DE202011000883U1

DE202011000883U1 - welder

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Publication number: DE202011000883U1
Application number: DE202011000883U
Authority: DE
Original assignee: Rehm GmbH and Co KG Schweisstechnik
Current assignee: Rehm GmbH and Co KG Schweisstechnik
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2021-04-15

Abstract

Schweißvorrichtung mit einem Leistungsteil (4) zum Bereitstellen eines Schweißstroms (I) für einen AC-WIG-Schweißprozess (20), einem Schweißbrenner (14) zum Herstellen einer Schweißverbindung und einer Steuereinrichtung (3), die einerseits Eingänge zum Aufnehmen von Prozessparametern einschließlich zumindest des Schweißstroms (I) oder einer diesen repräsentierenden Große und andererseits Ausgänge zum Ansteuern des Leistungsteils (4) mittels in der Steuereinrichtung (3) vorgegebener und/oder gebildeter Steuersignale aufweist, wobei unterschiedliche Stromformen (G) des Schweißstroms (I) einschließlich einer Sinusform und näherungsweisen Rechteckform einstellbar und einregelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromform (G) in Abhängigkeit von der Stärke des Schweißstroms (I) zu größeren Werten desselben hin von einer Sinusform zu einer Rechteckform hin automatisch steuerbar und/oder dass die Stromform (G) kontinuierlich mittels Handeinstellung von einer Sinusform zu einer Rechteckform hin oder von einer näherungsweisen Rechteckform zu einer Sinusform hin einstellbar ist.Welding device with a power unit (4) for providing a welding current (I) for an AC-TIG welding process (20), a welding torch (14) for producing a welded connection and a control device (3) which on the one hand includes inputs for recording process parameters including at least of the welding current (I) or a magnitude representing it and, on the other hand, outputs for controlling the power unit (4) by means of control signals predetermined and / or formed in the control device (3), with different current forms (G) of the welding current (I) including a sinusoidal and approximately rectangular shape can be set and regulated, characterized in that the current shape (G) can be automatically controlled from a sinusoidal to a rectangular shape depending on the strength of the welding current (I) to larger values and / or that the current shape (G) is continuous by means of manual adjustment from a sinusoidal shape to a rectangular shape orm or from an approximately rectangular shape to a sinusoidal shape.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißvorrichtung mit einem Leistungsteil zum Bereitstellen eines Schweißstroms für einen AC-WIG-Schweißprozess, einem Schweißbrenner zum Herstellen einer Schweißverbindung und einer Steuereinrichtung, die einerseits Eingänge zum Aufnehmen von Prozessparametern einschließlich zumindest des Schweißstroms oder einer diesen repräsentierenden Größe und andererseits Ausgänge zum Ansteuern des Leistungsteils mittels in der Steuereinrichtung vorgegebener und/oder in ihr gebildeter Steuersignale aufweist, wobei unterschiedliche Stromformen des Schweißstroms einschließlich einer Sinusform und näherungsweisen Rechteckform einstellbar und einregelbar sind.The invention relates to a welding device having a power part for providing a welding current for an AC-TIG welding process, a welding torch for producing a welded joint and a control device, on the one hand inputs for receiving process parameters including at least the welding current or a size representing this and on the other hand Outputs for driving the power unit by means of control signals in the predetermined and / or formed in their control signals, wherein different current forms of the welding current including a sinusoidal and approximate rectangular shape are adjustable and einregelbar.

Eine Schweißvorrichtung dieser Art ist in der EP 0 644 011 A1 angegeben. Bei diesem bekannten Schweißgerät, insbesondere AC-WIG-Schweißgerät, sind ein Leistungsteil mit einer Inverterstromquelle und eine diese ansteuernde Steuereinrichtung vorhanden, mittels deren unterschiedliche Stromformen vorgebbar sind, wobei die positiven Halbwellen und negativen Halbwellen auch unterschiedliche Stromformen aufweisen können. Die Stromformen umfassen sinusförmige und trapezförmige bzw. rechteckförmige Gestalt und können durch Verwendung nur weniger Referenzkurven an unterschiedliche Einsatzbedingungen angepasst werden, wobei ein vollautomatischer Wechsel der in einem Datenspeicher hinterlegten Stromformen erreicht werden kann. Mit einer Eingabevorrichtung werden der Steuereinrichtung bestimmte Einstellungen, wie Amplitudenhöhe, Frequenz bzw. Tastverhältnis und Stromform vorgegeben, die von der Steuervorrichtung entsprechend verarbeitet werden, um die Inverterstromquelle anzusteuern. Jedoch ist es für den Fachmann häufig schwierig, unter verschiedenen Schweißbedingungen eine jeweils möglichst gut passende Einstellung zu wählen bzw. zwischen verschiedenen Einstellungen zu wechseln.A welding device of this kind is in the EP 0 644 011 A1 specified. In this known welding device, in particular AC-TIG welding device, a power unit with an inverter power source and a control device controlling these are present, by means of which different current forms can be predetermined, wherein the positive half-waves and negative half-waves can also have different current forms. The current forms include sinusoidal and trapezoidal or rectangular shape and can be adapted by using only a few reference curves to different conditions of use, with a fully automatic change of stored in a data storage forms can be achieved. With an input device, the control device is given specific settings, such as amplitude height, frequency and current shape, which are processed accordingly by the control device in order to control the inverter current source. However, it is often difficult for a person skilled in the art to choose a setting that is as appropriate as possible under various welding conditions or to switch between different settings.

