DE202013011884U1

DE202013011884U1 - Verbesserte Schweissstromquelle mit einem Prozess zum Surface Tension Transfer-Kurzschlussschweißen

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Publication number: DE202013011884U1
Application number: DE202013011884.9U
Authority: DE
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-12-05
Anticipated expiration: 2023-04-06
Also published as: KR20140144730A; US20130264323A1; WO2013150366A1; JP2015512342A; CN104334305A

Abstract

Schweißstromquelle, konfiguriert zum Ausführen eines Prozesses zum dynamischen Anpassen eines Schwellenwertes zum Detektieren des Endes eines Kurzschlusszustands während eines Schweißvorgangs, der folgende Schritten umfasst: Überwachen mindestens eines Schweißparameters, der mit einer Wellenform für einen Kurzschlusstransfer-Schweißprozess verknüpft ist; Vergleichen des mindestens einen Schweißparameters mit einem Schwellenwert für den mindestens einen Schweißparameter; Anpassen eines Wertes des Schwellenwertes auf der Basis der Vergleichsschrittes; und Verwenden des angepassten Wertes als einen neuen Schwellenwert für einen nächsten Zyklus der Wellenform.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die im vorliegenden Text beschriebene Erfindung betrifft allgemein eine Schweißstromquelle für eine verbesserte Querschnittsverminderungsdetektion bei Schweißraupen in Schweißprozessen, bei denen mit Surface Tension Transfer-Kurzschlussschweißen gearbeitet wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Beim Verzehrelektroden-Lichtbogenschweißen ist einer der anerkannten Betriebsmodi der Kurzschluss-Modus, wobei eine Stromversorgung an die Verzehrelektrode oder den Schweißdraht und das Werkstück, auf dem eine Schweißraupe gezogen werden soll, angeschlossen wird. Wenn ein Lichtbogen erzeugt wird, so schmilzt das Ende zu einer kugelförmigen Masse aus schmelzflüssigem Metall, das an der Elektrode hängt und sich in Richtung des Werkstücks erstreckt. Wenn diese Masse von geschmolzenem Material groß genug wird, so überbrückt sie den Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück und verursacht einen Kurzschluss. In diesem Moment fällt die Spannung zwischen der Elektrode und dem Werkstück drastisch ab, wodurch die Stromversorgung veranlasst wird, den Strom durch den Kurzschluss zu erhöhen. Dieser hohe Stromfluss wird aufrecht erhalten und wird im Lauf der Zeit durch die schmelzflüssige Masse sogar noch erhöht. Da dieser Kurzschlussstrom weiter fließt, verengt eine elektrische Einschnürung den Querschnitt eines Abschnitts der schmelzflüssigen Masse neben dem Ende des Schweißdrahtes. Die Kraft, die eine Querschnittsverringerung an dem schmelzflüssigen Schweißdraht hervorruft, ist proportional zum Quadrat des Stroms, der durch das schmelzflüssige Metall am Ende des Schweißdrahtes fließt. Dieser elektrische Einschnüreffekt wird durch die Northrup-Gleichung erklärt:
wobei I der Strom ist, r die Entfernung von der Mitte des Schweißdrahtes ist, und R der Durchmesser der Einschnürung ist. Während des Kurzschlusses besteht Bedarf an einem relativ hohen Stromfluss. Dieser hohe Stromfluss ist wünschenswert, um zu bewirken, dass sich der Einschnürungsabschnitt der schmelzflüssigen Masse rasch zu einer sehr kleinen Fläche oder Einschnürung formt, die letztendlich wie eine elektrische Sicherung explodiert, um das schmelzflüssige Kügelchen von dem Draht zu lösen und es zu ermöglichen, dass es durch Oberflächenspannung in die Schweißpfütze gezogen wird. Diese Explosion der Einschnürung verursacht Schweißspritzer im Schweißprozess. Schweißspritzer verschlechtern die Gesamteffizienz des Schweißvorgangs und erfordern einen erheblichen Reinigungsaufwand neben der Schweißraupe nach Abschluss des Schweißvorgangs. Da der Stromfluss durch den Draht oder Stab zu dem Werkstück, wenn die Einschnürung oder Sicherung explodiert, recht hoch ist, wird eine enorme Menge an Energie durch die Einschnürungsexplosion freigesetzt, was die Flugweite und die Menge der Schweißspritzer vergrößert.
