DE1964666B2

DE1964666B2 - Lichtbogenschweissgeraet mit tandem- drahtvorschubgetriebe

Info

Publication number: DE1964666B2
Application number: DE19691964666
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Ikeda; Kobayashi Makoto Nishinomiya; Kudo Shinichiro Kawanishi; Tanegashima (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1968-12-26
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1977-05-26
Also published as: NL6919378A; DE1964666A1; SE369050B; US3679864A; FR2027143A1; GB1297270A; NL152475B; BE743732A; JPS4938421B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtbogenschweißgerät mit Tandem-Drahtvorschubgetriebe mit elektrisch paraüelgeschalteten Antriebsmotoren.

Beim Schweißen mit abschmelzender Drahtelektrode wird Draht von einer Drahtrolle abgezogen und dem entfernt liegenden Lichtbogen in einem biegsamen Schlauch zugeführt. Dabei ist in der Nähe der Drahtrolle ein erstes oder schiebendes Vorschubgetriebe und an einem Punkt zwischen diesem und dem Lichtbogen ein zweites oder ziehendes Vorschubgetriebe angebracht. Die zwei Vorschubgetriebe müssen mit genau der gleichen Geschwindigkeit den Draht zuführen. Wenn das schiebende Vorschubgetriebe schneller fördert als das ziehende Vorschubgetriebe, dann tritt eine Knickgefahr des Drahtes ein, und im umgekehrten Fall kann der Draht unter der aufgebrachten Zugspannung brechen.

Bei einem in der US-PS 33 96 888 beschriebenen Lichtbogenschweißgerät der eingangs genannten Gattung sind die dem schiebenden und dem ziehenden Vorschubgetriebe zugeordneten beiden Antriebsmotoren als impulsgespeiste Schrittschaltmotoren ausgebildet. Wenngleich sich durch die elektrische Parallelschaltung ein Gleichlauf der Antriebsmotoren erzielen läßt, so kann durch diese Maßnahme allein -noch nicht gewährleistet werden, daß der gewünschte Drehmomentunterschied zwischen den beiden Motoren, d. h. der gewünschte Unterschied zwischen der auf den Draht ausgeübten Zug- bzw. Schubkraft unabhängig von der eingestellten Drehgeschwindigkeit gleich bleibt.

In der DTPS 10 99 666 ist auch bereits ein Lichtbogenschweißgerät mit Tandem-Drahtvorschubgetriebe beschrieben, bei dem das schiebende Vorschubgetriebe von einem Nebenschlußmotor und das ziehende Vorschubgetriebe von einem Hauptschlußmotor angetrieben wird. Der Nebenschlußmotor hat wegen des geringen Neigungswinkels seiner Drehgeschwindigkeit-Drehmomentkennlinie eine nahezu konstante Drehzahl. Um die erfoderliche überschüssige Zugkraft auf den Draht auszuüben, arbeitet der das ziehende Vorschubgetriebe antreibende Hauptschlußmotor mit Übergeschwindigkeit und Schlupf. Der dabei auftretende Drehgeschwindigkeitsunterschied ist jedoch zwangsläufig mit unerwünschten reibungs- und Abnutzungserscheinungen verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Tandem-Drahtvorschubgetriebe dahingehend zu verbessern, daß der gewünschte Drehmomenten-Unterschied zwischen dem ziehenden und dem schiebenden Motor unabhängig von der eingestellten Drehgeschwindigkeit gleich bleibt. Darüber hinaus soll auch bei Änderungen der jeweils eingestellten Geschwindigkeit infolge wechselnder Widerstände in der Drahtführung der sich daraus ergebende Drehmomenten-Unterschied gleich bleiben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Motoren leicht abfallende, nahezu geradlinig und zueinander parallel verlaufende Geschwindigkeits-Lastkennlinien haben.

Dadurch ist gewährleistet, daß der gewünschte Unterschied zwischen der von den beiden Motoren auf den Draht ausgeübten Zug- bzw. Schubkraft unabhän-. gig von der Drahtzuführgeschwindigkeit gjeich bleibt, und zugleich wird erreicht, daß auch bei Änderungen der jeweils eingestellten Drahtzuführgeschwindigkeit infolge wechselnder Widerstände in der Drahtführung der Unterschied zwischen der auf den Draht ausgeübten ι Zug- bzw. Schubkraft gleich bleibt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Lichtbogen- 2i.· schweißgerätes,

F i g. 2 einen Schaltkreis einer Ausführungsform des Lichtbogenschweißgerätes gemäß der Erfindung und

F i g. 3 eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Drahtzuführkraft und der Drahtzuführge-2-, schwindigkeit in dem Lichtbogenschweißgerät gemäß der Erfindung zeigt.