Ein weiteres Schweißgerät, mit dem verschiedene Stromformen vorgebbar sind, ist in der DE 41 13 117 C1 gezeigt.Another welding device, with which different current forms can be specified, is in the DE 41 13 117 C1 shown.

Die WO 2009/130 552 A1 zeigt eine Schweißvorrichtung, bei der die relative Gewichtung von positiver Halbwelle und negativer Halbwelle, die sogenannte Balance, je nach Einsatzbedingung bzw. Schweißaufgabe änderbar ist. Es ist bekannt, dass ein größerer positiver Anteil der Elektrodenspannung bzw. des Elektrodenstroms (gegenüber dem auf Masse liegenden Werkstück) eine verbesserte Reinigungswirkung ergibt, während mit einem größeren negativen Anteil der Elektrodenspannung bzw. des Elektrodenstroms ein tieferer Einbrand erreicht werden kann.The WO 2009/130 552 A1 shows a welding device in which the relative weight of positive half-wave and negative half-wave, the so-called balance, depending on the application condition or welding task is changeable. It is known that a greater positive proportion of the electrode voltage or of the electrode current (compared to the workpiece lying on ground) results in an improved cleaning effect, while with a larger negative proportion of the electrode voltage or of the electrode current a deeper penetration can be achieved.

Ein sinusförmiger Stromverlauf ergibt einen weichen, schwammigen, leisen Lichtbogen, während mit einem mehr rechteckförmigen Stromverlauf ein harter, stabiler, dabei aber lauter Lichtbogen bewirkt wird.A sinusoidal current waveform results in a soft, spongy, quiet arc, while a more rectangular current waveform causes a hard, stable, but loud arc.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art bereit zu stellen, mit dem bei einfacher Bedienung unter unterschiedlichen Bedingungen verbesserte Schweißergebnisse erzielt wenden können.The invention has for its object to provide a welding device of the type mentioned above, can be achieved with improved ease of use under different conditions improved welding results.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Stromform in Abhängigkeit von der Stärke des Schweißstroms zu größeren Werten desselben hin von einer Sinusform mehr zu einer Rechteckform hin automatisch steuerbar und/oder dass die Stromform kontinuierlich mittels Handeinstellung von einer Sinusform mehr zu einer Rechteckform hin oder von einer Rechteckform zu einer Sinusform hin einstellbar ist.This object is achieved with the features of claim 1. In this case, it is provided that the current shape is controlled automatically in dependence on the strength of the welding current to larger values thereof from a sinusoidal shape more to a rectangular shape and / or that the current shape continuously by manual adjustment of a sinusoidal shape more to a rectangular shape or of a rectangular shape adjustable to a sinusoidal shape.

Durch die automatische Veränderung der Stromform von der Sinusform hin zur (näherungsweisen) Rechteckform, also über eine Verbreiterung der Sinusform, wie etwa über eine näherungsweise Trapezform, werden hohe Stromamplituden vermieden. Dabei ist der Mittelwert des Schweißstroms und die dem Schweißprozess zugeführte Energie vorteilhaft in weiten Bereichen regelbar, so dass eine flexible Anpassbarkeit an unterschiedliche Schweißbedingungen erreicht wird, wobei die Bedienung für den Schweißer einfach ist Will ein geübter Schweißer z. B. in bestimmten Situationen selbst eine Anpassung vornehmen, ist dies für ihn einfach durchführbar, indem die Stromform kontinuierlich mittels der Handeinstellung von der Sinusform zu einer mehr rechteckigen Stromform oder umgekehrt einstellbar ist. Der fließende Übergang zwischen den Stromformen ist dabei für einen kontinuierlichen Schweißprozess von Vorteil.Due to the automatic change of the current form from the sinusoidal shape to the (approximate) rectangular shape, ie via a broadening of the sinusoidal shape, such as via an approximately trapezoidal shape, high current amplitudes are avoided. In this case, the mean value of the welding current and the energy supplied to the welding process can advantageously be regulated in wide ranges, so that a flexible adaptability to different welding conditions is achieved, the operation being easy for the welder. Will a skilled welder, eg. B. in certain situations make an adjustment itself, this is easy to do for him by the current shape is continuously adjustable by means of manual adjustment of the sinusoidal shape to a more rectangular current form or vice versa. The flowing transition between the current forms is advantageous for a continuous welding process.