Wie zu erkennen ist, gibt es einen Zielkonflikt zwischen dem Kurzschlussstrom, der hoch sein sollte, um die Größe der Verengung durch elektrische Einschnürung effizient zu verringern, aber gleichzeitig niedrig sein sollte, um die Energie der Sicherungsexplosion zu verringern und dementsprechend die Schweißspritzer und die Distanz, über die die Schweißspritzer verteilt werden, zu reduzieren.
Es ist sehr viel Mühe in den Versuch geflossen, das Ausmaß an Schweißspritzern zu begrenzen, wenn der Lichtbogen durch die Explosion an der Einschnürung oder Sicherung des Metallkügelchens, das an dem Schweißdraht hängt und das Werkstück oder die Schweißpfütze berührt, wiederhergestellt wird. Zuerst wurde vorgeschlagen, den Durchmesser des Schweißdrahtes zu verringern, d. h. einen 1/32-Draht zu verwenden; doch dieser Lösungsansatz zur Reduzierung von Schweißspritzern führte zu all den Ineffizienzen, die normalerweise mit der Verwendung von kleinem Schweißdraht einhergehen. Zum Beispiel war es schwierig, große Schweißraupen zu ziehen. Wenn der Drahtdurchmesser vergrößert wurde, um diese Probleme zu beheben, gab es wesentlich mehr Schweißspritzer. Angesichts dieses Dilemmas wurde vorgeschlagen, eine Hochfrequenzstromversorgung zu verwenden, wobei ein Hochfrequenzwechselrichter während eines Kurzschlusszustands oder bei Detektion einer bevorstehenden Lichtbogenneubildung, d. h. einem Explodieren der Sicherung, abgeschaltet wird. Wenn die Hochfrequenzstromversorgung kurz vor der Sicherungsexplosion abgeschaltet wird, wird ein Schalter betätigt, der geöffnet wird, um einen Widerstand in dem Ausgangstankkreis des Festkörper-Wechselrichters zu platzieren, um den Strom rasch zu dämpfen. Dieses System eignet sich nicht für alle Stromversorgungen und basiert auf einem komplexen Logiksteuersystem, das praktisch die Form der Stromkurve ab dem Moment, da ein Kurzschluss detektiert wird, bis zu dem Moment, da der Lichtbogen nach der Explosion der Einschnürung oder Sicherung wiederhergestellt wird, bestimmt. Eine Reduzierung des Stroms zum Zeitpunkt eines Kurzschlusses (oder der Bildung des Lichtbogens) erfolgt durch abgestimmte Dämpfung. Bei der Detektion einer Einschnürung oder Sicherung, die kurz vorm Explodieren steht, wird das gleiche Dämpfungskonzept verwendet. Die vorausgewählte Wellenform ist stark von der oben beschriebenen Dämpfung des Ausgangstankkreises eines Festkörper-Wechselrichters abhängig, was eine schwerwiegende Einschränkung darstellt, insbesondere bei der Verringerung des Stromflusses durch die Einschnürung selbst im Moment der Explosion. Eine solche vorausgewählte Stromformung ist auf Hochfrequenz-Festkörper-Wechselrichter-Stromversorgungen anwendbar, die intern abgeschaltet werden können. Mit einem erheblichen induktiven Blindwiderstand im Ausgangsschaltkreis würde eine Dämpfung durch den Widerstand, der parallel zum Schalter angeordnet ist, schwierig und nicht immer garantiert sein. Da Gleichstromschweißsysteme eine Ausgangsinduktanz haben, hat dieses Dämpfungskonzept zum Reduzieren von Schweißspritzern erhebliche praktische Nachteile und ist zusätzlich auf statische Schwellenwerte aus Nachschlagetabellen oder auf die Erfahrung des Schweißers auf der Grundlage von Einrichtungsbedingungen, zum Beispiel Kabellängen, und durch den Nutzer justierte Bedingungen, zum Beispiel Kontaktspitze-Werkstück-Abstand, beschränkt.
