DE1964245B2 - Einrichtung zum lichtbogenschweissen mit konstantstromcharakteristik - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Lichtbogenschweißen mit Konstantstromcharakteristik, vorzugsweise mit Gleichstrom, mit einer Leistungsstromquelle und einem Stellglied für die Regelung auf konstante Schweißstromstärke, welches einen oder mehrere steuerbare Halbleiter umfaßt, und einer Zündstromquelle, vorzugsweise mit fallender Charakteristik, die zur Leistungsstromquelle parallel geschaltet ist.

Es sind Einrichtungen für das Gleichstrom-Lichtbogenschweißen mit Konstantstromcharakteristik bekannt, die einen Transformator, einen Gleichrichtersatz und ein Stellglied enthalten. Mit Hilfe des Stellgliedes, das beispielsweise Transduktoren, Widerstände, Streutransformatoren und Drosselspulen besitzt, wird eine mehr oder minder exakte Stromcharakteristik erzeugt. Da die als Stellglied früher verwendeten Bauelemente eine verhältnismäßig große Zeitkonstante aufweisen, wurde in neuerer Zeit auch vorgeschlagen, als Stellglied steuerbare Halbleiter, wie Transistoren oder Thyristoren, zu verwenden. Bei einer bekannten Stromquelle dieser Art ist der allgemeine Gedanke verwirklicht, einer mittleren Ausgangsspannung eine hohe Zündspannung parallel zu schalten, doch enthält diese bekannte Stromquelle keine von den üblichen Schaltungen abweichenden Maßnahmen, die diesem Sachverhalt Rechnung tragen. Ganz allgemein kann gesagt werden, daß die Verwendung von steuerbaren Halbleitern als Stellglieder zwar eine vernachlässigbar kleine Zeitkonstante und außerdem eine beachtliche Gewichtsund Raumersparnis mit sich bringen, doch hat es sich gezeigt, daß derart ausgerüstete Einrichtungen zum Lichtbogenschweißen bisher noch nicht völlig zufriedenstellende und unabhängig vom Betriebszustand gleichbleibende Ergebnisse liefern und insbesondere nur mit einem großen Aufwand an Siebmitteln einen weitgehend lückenlosen Stromfluß zwischen Elektrode und Werkstück ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Lichtbogenschweißen, insbesondere Gleichstromschweißen, mit Konstantstromcharakteristik zu entwickeln, welche als Stellglied steuerbare Halbleiter enthält und bei möglichst einfachem Aufbau eine konstante und exakt einstellbare Stromcharakteristik liefert.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Eingangßspannung am Stellglied höchstens das Dreifache, vorzugsweise ungefähr das Zweifache der Lichtbogenspannung beträgt und der Sollwertgeber für den Regler des Stellgliedes von einer zeitabhängigen FUhrungsgröße beeinflußbar ist, deren Auslösung bei der Zündung des Lichtbogens durch die ZUndstromquelle erfolgt.

Die bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendeten steuerbaren Halbleiter arbeiten als Stellglied nach dem Prinzip der Phasenanschnittssteuerung. Bei vorgegebener Leistung, d. h. im Falle einer Konstantslromcharakteristik bei vorgegebener Schweißstromstärke als Sollwert, ist bei einer solchen Steuerung ganz allgemein der Stromflußwinkel derart von der Spannung am Eingang des Stellgliedes abhängig, daß bei größer werdender Spannung der Stromflußwinkel kleiner wird und damit die Stromflußlücken größer werden. Bei der erfindungsgcmäßcn Ausgestaltung der Einrichtung zum Lichtbogenschweißen ist deshalb der Stromflußwinkel gegenüber ähnlichen bekannten Einrichtungen wesentlich größer, di> die Spannung am Eingang des Stellgliedes höchstens das Dreifache der Lichtbogenspannung beträgt und damit wesentlich niedriger ist, als es bisher für notwendig gehalten wurde. Eine derartig niedrige Eingangsspannung würde allein nicht ausreichen, um den Lichtbogen zu zünden. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist deshalb die Zündung des Lichtbogens dadurch sichergestellt, daß zur eigentlichen Leistungsstromquelle eine Zündstromquelle, vorzugsweise mit fallender Charakteristik, parallel geschaltet ist, wobei es von besonderem Vorteil ist, daß der Sollwertgeber für den Regler des Stellgliedes bei Auslösen jeder Zündung von einer zeitabhängigen Führungsgröße beeinflußt wird. Dies bedeutet, daß der am Sollwertgeber eingestellte Wert der Stromstärke erst nach einer bestimmten Zeit nach Auslösung der Zündung stetig steigernd erreicht wird. Auf diese Weise wird es möglich, die Stromstöße, die mit jeder Zündung eines Lichtbogens verbunden sind und sich bei den meisten Schweißverfahren nachteilig auswirken, zu vermeiden.