Eine vorteilhafte Steuerung ergibt sich dabei dadurch, dass die Stromform in Abhängigkeit von der erfassten Amplitude des Schweißstroms automatisch steuerbar ist. Dies ergibt die Möglichkeit, den mittleren Schweißstrom zunächst über die Amplitude und dann ab einer bestimmten Stromschwelle über die Stromform zu ändern.An advantageous control results from the fact that the current shape is automatically controlled in dependence on the detected amplitude of the welding current. This makes it possible to change the average welding current initially via the amplitude and then above a certain current threshold via the current form.

Vorteilhafte weitere Anpassungsmöglichkeiten an unterschiedliche Schweißbedingungen ergeben sich dadurch, dass die Stromform für positive Halbwellen und negative Halbwellen unterschiedlich automatisch steuerbar und/oder manuell einstellbar ist.Advantageous further possibilities of adaptation to different welding conditions result from the fact that the current form for positive half-waves and negative half-waves is differently automatically controllable and / or manually adjustable.

Weiterhin lässt sich der Schweißprozess dadurch beeinflussen, dass auch eine dreieckförmige Stromform automatisch steuerbar und/oder manuell vorgebbar ist.Furthermore, the welding process can be influenced by the fact that a triangular Current form is automatically controlled and / or manually specified.

In Abhängigkeit von unterschiedlichen Schweißbedingungen kann eine Anpassung zum Optimieren des Schweißergebnisses dadurch verbessert werden, dass eine Balance zwischen positiver Halbwelle und negativer Halbwelle automatisch und/oder manuell variierbar ist, wobei bei automatischer Steuerung der negative Anteil des Schweißstroms mit steigendem Effektivwert des Schweißstroms gegenüber dem positiven Anteil zunimmt und umgekehrt.Depending on different welding conditions, an adjustment for optimizing the welding result can be improved by automatically and / or manually varying a balance between positive half-wave and negative half-wave, whereby with automatic control the negative part of the welding current increases with increasing effective value of the welding current Share is increasing and vice versa.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen zum Erreichen eines möglichst guten Schweißergebnisses bestehen darin, dass die Frequenz des Schweißstroms mit größer werdendem Effektivwert desselben mittels der Steuereinrichtung automatisch verringerbar ist.Further advantageous measures for achieving the best possible welding result are that the frequency of the welding current with increasing effective value of the same by means of the control device is automatically reduced.

Ist vorgesehen, dass in der Steuereinrichtung eine Maximalstromschwelle vorgegeben oder einstellbar ist, die von der Amplitude des Schweißstrom nicht überschritten wird, und dass die Steuereinrichtung so ausgebildet, insbesondere programmiert ist, dass eine Sinusform des Schweißstroms bis zum Erreichen der Maximalstromschwelle mit ihrer Amplitude beibehalten ist und bei weiterer Erhöhung des mittleren Schweißstroms eine Verbreiterung der Stromform in Richtung Rechteckform automatisch steuerbar ist, ohne dass die Maximalstromschwelle überschritten ist, so kann dem Schweißprozess auch dann noch flexibel eine hohe Energie zugeführt werden, wenn die Komponenten insbesondere des Leistungsteils für hohe Stromamplituden, wie sie insbesondere bei sinusförmigem Stromverlauf auftreten können, nicht ausgelegt sind und bei entsprechend hohen Energien eines sinusförmigen Stromverlaufs beschädigt werden könnten. Beispielsweise liegt die Maximalstromschwelle in einem Bereich von ca. 400 Ampère bis 500 Ampère.It is provided that in the control device, a maximum current threshold is predetermined or adjustable, which is not exceeded by the amplitude of the welding current, and that the control device is designed, in particular programmed, that a sinusoidal shape of the welding current is maintained until reaching the maximum current threshold with its amplitude and a further increase in the average welding current broadening of the current waveform in the direction of rectangular shape is automatically controlled without the maximum current threshold is exceeded, then the welding process can still be flexibly supplied high energy, if the components in particular of the power unit for high current amplitudes, such they can occur in particular with sinusoidal current waveform, are not designed and could be damaged at correspondingly high energies of a sinusoidal current waveform. For example, the maximum current threshold is in a range of about 400 amps to 500 amps.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings. Show it:

1 eine Schweißvorrichtung in schematischer Ansicht, 1 a welding device in a schematic view,

2 ein Blockschaltbild zur Regelung eines Schweißprozesses, 2 a block diagram for controlling a welding process,

3 verschiedene Stromformen eines Schweißstromes, 3 different current forms of a welding current,

4 die Änderung von Stromformen in Abhängigkeit des Schweißstromes, 4 the change of current forms depending on the welding current,

5 die Änderung einer Balance in Abhängigkeit des Schweißstroms und 5 the change of a balance depending on the welding current and

6 eine Einstellvorrichtung, mit der die Stromform und die Balance in Kombination miteinander verstellbar sind. 6 an adjustment device with which the current shape and the balance are adjustable in combination with each other.