Gemäß der Darstellung nach Fig. 1 wird ein von einer Drahtrolle 1 abgezogener Draht 2 durch die Zusammenwirkung zwischen einer von einem ersten .ίο Elektromotor 51 angetriebenen ersten Zuführrolle 4 und einer Druckrolle 5 in ein erstes Führungsrohr 6 und dann in ein zweites Führungsrohr 10 eingeführt, wobei eine Zugkraft mittels einer von einem zweiten Elektromotor 52 angetriebenen zweiten Zuführrolle 8 is und einer damit zusammenwirkenden zweiten Druckrolle 9 aufgebracht wird, die zwischen dem Austrittsende des ersten Führungsrohres 6 und dem Eintrittsende des zweiten Führungsrohres 10 vorgesehen sind, und dann wird der Draht 2 durch eine Kontaktspitze 11 des Brenners einem Lichtbogenabschnitt 12 zugeführt. Ein Schweißstrom fließt von einem der Ausgangsanschlüsse einer Stromquelle 13 zum anderen Ausgangsanschluß derselben durch die Kontaktspitze 11 des Brenners, den Draht 2, den Lichtbogenabschnitt 12 und ein zu schweißendes Material 14.

In Fig.2 ist ein Steuerstromtransforrnator 15 mit einer Primärwicklung 16 und einer Sekundärwicklung 17 mit einem neutralen Punkt 18 dargestellt und außerdem Gleichrichterdioden 19 und 20, ein erster 5« Motor 51, ein zweiter Motor 52, ein gesteuerter Silizium-Gleichrichter 23, eine eine Gegenspannung verhindernde Diode 24, die in einen Gitterkreis des gesteuerten Silizium-Gleichrichters 23 eingesetzt ist, und ein einen Impuls erzeugender Transformator 25. S5 Wenn ein dritter Motor notwendig ist, dann kann dieser parallel zu dem ersten Motor 51 und dem zweiten Motor 52 angeschlossen werden.

Zu einem Bezugsspannungskreis gehören ein Transformator 26, eine Diode 27, ein Kondensator 28 und ein im Widerstand 29. Mittels eines Bezugsspannungs-Einstellwiderstandes 30 wird eine Drahtzuführgeschwindigkeit eingestellt. In dem Widerstand 30 wird eine Spannung in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Induktionsspannungen der Motoren 51 und 52 erzeugt, ⁽ⁱ und eine Differenzspannung zwischen dieser Spannung und der höheren der Induktionsspannungen der Motoren 51 und 52 wird an die Basis 32 und den Emitter 33 eines Transistors 31 über einen Überspannungs-

schutzkreis, der aus einem Widerstand 34 und einer Zener-Diode 35 besteht, und einen Glättungs- und Stabilisierungskreis angelegt, der aus Widerständen 36, 37 und Kondensatoren 38 und 39 besteht. Ein Transformator 40. eine Diode 41, ein Widerstand 42 und eine Zener-Diode 43 gehören zu einem einen Impuls erzeugenden Quellkreis, und eine Rechteckwelle wird an den gegenüberliegenden Enden der Zener-Diode 43 erzeugt. Der Emitter 33 und der Kollektor 44 des Transistors 31, ein Widerstand 45 und ein einen impuls erzeugender Kondensator 46 sind miteinander in Reihe geschaltet und mit der Zener-Diode 43 parallel verbunden.

Ein Widerstand 47, ein Unijunction-Transistor 48 (nachfolgend U]T abgekürzt) und die Primärwicklung 49 eines einen Impuls erzeugenden Transformators sind miteinander in Reihe geschaltet, und der auf diese Weise gebildete Reihenkreis ist mit den gegenüberliegenden Enden der Zener-Diode 43 verbunden. Der Emitter 50 des U]T 48 ist mit einem Anschluß des Yondensators 46 verbunden, wie dies gezeigt ist.