Darum ist ohne Weiteres zu erkennen, dass Bedarf an einer dynamischen Form des Anpassens des Schwellenwertes an die angetroffenen Ist-Schweißbedingungen in Echtzeit besteht, um ein genaueres Detektionsverfahren zur Detektion des Endes eines Kurzschlussereignisses bereitzustellen. Eine verbesserte Detektion hat den überaus wünschenswerten Effekt des Reduzierens von Schweißspritzern, insbesondere durch Ausschließen von verpassten Detektionen, die starke Kurzschlüsse neben größeren Mengen an Schweißspritzern verursachen, und eines stabileren Schweißprozesses.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Schweißstromquelle, konfguriert zum Durchführen eines Prozesses zum dynamischen Anpassen eines Schwellenwertes zum Detektieren des Endes eines Kurzschlusszustands während eines Schweißvorgangs, bereitgestellt, der folgende Schritte umfasst: Überwachen mindestens eines Schweißparameters, der mit einer Wellenform für einen Kurzschlusstransfer-Schweißprozess verknüpft ist; Vergleichen des mindestens einen Schweißparameters mit einem Schwellenwert für den mindestens einen Schweißparameter; Anpassen eines Wertes des Schwellenwertes auf der Basis des Vergleichsschrittes; und Verwenden des angepassten Wertes als einen neuen Schwellenwert für den nächsten Zyklus der Wellenform. Der Prozess kann des Weiteren den Schritt des Generierens mindestens einer Aktion zum Korrigieren eines Schweißproblems enthalten, wenn der Vergleichsschritt bestimmt, dass der Schwellenwert entweder zu hoch oder zu niedrig ist. Der überwachte mindestens eine Schweißparameter ist aus folgender Gruppe ausgewählt: Strom, Spannung, Zeit, Widerstand, Leistung, Leistungsdichte und Ableitungen davon. Bei der Implementierung des Prozesses verwendet der Anpassungsschritt eine Steuereinheit, die aus folgender Gruppe ausgewählt ist: eine Proportionalsteuereinheit, eine Proportional-Integral-Steuereinheit, eine Proportional-Differenzial-Steuereinheit und eine Proportional-Integral-Differenzial-Steuereinheit, bevorzugt eine Proportional-Integral-Differenzial-Steuereinheit. Bei der weiteren Implementierung des Prozesses kann der Schritt des Generierens mindestens einer Aktion zum Korrigieren eines Schweißproblems das Neuzünden eines Lichtbogens durch einen Plasmaschub enthalten. Um die Sequenz zu starten, wird ein anfänglicher Schwellenwert zuvor festgelegt, und ein neuer Schwellenwert wird auf der Basis des Verwendungsschrittes dynamisch aktualisiert.
Bei einer Implementierung der Technologie ist der überwachte Parameter Spannung oder eine Ableitung von Spannung, weil es wichtig ist, den Strom kurz vor der Vollendung des Querschnittsverminderungsereignisses zu verringern. Bei einer anderen Implementierung der Technologie ist der überwachte Parameter ein Widerstand oder eine Ableitung eines Widerstandes, weil der Widerstandswert in dem Maße zunimmt, wie die Querschnittsfläche der Querschnittsverminderung abnimmt. Bei einer anderen Implementierung der Technologie ist der überwachte Parameter eine Leistungsdichte oder eine Ableitung der Leistungsdichte, weil in dem Maße, wie sich der Radius der Querschnittsverminderungsfläche null annähert, die Leistungsdichte in Richtung unendlich zunimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Schweißstromquelle, konfiguriert zum Implementieren eines Prozesses zum dynamischen Anpassen eines Schwellenwertes zum Detektieren des Endes eines Kurzschlusszustands während eines Schweißvorgangs, bereitgestellt, der folgende Schritte umfasst: Überwachen mindestens eines Schweißparameters, der mit einer Wellenform für einen Kurzschlusstransfer-Schweißprozess verknüpft ist; Vergleichen des mindestens einen Schweißparameters mit einem Schwellenwert für den mindestens einen Schweißparameter; Anpassen eines Wertes des Schwellenwertes auf der Basis des Vergleichsschrittes, wobei das Anpassen gemäß der folgenden Logik erfolgt:
wenn die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) > die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert),
dann Schwellendetektionswert = Schwellendetektionswert + Δ
wenn die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) < die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert),
dann Schwellendetektionswert = Schwellendetektionswert – Δ,
wenn die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) = der Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert),
dann Schwellendetektionswert = Schwellendetektionswert + 0;
und wobei
die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) = der detektierte oder gemessene Wert der Zeit zwischen der Vollendung der Elektrodenquerschnittsverminderung oder Sicherungsablösung (T₃ von n) zur Widerherstellung des Schweißlichtbogen (T₄ von 4);
die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert) = die Sollzeitdifferenz zwischen T₃ und T₄ von 4, zum Beispiel 50 Mikrosekunden oder ein anderer Sollzeitwert;
der Schwellendetektionswert = der Istwert des Detektionsschwellenparameters, zum Beispiel dv/dt, Ohm, Spannung oder ein anderer geeigneter Parameter, der dafür verwendet wird, die Vollendung der Elektrodenquerschnittsverminderung (T₃ von 4) zu detektieren;
Δ = der Anpassungswert für den Schwellendetektionswertparameter, zum Beispiel dv/dt, Ohm, Spannung, Zeit oder ein anderer geeigneter Parameter gemäß Berechnung durch Modifizierung des Wertes in einer unten besprochenen Weise unter Verwendung einer PID-Steuereinheit und der Größenordnung der Differenz des Ist-Wertes der Zeitmessung bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) im Vergleich zum Soll- oder definierten Wert, T(_definiert) (zum Beispiel 50 Mikrosekunden).