1 zeigt eine Schweißvorrichtung 1 mit einer auf einem Fahrwagen mit Wasserkühlgerät 2 angeordneten Steuereinrichtung 3 und einem Leistungsteil 4 sowie einem Schutzgasvorrat 5. Die Steuereinrichtung 3 steht mit einer Ausgabeeinheit 6 und einer Eingabeeinheit 7 in Verbindung, über die ein Benutzer Einstellungen vornehmen kann bzw. über Einstellungen und Betriebsabläufe beim Schweißen informiert wird. Die Steuereinrichtung 3 steht über eine Steuerleitung 8 mit dem eine Stromquelle aufweisenden Leistungsteil 4 sowie mit einem von einem Schweißer oder einer Maschine geführten Schweißbrenner 14 in Verbindung, über den ein Schweißprozess 20 an einem Werkstück 12 durchgeführt wird. Der Schweißstrom I bzw. die elektrische Energie für den Schweißprozess wird dem Schweißbrenner 14 über ein Schweißstromkabel 9 zugeführt, während das Werkstück 12 über ein Massekabel 11 mit dem Leistungsteil 4 verbunden ist. Zum Kühlen dient ein zwischen dem Wasserkühlgerät 2 und dem Schweißbrenner 14 hergestellter Wasserkühlkreis 10. Über eine Schutzgaszufuhr 16 wird dem Schweißprozess 20 Schutzgas zugeführt, das im Bereich eines Lichtbogens 15 zum Erreichen eines fehlerfreien Schweißergebnisses zur Wirkung kommt. Vorliegend handelt es sich um eine Schweißvorrichtung, mit der ein AC-WIG-Schweißverfahren durchgeführt wird. Zum Einstellen von Schweißparametern und Variieren des Schweißprozesses sind an dem Schweißbrenner 14 Eingabeelemente 13 und gegebenenfalls Ausgabeelemente angeordnet. 1 shows a welding device 1 with one on a trolley with water chiller 2 arranged control device 3 and a power section 4 and a protective gas supply 5 , The control device 3 stands with an output unit 6 and an input unit 7 in connection, via which a user can make adjustments or be informed about settings and operations during welding. The control device 3 is via a control line 8th with the power source having a power source 4 as well as with a welding torch run by a welder or a machine 14 in connection, over which a welding process 20 on a workpiece 12 is carried out. The welding current I or the electrical energy for the welding process becomes the welding torch 14 via a welding power cable 9 fed while the workpiece 12 over a ground cable 11 with the power unit 4 connected is. For cooling, one between the water cooler 2 and the welding torch 14 manufactured water cooling circuit 10 , Via a protective gas supply 16 becomes the welding process 20 Shielding gas supplied in the area of an arc 15 to achieve a faultless welding result comes into effect. In the present case, this is a welding device with which an AC-TIG welding process is carried out. To set welding parameters and vary the welding process are on the welding torch 14 input elements 13 and possibly output elements arranged.

2 zeigt in einem Blockschaltbild schematisch einen vereinfachten Aufbau zur Regelung des Schweißprozesses 20. Der Steuereinrichtung 3, die vorzugsweise mit einem programmierbaren Steuerungsteil wie Mikroprozessor, Mikrocomputer oder einem geeigneten digitalen und/oder analogen Schaltungsaufbau ausgerüstet ist, werden von dem Schweißprozess 20 abgeleitete Größen zugeführt, insbesondere der Schweißstrom I und vorteilhaft weitere Größen, wie die Schweißspannung U und/oder die Temperatur T im Bereich des mit dem Lichtbogen 15 beaufschlagten Werkstücks 12, wobei diese Größen mittels entsprechender Sensoren erfasst und/oder mittels eines Rechenmodells auf der Basis bekannter Zusammenhänge ermittelt werden. Anstelle der direkten Erfassung und Rückführung dieser Größen können auch andere, eindeutig mit den genannten Größen zusammenhängende Signale bzw. Daten der Steuereinrichtung 3 zugeführt werden, die dann die genannten Größen aus diesen Signalen bzw. Daten auf der Basis bekannter Beziehungen bestimmt Außerdem werden der Steuereinrichtung 3 von der Eingabeeinheit 7 Einstellwerte zugeführt und sie gibt über die Ausgabeeinheit 6 Informationen für die Bedienperson aus. 2 shows in a block diagram schematically a simplified structure for controlling the welding process 20 , The control device 3 , which is preferably equipped with a programmable control part such as a microprocessor, a microcomputer or a suitable digital and / or analogue circuit design, are used by the welding process 20 supplied derived quantities, in particular the welding current I and advantageously other variables, such as the welding voltage U and / or the temperature T in the region of the arc 15 loaded workpiece 12 These variables are detected by means of corresponding sensors and / or determined by means of a computer model on the basis of known relationships. Instead of the direct detection and feedback of these variables, other signals or data of the control device, which are uniquely associated with the aforementioned variables, may also be used 3 are supplied, which then determines the said quantities from these signals or data on the basis of known relationships 3 from the input unit 7 Set values are supplied and they are via the output unit 6 Information for the operator.

