Spannung einer bestimmten Größe mit einer gut ausgeprägten Wellenform erzeugt Da die Ausgangsspannung während der Kurzschlußzeit auf Null zurückgeht, wird der Transistor Tr nur leitfähig, während das Ausgangssignal in Form einer Rechteckwelle erscheint; sobald die Ausgangsspannung gleich Null wird, wird der Transistor Tr dagegen abgeschaltet. Der Impulsgenerator PG erzeugt ständig Impulse mit einer vorher eingestellten Frequenz. Wenn der Transistor Tr leitfähig ist, d. h. während der Brenndauer des Lichtbogens, werden die Impulse des Generators PG der Motorsteuerschaltung 11 zugeführt und daher läuft der Impulsmotor 6a mit einer Drehzahl, die direkt proportional zur Frequenz der durch den Generator PG erzeugten Impulse ist so daß tii» Schweißelektrode entsprechend vorgeschoben wird. Wehrend der Kurzschlußzeit wird der Impulsmotor 6a dagegen nicht durch die Steuerschaltung 11 betätigt so daß er im Stillstand verbleibt

Der Impulsmotor ist so ausgebildet daß er bei der Zufuhr eines Impulses einen Drehungsschritt ausführt, der gewöhnlich einem Betrag von 1,5 bis 2,25° entspricht, und er führt im Gegensatz zu gewöhnlichen Elektromotoren keine überschüssige Bewegung aus, die auf die Massenträgheit zurückzuführen ist; außerdem ermöglicht es der Impulsmotor, eine hervorragende Ansprechgeschwindigkeit in der Größenordnung von ¹ /eooo Sekunden zu erzielen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht die Elektrodenvorschubgeschwindigkeit damit unmittelbar dem Kurzschlußzeitverhältnis, d. h. wenn dieses zunimmt, wird die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend verringert und es ist damit nicht zu befürchten, daß die Schweißelektrode zu tief in das Schmelzbad eintaucht Der Schweißvorgang kann damit sehr gleichmäßig und einwandfrei ablaufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Regeln der Elektroden-Vorschubgeschwindigkeit bei Lichibogen-KurzschlußschweiBeinrichtungen mit einem am Arbeitsspalt angeschalteten Abtastkreis, durch den eine Impulsspannung mit einem dem Verhältnis zwischen Kurzschlußdauer und Lichtbogenbrenndauer entsprechenden Tastverhältnis erzeugt wird, mit welcher ein Elektrodenvorschubmotor gesteuert ist, in dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrodenvorschubmotor ein Impulsmotor (6a) verwendet ist, dem Schaltimpulse eines Impulsgenerators (PG) über einen von der im Abtastkreis (9) erzeugten Impulsspannung gesteuerten elektronischen Schalter (Tr) jeweils während der Lichtbogenbrenndauer zugeführt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. <daß der Impulsgenerator (PG) die Elektrode (1) über eine Antriebsrolle (6) mit Drehschritten von 1,5° bis £25° pro zugeführtem Schaltimpuls vorschiebt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltimpulsfrequenz des Impulsgenerators (PG) zwischen 10 und 8000 Impulsen pro Sekunde einsteilbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkreis 9 eine in Reihe mit einem Widerstand (R\) parallel zum Arbeitsspalt (1, 2) geschaltete erste Zenerdiode (ZD 1) und eine mit dem VerbindiKigspunkt zwischen diesem Widerstand (R 1) und dieser ersten Zenerdiode (ZD 1) verbundene zweite Zenerdiode (ZDt₁ umfaßt, die mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters (Tr) & verbunden ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerspannung der ersten Zenerdiode (ZDi) größer als die Zenerspannung der zweiten Zenerdiode (ZD 2), jedoch kleiner als *« die während der Lichtbogenbrenndauer herrschende Arbeitsspaltspannung, und die Zenerspannung der zweiten Zenerdiode (ZD 2) größer als die während der Kurzschlußdauer herrschende Arbeitsspaltspannung gewählt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter zwei zwischen den beiden Zenerdioden (ZD 1, ZD 2) des Abtastkreises geschaltete Widerstände (R 2, R 3) und einen mit seiner Basis mit dem Verbindungs- so punkt zwischen diesen beiden Widerständen verbundenen Transistor (Tr) umfaßt, dessen Emitter-Kollektor-Strecke zwischen Impulsgenerator (PG) und Impulsmotor (Ba)geschaltet ist.

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