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Ausführungsformen dieser Erfindung werden offenbar, wenn sie im Licht der Zeichnungen, detaillierten Beschreibung und angehängten Ansprüche betrachtet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen eine physische Form annehmen, wovon eine bevorzugte Ausführungsform im Detail in der Spezifikation beschrieben und in den begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Spezifikation bilden, veranschaulicht wird, und in denen Folgendes zu sehen ist:
1 ist ein kombiniertes Blockschaubild und Verdrahtungsschaubild, das ein elektrisches Lichtbogenschweißgerät zum Durchführen eines Impulsschweißprozesses veranschaulicht, wobei ein Rückkopplungsschaltkreis eingesetzt wird, der in Echtzeit arbeitet, um den Schwellendetektionswert für die Wellenform auf der Basis des vorausgegangenen Schweißereignisses zu beeinflussen;
2 ist ein Kurvendiagramm, das eine Spannungskurve und eine Stromkurve eines Impulsschweißprozesses des Standes der Technik veranschaulicht;
3 ist ein Kurvendiagramm, das die Signale verschiedener Stellen in dem in 1 veranschaulichten elektrischen Lichtbogenschweißgerät veranschaulicht;
4 ist eine Wellenform ähnlich 3, die den Strom im Verhältnis zur Zeit zeigt und dies mit der Schweißraupenbildung, der Querschnittsverminderung und der letztendlichen Abscheidung in eine Schweißpfütze verknüpft; und
5 ist ein Flussdiagramm der Entscheidungen, die für jeden Schwellenwert gelten, der dynamisch angepasst und im nächsten Zyklus der Wellenform verwendet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der beste Modus zum Ausführen der Erfindung wird nun für die Zwecke der Veranschaulichung des besten Modus beschrieben, der dem Anmelder zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Patentanmeldung bekannt ist. Die Beispiele und Figuren sind nur veranschaulichend und sollen die Erfindung, die allein am Schutzumfang und Wesen der Ansprüche zu ermessen ist, nicht einschränken. Wenden wir uns nun den Zeichnungen zu, deren Darstellungen allein dem Zweck der Veranschaulichung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und nicht dem Zweck ihrer Einschränkung dienen. 1 veranschaulicht ein elektrisches Lichtbogenschweißgerät A zum Durchführen eines Impulsschweißprozesses, wie in 2 gezeigt. Obgleich auch andere Schweißgerätarchitekturen verwendet werden könnten, ist eine beispielhafte Architektur ein Schweißgerät, das durch Wellenformtechnologie gesteuert wird, deren Vorreiter The Lincoln Electrical Company aus Cleveland, Ohio, ist. Bei dieser Art von Schweißgerät erzeugt ein Wellenformgenerator das Profil für die in einem Impulsschweißprozess verwendeten Wellenformen. Die Stromquelle erzeugt die Impulse gemäß der vom Wellenformgenerator bestimmten Form unter Verwendung mehrerer Stromimpulse und bei hoher Frequenz, wie zum Beispiel über 18 kHz. Diese Art der Technologie erzeugt präzise Impulsformen für jeden gewünschten Schweißprozess. Auch wenn die Erfindung mit Bezug auf die Verwendung eines Schweißgerätes beschrieben wird, das mit Wellenformtechnologie arbeitet, ist die Erfindung breiter angelegt und kann auch in anderen Schweißgeräten verwendet werden, wie zum Beispiel in SCR (Silicon Controlled Rectifier)-gesteuerten Schweißgeräten und Chopper-basierten Schweißgeräten.