In der Steuereinrichtung 3 sind in einer dort vorhandenen Speichervorrichtung Steuersignale abgelegt oder es werden Steuersignale gebildet, die dem Leistungsteil 4 zugeführt werden, um den Schweißstrom I angepasst an die jeweilige Schweißbedingung bzw. Schweißaufgabe vorzugeben und den Schweißprozess im Hinblick auf ein optimales Schweißergebnis zu regeln. Hierzu wird außer der Größe des Schweißstroms I dessen Stromform G und gegebenenfalls eine Gewichtung zwischen negativem Stromanteil und positivem Stromanteil der Elektrode bezüglich des auf Masse liegenden Werkstücks 12 sowie optional zusätzlich die Frequenz F eingestellt. Diese Großen können auch während eines Schweißprozesses variieren. Auch ist es möglich, die Schweißspannung zu ändern. Die Anpassung der genannten Parameter Stromform G, Balance B, Frequenz F des Schweißstroms I erfolgt nach Vorgabe durch die Steuereinrichtung 3 über die Steuersignale. Die Anpassung geschieht in Abhängigkeit der angegebenen rückgeführten Größen Schweißstrom I, Schweißspannung U sowie gegebenenfalls weiteren aus dem Schweißprozess gewonnenen Größen, wie Temperatur T, Induktivität L des gesamten Schweißkreises einschließlich Brenner und ohmschem Widerstand R des Schweißkreises.In the control device 3 control signals are stored in a memory device present there or control signals are formed which are the power part 4 be fed to specify the welding current I adapted to the respective welding condition or welding task and to control the welding process with regard to an optimal welding result. For this purpose, in addition to the size of the welding current I whose current form G and optionally a weighting between negative current component and positive current component of the electrode with respect to the grounded workpiece 12 as well as optional additionally set the frequency F. These big ones can also vary during a welding process. It is also possible to change the welding voltage. The adaptation of the mentioned parameters current form G, balance B, frequency F of the welding current I is carried out as specified by the control device 3 via the control signals. The adjustment takes place as a function of the specified recirculated variables welding current I, welding voltage U and possibly other variables obtained from the welding process, such as temperature T, inductance L of the entire welding circuit including burner and ohmic resistance R of the welding circuit.

3 zeigt einige Stromformen G. Dabei zeigen die Teilbilder a), b) und c) Stromformen G, bei denen die negative Halbwelle und die positive Halbwelle gleich geformt sind, und zwar a) näherungsweise Rechteckform (bzw. Trapezform mit relativ steilen Flanken), b) Sinusform und c) Dreieckform zeigen. In den Teilbilden d), e), f) und g) sind Stromformen G gezeigt, bei denen die negative Halbwelle und die positive Halbwelle unterschiedlich geformt sind, und zwar ist bei dem Teilbild d) die negative Halbwelle sinusförmig und die positive Halbwelle näherungsweise rechteckförmig, bei dem Teilbild e) die negative Halbwelle näherungsweise rechteckförmig und die positive Halbwelle sinusförmig, bei dem Teilbild f) die negative Halbwelle dreieckförmig und die positive Halbwelle sinusförmig und bei dem Teilbild g) die negative Halbwelle sinusförmig und die positive Halbwelle dreieckförmig geformt. Mit der Wahl solcher unterschiedlicher Stromformen G lässt sich der Schweißprozess 20 beeinflussen, und zwar bewirkt ein sinusförmiger Verlauf des Stroms einen weichen, schwammigen, leisen Lichtbogen; ähnlich wirkt auch ein dreieckförmiger Verlauf des Schweißstroms I. Hingegen bewirkt ein mehr rechteckförmiger Verlauf des Schweißstroms einen harten, stabilen, lauten Lichtbogen. Die Balance B kann dabei bereits durch die unterschiedlichen Stromformen in der negativen und positiven Halbwelle beeinflusst werden, da sich dadurch unterschiedliche Gewichte der negativen und positiven Halbwelle ergeben und zudem unterschiedliche Einflüsse der Halbwellen. Zudem kann die Balance B durch die jeweilige Zeitdauer der Halbwellen relativ zueinander beeinflusst werden. Insbesondere aber wird die Balance B dadurch geändert, dass die Stromamplituden der negativen Halbwelle und der positiven Halbwelle relativ zueinander variiert werden. Üblicherweise beträgt in einer Ausgangslage die Balance B bei negativer Elektrode –65% und der Anteil der positiven Halbwelle entsprechend 35%. Zum Bewirken eines tiefen Einbrandes wird der negative Anteil gegenüber dem positiven Anteil vergrößert, z. B. auf –75% oder –80%. Soll ein geringerer Einbrand bewirkt werden, wird die Balance B zu geringeren Werten des negativen Anteils gegenüber dem positiven Anteils geändert, z. B. auf –55%. 3 shows some current forms G. In this case, the sub-images a), b) and c) current forms G, in which the negative half-wave and the positive half-wave are the same shape, namely a) approximately rectangular shape (or trapezoidal shape with relatively steep edges), b ) Sinusoidal shape and c) triangular shape. In the subforms d), e), f) and g) current forms G are shown in which the negative half-wave and the positive half-wave are shaped differently, namely in the field d), the negative half-wave sinusoidal and the positive half-wave is approximately rectangular , in the field e) the negative half wave approximately rectangular and the positive half wave sinusoidal, in the field f) the negative half wave triangular and the positive half wave sinusoidal and in the field g) the negative half wave sinusoidal and the positive half wave triangular shaped. With the choice of such different current forms G, the welding process can be 20 In fact, a sinusoidal course of the current causes a soft, spongy, quiet arc; Similarly, a triangular course of the welding current I. On the other hand causes a more rectangular shape of the welding current a hard, stable, loud arc. The balance B can already be influenced by the different current forms in the negative and positive half wave, as this results in different weights of the negative and positive half wave and also different influences of the half waves. In addition, the balance B can be influenced by the respective duration of the half-waves relative to each other. In particular, however, the balance B is changed by varying the current amplitudes of the negative half-wave and the positive half-wave relative to one another. Usually, in a starting position, the balance B for the negative electrode is -65% and the proportion of the positive half-wave corresponding to 35%. To effect a deep penetration, the negative portion is increased over the positive portion, e.g. To -75% or -80%. If a lower penetration is to be effected, the balance B is changed to lower values of the negative portion than the positive part, e.g. For example, to -55%.