Die Vorteile dieser Kombination einer extrem niedrigen Spannung am Eingang des Stellgliedes mit einer parallelgeschalteten Zündstromquelle liegen auf der Hand: Am Ausgang des Stellgliedes, das auf Grund der niedrigen Eingangsspannung bei vorgegebenem Leistungswert einen großen Stromflußwinkel liefert, entsteht ein Strom mit verhältnismäßig schmalen Lücken, der mit geringem Aufwand an Siebmitteln in einen lückenlosen Strom umgeformt werden kann. Gleichzeitig werden durch die parallelgeschaltete Zündstromquelle, die eine hohe Spannung bei geringer Leistung liefert, die Erstzündung und jede erforderliche Wiederzündung des Lichtbogens sicher gewährleistet. Darüber hinaus kann der Leistungsteil der Einrichtung klein dimensioniert und damit wesentlich billiger ausgeführt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels besprochen.

Die dargestellte erfindungsgemäße Einrichtung zum Lichtbogenschweißen mit Gleichstrom und Konstantstromcharakteristik ist bei 1 an eine Wechselstrom-

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quelle angeschlossen. Hinter einer Leistungsstrom- großer Stromflußwinkel ti erhalten. Die g^rtr ο e ^

quelle, die im dargestellten Beispiel ein Transforma- Kurve 14 zeigt die wegen einer eleheren *«nu b

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mit mehreren Thyristoren sein kann. Parallel zur 5 kannten Art. g^ Leistungsstromquelle liegt eine Zlindstromquelle 4 die schraffierten Flächen «'«cnerüro ^ mit einem Gleichrichters. Zlindstromquelle4 und erforderliche StromflußwmtaJC. _e~_n Sch größe der aus der Leistungstromquelle 2 und dem Stell- als i di StflußlU^e wesenu cn _tr ^

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einer Diode6 entkoppelt. Siebmitt.l und GUtttungs- »· dieser wird ^^^^y^. glieder sind der Übersichtlichkeit wegen weggelassen, bogens durch de paralle ef/J^Sni somit den Am Widerstand? wird der Istwert des über den quelle4 gewährleistet, deren_n5SC SV

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Am Widerstand? wird der Istwert des über den quelle4 g _n5SCn soSngV-

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mine am Eingang des Stellgliedes 3 ungefähr doppelt gesetzt, welches ^W^ÄfcSi^

ο gfoß wie die Lichtbogenlpannung. Hierdurch wird Sollwertgeber 9 «"^^S"^ £ ^u

es bei vorgegebener Leistung möglich, einen ver- Stromstärke so lange verzögert bis de^ mit

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dieser Art dargestellt. Die ausgezogene Kurve 13 ₃o der Einwirkung der FuhrungsgJg £J zeigt eine extrem niedrige Spannung U₁ am Eingang Leitung 15, die am Widerstand 11 anp«go«n ist des Stellgliedes. Durch die Phasenanschnittssteuerung und damit gleichzeitig mit der Auslosung wird bei vorgegebener Leistung ein verhältnismäßig Zündung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Lichtbogenschweißen mit Konstantstromcharakteristik, vorzugsweise mit Gleichstrom, mit einer Leistungsstromquelle und einem Stellglied für die Regelung auf konstante Schweißstromstärke, welches einen oder mehrere steuerbare Halbleiter umfaßt, und einer Zündstromquelle, vorzugsweise mit fallender Charakteristik, die zur Leistungsstromquelle parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung am Stellglied (3) höchstens das Dreifache, vorzugsweise ungefähr das Zweifache der Lichtbogenspannung beträgt und der Sollwertgeber (9) für den Regler (8) des Stellgliedes (3) von einer zeitabhängigen Führungsgröße beeinflußbar ist, deren Auslösung bei der Zündung des Lichtbogens (12) durch die Zündstromquelle (4) erfolgt.