Das in 1 gezeigte elektrische Lichtbogenschweißgerät A wird zum Durchführen eines Standard-Impulsschweißprozesses verwendet, wie durch die Kurven in 2 veranschaulicht ist, wobei mehrere Betriebssignale an verschiedenen Stellen in 1 angedeutet und durch entsprechende Zahlen in 3 bezeichnet sind. Das elektrische Lichtbogenschweißgerät A hat eine Stromquelle 10 in Form eines schnellschaltenden Wechselrichters mit Ausgangsanschlussdrahten 12, 14 zum Erzeugen des Impulsschweißprozesses zwischen der Elektrode E und dem Werkstück W. Die Stromquelle 10 wird durch eine geeignete Stromversorgung 16 betrieben, die als ein dreiphasiger Eingang veranschaulicht ist. Das Profil der Impulse und des trennenden Hintergrundstroms, die den Impulsschweißprozess bilden, wird durch ein Signal am Wellenformeingang 18 bestimmt. Ein Stromnebenschluss 22 übermittelt den Lichtbogenstrom des Schweißprozesses durch Leitungen 24 zum Stromsensor 26, der einen analogen Ausgang 28 aufweist, der für eine Rückkopplungssteuerschleife verwendet wird. In gleicher Weise übermitteln Anschlussdrähte 30, 32 die Lichtbogenspannung zum Spannungssensor 34, der einen Detektionsausgang 36 und einen Pegel- oder Amplitudenausgang 38 aufweist. Der Detektionsausgang zeigt an, wenn der Pegel der Spannung während eines Kurzschlusses zwischen der Elektrode E und dem Werkstück W abfällt. Der Pegelausgang 38 hat ein Signal, das für die Lichtbogenspannung an der Elektrode und dem Werkstück steht. Der Spannungsdetektionsausgang 36 wird an einen Kurzschlussreaktionsschaltkreis 40 übermittelt, der einen Kurzschlussreaktionsausgang 42 aufweist, der ein Signal 3 ausgibt. Wenn es einen Kurzschluss gibt, so findet eine Kurzschlussreaktion in Leitung 42 gemäß der Standardtechnologie statt. In den Wellenformgenerator 50 wird die bestimmte Wellenform geladen, um den Schweißprozess auszuführen. Diese Wellenform wird als Signal 2 angezeigt. Ein Timer 52 leitet ein Zeitsteuerungssignal durch die Leitungen 94 zum Wellenformgenerator zum Zweck des Initiierens der einzelnen Impulse, die den Schweißprozess bilden. Der Generator 50 erhält ebenfalls Rückkopplungssignale von den Leitungen 28, 38, um die Spannung und den Strom gemäß dem eingestellten Profil des Wellenformgenerators und dem bestehenden Profil zwischen der Elektrode und dem Werkstück zu steuern. Die Wellenform, die durch die Stromquelle 10 auszugeben ist, ist das Signal 2 in Leitung 56. Dieses Signal wird mit dem Eingang des Summierknotens oder Summierers 60 verbunden, der einen Ausgang 62 für das Signal 4 hat. Dieses Signal im Schweißgerät A ist das eigentliche Signal, das in den Eingang 18 der Stromquelle 10 eingespeist wird.
Der durch das Schweißgerät A ausgeführte Schweißprozess ist in 2 veranschaulicht, wo die Stromkurve 100 eine Reihe beabstandeter Stromimpulse 102 hat, die durch den Hintergrundstromabschnitt 104 getrennt sind. Die Spannungskurve 120 ist die Spannung zwischen den Leitungen 30, 32 und bildet die Lichtbogenspannung, die mit dem Lichtbogenstrom von Kurve 100 korreliert ist. Die Spitzenspannung ist ein Ergebnis des Anlegens des Spitzenstroms 102. Eine geringe durchschnittliche Spannung der Kurve 120 ist die Folge eines hohen momentanen Lichtbogenspannungsdurchschnitts mit einem Kurzschlusssignal bei oder unter etwa 6,0 Volt. Wenn ein Kurzschluss besteht, so fällt die Lichtbogenspannung 120 ab, wie durch Punkt 122 gezeigt. Dieser Spannungsabfall bezeichnet einen Kurzschluss von schmelzflüssigem Metall zwischen der Elektrode und dem Werkstück. Wenn das geschieht, so setzt ein Kurzschlussaufhebungsverfahren die Wellenform in Leitung 56 außer Kraft. Beim Detektieren eines Kurzschlusses an Punkt 122 wird ein hoher Strom zwischen der Elektrode und dem Werkstück entlang dem Anstieg 106, wie in 2 gezeigt, angelegt. In der Praxis ist dieser Anstieg steil und wird dann allmählich, wie durch den Abschnitt 108 angedeutet. Wenn der Kurzschluss durch den höheren Strom gemäß Standardtechnologie aufgehoben wird, so verschiebt sich die Spannung der Kurve 120 sofort zu einem Plasma- oder Lichtbogenzustand zurück. Dies bewirkt ein Ausschwingen oder eine Wiederherstellung des Stroms entlang der Leitung 110. Das heißt, wenn ein Kurzschluss stattfindet, so wird der Lichtbogenstrom entlang des Anstiegs 106 und des Anstiegs 108 erhöht, bis der Kurzschluss aufgehoben ist, wie durch eine höhere Spannung angezeigt wird. Dieses Aufheben des Kurzschlusses stoppt das Ausgangssignal des Kurzschlussreaktionsschaltkreises 40.