4 zeigt die Änderung der Stromform G in Abhängigkeit des Schweißstroms I, wie sie mittels der Steuereinrichtung 3 gebildet wird. Bei geringen Schweißstromstärken, wie z. B. im Bereich von 10 bis 100 oder 150 Ampère geht die Form von einer mehr sinusförmigen oder dreieckförmigen Gestalt in eine verbreiterte Form über und nimmt bei höheren Strömen von z. B. 400 oder 500 Ampère trapezförmige und schließlich mehr rechteckförmige Gestalt an, wobei aber abrupte Übergänge vermieden und glatte Übergänge gebildet werden. Dabei kann zunächst z. B. bis zu einer maximalen Stromschwelle von 400 oder 500 Ampère die Sinusform beibehalten und die Amplitude bis zu dieser Maximalstromschwelle erhöht werden, während die Amplitude über diese Maximalstromschwelle hinaus nicht mehr erhöht wird, sondern anschließend eine Verbreiterung in Richtung Trapezform und dann Rechteckform erfolgt. Dadurch wird eine Vergrößerung des Mittelwertes der betreffenden Halbwelle des Schweißstromes I und damit eine Erhöhung der elektrischen Energie (bei angenommener gleichbleibender Schweißspannung) bewirkt. Insgesamt kann bei Betrachtung der negativen und positiven Halbwelle auch der Effektivwert des Schweißstroms I beeinflusst und angepasst werden. 4 shows the change of the current form G as a function of the welding current I, as by means of the control device 3 is formed. At low welding currents, such. B. in the range of 10 to 100 or 150 amps, the shape of a more sinusoidal or triangular shape in a widened shape and increases at higher currents of z. B. 400 or 500 ampere trapezoidal and eventually more rectangular shape, but avoiding abrupt transitions and smooth transitions are formed. It can initially z. B. maintained up to a maximum current threshold of 400 or 500 amps sinusoidal and the amplitude can be increased up to this maximum current threshold, while the amplitude is no longer increased beyond this maximum current threshold, but then a widening towards trapezoidal shape and then rectangular shape. As a result, an increase in the average value of the respective half-wave of the welding current I and thus an increase in the electrical energy (assuming a constant welding voltage) is effected. Overall, the effective value of the welding current I can also be influenced and adjusted when considering the negative and positive half cycles.

5 zeigt eine Änderung der Balance B des Schweißstromes, wobei der negative Anteil gegenüber dem positiven Anteil mit zunehmender Stärke des Schweißstroms I vergrößert wird. Auch dadurch kann das Schweißergebnis verbessert werden, wobei ein Zusammenwirken mit der Stromform G flexiblere Optimierungsmöglichkeiten ergeben. 5 shows a change in the balance B of the welding current, wherein the negative component relative to the positive component is increased with increasing strength of the welding current I. This also allows the welding result to be improved, with interaction with the current form G resulting in more flexible optimization possibilities.