Das von dem Kreis gemäß Fig. 2 erhaltene Verhältnis zwischen der Drahtzuführkraft und der Drahtzuführgeschwindigkeit ist in F i g. 3 gezeigt, und die Drahtzuführgeschwindigkeit wird auf folgende Weise gesteuert: Es sei angenommen, daß die Spannung des Widerstandes 30 auf E_r eingestellt ist, und daß die höhere der Induktionsspannungen der Motoren 51 und 52 E_n, ist. Wenn E_r- E_M geglättet und auf die Basis 32 und den Emitter 33 des Transistors 31 aufgebracht wird, dann wird die Impedanz Z des Transistors 31 entsprechend dem Wert dieser Spannungsdifferenz verändert, und die Ladungsmenge des Kondensators 46 wird ebenfalls verändert. Wc-nn die Anschlußspannung des Kondensators 46 die Spitzenspannung des UJT 48 erreicht hat, dann wird die in dem Kondensator 46 gespeicherte Ladung sofort durch die Primärwicklung 49 des Transformators 25 abgegeben. In diesem Fall wird ein Impuls in der Sekundärwicklung erzeugt, und das Gitter des gesteuerten Silizium-Gleichrichters 23 wird durch diesen Impuls angesteuert; somit wird der Gleichrichter 23 erregt. Wenn E_r- Em groß ist, dann wird die Zündphase des Lichtbogens vorverlegt, wobei die Drehzahlen der Motoren 51,52 zunehmen, während, wenn E_r— Em klein ist, die Zündphase des Lichtbogens verzögert wird, wobei die Drehzahlen der Motoren abnehmen.

Obwohl die Drehzahlen des ersten Motors 51 und des zweiten Motors 52 in der beschriebenen Weise gesteuert werden, neigen sie dazu, abzufallen, wenn die auf den jeweiligen Motor aufgebrachte mechanische Belastung zunimmt. Das ist nicht nur der Fall, weil jeder Motor selbst eine solche Charakteristik hat, daß seine Umdrehungszahl dazu neigt, abzufallen, wenn die Belastung steigt, sondern auch, weil der Steuerkreis gemäß Fig.2 auch eine solche Betriebscharakteristik hat, daß E_r—E_M groß gewählt werden muß, um dem Motor einen großen Eingang zu geben.

Jetzt wird Bezug genommen auf Fig.3. Die auf den ersten Motor 51 und auf den zweiten Motor 52 aufgebrachten Spannungen sind stets gleich, da diese Motoren elektrisch parallel geschaltet sind. Es sei angenommen, daß die Betriebskennlinie des ersten Motors 51 auf Mn und diejenige des zweiten Motors 52 auf M₂I festgesetzt ist

Wenn eine Gesamtkraft Fzum Zuführen des Drahtes unter diesen Bedingungen erforderlich ist, dann ist F unterteilt in Fi, einen von dem ersten Motor 51 erfüllten Anteil, und F₂, einen von dem zweiten Motor 52 erfüllten Anteil, und das Teilungsverhältnis wird durch die Beziehung zwischen Mn und Mn bestimmt

Wenn nämlich die Betriebskennlinien Mn und Mm annähernd durch folgende Gleichungen dargestellt werden

(Ausdruck der Beziehung zwischen der Drahtzuführgeschwindigkeit Vmu und der Drahtzuführkraft Fi auf einer Betriebskennlinie)
(Ausdruck der Beziehung zwischen der Drahtzuführgeschwindigkeil Vm₂] ^uncl der Drahtzuführkraft F₂ auf einer Betriebskennlinie),

B2F2

wobei Ai, A₂, ß_t und B₂ Konstanten sind, dann werden Fi, F₂ und Vi unter folgenden Bedingungen bestimmt:

F, + F₂=F
Ai-BiFi=A₂-S₂F₂= V,,

wobei Vi die Zuführgeschwindigkeit des Drahtes ist, wenn der Draht von dem ersten Motor 51 zugeführt wird und der zweite Motor 52 sich im Gleichgewichtszustand befindet.

Wenn die zum Zuführen des Drahtes notwendige Kraft F gemäß Fig.3 um ΔF erhöht wird, wird die Drahtzuführgeschwindigkeit um Δ Vi verringert, und die Drahtzuführkraft des ersten Motors um zlF, und diejenige des zweiten Motors um Δ F₂ erhöht, so daß

Δ F= Δ Fi + Δ F₂.

Somit werden der erste und der zweite Motor wieder in einen Gleichgewichtszustand gebracht. Die Neigungswinkel von Mn und M₂I sind so ausgewählt, daß der Wert von Δ V\ keinen wesentlichen Einfluß auf den Schweißvorgang hat.

Zum Einstellen der Drahtzuführgeschwindigkeit werden die Betriebskennlinien des ersten und zweiten Motors auf Mi₂ bzw. M₂₂ festgesetzt durch Einstellen des Widerstandswertes des Widerstandes 30 in Fi g. 2, wodurch eine Drahtzuführgeschwindigkeit von V₂ erzielt wird, wenn die Drahtzuführkraft F= Fi + F₂.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Lichtbogenschweiögerät mit Tandem-Drahtvorschubgetriebe mit elektrisch parallelgeschalteten Antriebsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (51, 52) leicht abfallende, nahezu geradlinig und zueinander parallel verlaufende Geschwindigkeits-Lastkennlinien (Mw, Miw Mn, Mu) haben.