In weiterer Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung 3 so ausgebildet, dass mit höheren Schweißströmen I die Frequenz F des Schweißstroms I verringert bzw. mit kleineren Schweißströmen die Frequenz F vergrößert wird. Dies führt zu weniger steilen Anstiegsflanken und einer vorteilhaften Beeinflussung des Schweißprozesses. Typische Frequenzbereiche, über die die Frequenz vorteilhaft variiert werden kann, liegen bei ca. 50 Hz bis ca. 120 Hz. Vorteilhaft ist eine Maximalfrequenz von ca. 300 Hz vorgegeben, die nicht überschritten werden kann, um die kritischen Schaltungskomponenten nicht durch Schaltverluste zu überlasten.In a further embodiment, the control device 3 designed so that the frequency F of the welding current I is reduced with higher welding currents I or with smaller welding currents, the frequency F is increased. This leads to less steep rising edges and a favorable influence on the welding process. Typical frequency ranges over which the frequency can advantageously be varied are approximately 50 Hz to approximately 120 Hz. Advantageously, a maximum frequency of about 300 Hz is given, which can not be exceeded in order not to overload the critical circuit components by switching losses.

Zum Variieren der Stromform G können in der Steuereinrichtung unterschiedliche an sich bekannte Verfahren angewandt werden. Beispielsweise kann eine sinusförmige Stromform dadurch in Richtung einer trapezförmigen und näherungsweise rechteckförmigen Stromform mit glatten Übergängen geändert werden, dass Abschnitte einer höher frequenten Sinuswelle an eine Grundwelle einer bestimmten Frequenz im Bereich der Flanken der Grundwelle angelagert bzw. addiert werden. Die Änderung der Stromform G ist dabei vorteilhaft fließend ausgebildet und kann automatisch insbesondere in Abhängigkeit der Stärke des Schweißstroms I erfolgen, und zwar in dem vorstehend genannten Sinne mit höherem Schweißstrom I zu einer mehr rechteckförmigen Gestalt hin bzw. mit geringeren Schweißströmen I zu einer sinusförmigen Gestalt hin. Will hingegen der Schweißer selbst die Stromform vorgeben, so wird die Stromform über ein manuelles Einstellelement wie z. B. einen Drehknopf, kontinuierlich variiert, wobei die Steuerung auf die Einstellung zum kontinuierlichen Verstellen der Stromform G anspricht.For varying the current shape G, different methods known per se can be used in the control device. For example, a sinusoidal current waveform may be changed towards a trapezoidal and approximately rectangular current shape with smooth transitions by adding portions of a higher frequency sine wave to a fundamental wave of a particular frequency in the region of the edges of the fundamental wave. The change of the current form G is advantageously formed fluently and can be done automatically in particular depending on the strength of the welding current I, in the sense mentioned above with higher welding current I to a more rectangular shape or with smaller welding currents I to a sinusoidal shape out. If, on the other hand, the welder himself prescribes the current form, then the current shape is applied via a manual adjusting element, such as a motor. B. a knob, varies continuously, the controller responds to the setting for continuously adjusting the current shape G.

Bei einer Ausgestaltung der Schweißvorrichtung weist die Steuereinrichtung verschiedene Betriebsarten auf, die von dem Schweißer gewählt werden können. Die Betriebsarten umfassen eine manuelle Betriebsart und eine Automatikbetriebsart und können des Weiteren eine assistierende Betriebsart umfassen, in der der Schweißer von einer Steuerautomatik unterstützt wird. Beispielsweise ist in der Automatikbetriebsart vorgesehen, dass bei Erreichen eines bestimmten effektiven Schweißstromwertes, der beispielsweise zwischen 150 Ampère und 300 Ampère (Effektivwert), in einem Ausführungsbeispiel bei etwa 180 Ampère (Effektivwert) liegt, eine harte Umschaltung zwischen der Sinusform und einer näherungsweisen Rechteckform erfolgt. Die Umschaltung erfolgt durch Steuerung mittels Hardwarekomponenten und zusätzlich können vorteilhaft Softwaremodule bzw. Programmteile zum Steuern der Umschaltung vorhanden sein. Die programmierbare Ausführung hat dabei den Vorteil flexibler Anpassungsmöglichkeiten.In one embodiment of the welding device, the control device has various operating modes that can be selected by the welder. The modes include a manual mode and an automatic mode, and may further include an assist mode in which the welder is assisted by an automatic controller. For example, it is provided in the automatic mode that upon reaching a certain effective welding current value, for example, between 150 amps and 300 amps (RMS), in one embodiment at about 180 amps (RMS), a hard switching between the sinusoidal and an approximate rectangular shape takes place , The switchover takes place by means of control by means of hardware components and, in addition, software modules or program parts for controlling the switchover can advantageously be present. The programmable design has the advantage of flexible customization options.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Automatikbetriebsart und/oder die manuelle Betriebsart und/oder die assistierte Betriebsart in der Weise ausgebildet, dass ein Übergang von der Sinusform zu der Rechteckform(quasi-)kontinuierlich erfolgt, wie vorstehend beschrieben. Beispielsweise erfolgt dabei bis zu einem Effektivwert von ca. 350 Ampère (dies entspricht einer Sinusamplitude von ca. 500 Ampère) die Änderung der Stromform(quasi-)kontinuierlich durch Vorgabe mehrerer Stützpunkte (z. B. in einer Anzahl von 5 bis 15 Stützpunkten), die dem jeweiligen Schweißstrom I zugeordnet sind, um dessen Form vorzugeben. Die Form an sich wird dann aus einer deutlich höheren Anzahl von Stützpunkten (z. B. zwischen 100 und 1.000, wie z. B. ca. 500 Stützpunkten) bestimmt, womit eine bestimmte Frequenz bzw. bestimmter Zeitabstand der Stützpunkte (von z. B. ein bis drei ms zwischen zwei Stützpunkten) verbunden ist.In another embodiment, the automatic mode and / or the manual mode and / or the assisted mode is designed in such a way that a transition from the sinusoidal to the rectangular form (quasi) takes place continuously, as described above. For example, up to an effective value of about 350 amperes (this corresponds to a sine amplitude of about 500 amperes), the change of the current shape (quasi) continuously by specifying several interpolation points (eg in a number of 5 to 15 interpolation points) , which are assigned to the respective welding current I to specify its shape. The shape itself is then determined from a significantly higher number of interpolation points (eg between 100 and 1000, such as for example about 500 interpolation points), with which a certain frequency or specific time interval of the interpolation points (of e.g. one to three ms between two interpolation points).

Wie aus 6 ersichtlich, kann die Änderung der Stromform G mittels eines manuell betätigbaren Elements, wie z. B. einem drehbaren Einstellknopf oder einer berührungsempfindlichen Eingabeeinheit, in Kombination mit der Balance B variiert werden. Diese Verstellung ist vorteilhaft kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlich und kann bei einem jeweiligen eingestellten Schweißstrom I vorgenommen werden. Dies kann auch so erfolgen, dass sich die Amplitude des Schweißstroms oder der Effektivwert des Schweißstroms I nicht ändert. Daraus ergeben sich weitere vorteilhafte Möglichkeiten, den Schweißprozess in Abhängigkeit von einer jeweiligen Schweißaufgabe bzw. Schweißbedingung zu beeinflussen und anzupassen. Bei Sinusform des Schweißstroms I und geringerem negativem Wert der Balance B ergibt sich ein breiterer, flacherer Einbrand als bei mehr rechteckförmigem Schweißstrom I und größerem negativem Anteil des Schweißstroms I, wie die Darstellungen unter dem Schaubild zeigen.How out 6 can be seen, the change of the current form G by means of a manually operable element such. As a rotary knob or a touch-sensitive input unit, in combination with the balance B are varied. This adjustment is advantageously continuous or quasi-continuous and can be carried out at a respective set welding current I. This can also be done so that the amplitude of the welding current or the effective value of the welding current I does not change. This results in further advantageous possibilities to influence and adapt the welding process as a function of a respective welding task or welding condition. In the case of a sinusoidal shape of the welding current I and a lower negative value of the balance B, a broader, flatter penetration results than with more rectangular welding current I and a larger negative fraction of the welding current I, as shown by the diagrams below the diagram.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0644011 A1 [0002]
DE 4113117 C1 [0003]
WO 2009/130552 A1 [0004]

Claims

Welding device with a power unit ( 4 ) for providing a welding current (I) for an AC-TIG welding process ( 20 ), a welding torch ( 14 ) for producing a welded connection and a control device ( 3 ), on the one hand inputs for receiving process parameters, including at least the welding current (I) or a large representing this and on the other hand, outputs for driving the power unit ( 4 ) by means of in the control device ( 3 ) predetermined and / or formed control signals, wherein different current forms (G) of the welding current (I) including a sine shape and approximate rectangular shape are adjustable and einregelbar, characterized in that the current shape (G) in dependence on the strength of the welding current (I) towards greater values of the same from a sinusoidal shape to a rectangular shape automatically controllable and / or that the current shape (G) is adjustable continuously by manual adjustment of a sinusoidal shape to a rectangular shape or from an approximate rectangular shape to a sinusoidal shape.

Welding device according to claim 1, characterized in that the current form (G) is automatically controllable in dependence on the detected amplitude of the welding current (I).

Welding device according to claim 1 or 2, characterized in that the current form (G) for positive half-waves and negative half-waves is different automatically controllable and / or manually adjustable.

Welding device according to one of the preceding claims, characterized in that also a triangular current form (G) is automatically controllable and / or manually specifiable.

Welding device according to one of the preceding claims, characterized in that a balance (B) between positive half-wave and negative half-wave is automatically and / or manually variable, wherein in automatic control of the negative portion of the welding current (I) with increasing effective value of the welding current (I) increases against the positive share and vice versa.

Welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the welding current (I) with increasing effective value of the same by means of the control device ( 3 ) is automatically reducible.

Welding device according to one of the preceding claims, characterized in that in the control device ( 3 ) a maximum current threshold is predetermined or adjustable which can not be exceeded by the amplitude of the welding current (I), and in that the control device ( 3 ) is designed, in particular programmed, that a sinusoidal shape of the welding current (I) is maintained with its amplitude until the maximum current threshold is reached, and if the average welding current (I) is further increased, widening of the current form in the direction of a rectangle is automatically controllable without the Maximum current threshold is exceeded.