Der Betrieb von Schweißgerät A wird durch die Signale 2, 3, 4, 7 und 9 offenbart, wie in 3 gezeigt. Das Signal 7 ist die abgefühlte Spannung in Leitung 36. Unter normalen Umständen enthält die Spannung 120 mehrere beabstandete Impulse 130 mit Formen, die durch den Wellenformgenerator 50 bestimmt werden, und Abständen, die durch den Timer 52 bestimmt werden. Wenn es einen Kurzschluss an Punkt 122 gibt, so fällt die Spannung entlang der Leitung 132 ab. Dies veranlasst einen Impuls 140, der einen Ausgang in der Leitung 42 erzeugt, der die Form eines Signal 142 hat, das allgemein dem Anstieg 106 und 108 für die Stromkurve 100 entspricht und zu dem Signal 2 addiert wird. Der Ausgang des Wellenformgenerators 50 ist das Signal 2, das das in 3 gezeigte Wellenformsignal 150 darstellt. Der Ausgang des Summierknotens 60 in Leitung 62 ist die Summe der Signale 2 und 3, die als Signal 4 in Leitung 62 gezeigt ist. Der Anstieg 142 wird zur Wellenform 150 addiert, so dass der Ausgang zwischen der Elektrode E und dem Werkstück W das Signal in den Leitungen 18 und 62 ist, das eine Wechselrichter-artige Stromquelle 10 steuert.
Die Erfindung betrifft einen Schweißmodus wie zum Beispiel den Surface Tension Transfer^®- oder STT^®-Schweißmodus, wobei der Metalltransfer ein Schweißmodus mit geringer Wärmezufuhr ist. Der STT-Schweißmodus ist reaktiv. Die Stromquelle überwacht den Lichtbogen und reagiert augenblicklich auf die Änderungen der Lichtbogendynamik. Ein Abfühlanschlussdraht ist an dem Werkstück angebracht, um Rückkopplungsinformationen zu der Stromquelle zu übermitteln. Als ein einzigartiges Merkmal liefert die STT-Stromquelle Strom zu der Elektrode unabhängig von der Drahtzufuhrgeschwindigkeit. Dieses Merkmal erlaubt die Fähigkeit, den Strom entsprechend den Anforderungen der Anwendung zu erhöhen oder zu reduzieren.
Die Stromquelle, die STT unterstützt, hat weder konstanten Strom noch konstante Spannung. Sie biete Bedienelemente für die wesentlichen Komponenten der STT-Wellenform, darunter für Spitzenstrom, Hintergrundstrom und Ausschwingstrom.
Wie in 4 veranschaulicht, erzeugt STT zwischen den Zeiten T₀–T₁ ein gleichmäßiges schmelzflüssiges Kügelchen und hält es aufrecht, bis das Kügelchen die Pfütze kurzschließt. Die schmelzflüssige Spitze der Elektrode stellt einen ersten physischen Kontakt mit der Schmelzpfütze beim Hintergrundstrompegel (T₀–T₁) zwischen 50–100 A her. Bei Zeit T₁ (dem Hintergrundstrom) liest die Spannungsfühlerklammer eine Abnahme der Spannung, und das Gerät senkt die Stromstärke. Der Hintergrundstrom wird des Weiteren ungefähr 0,75 Millisekunden lang auf 10 Ampere reduziert. Dieses Zeitintervall wird als die Kügelchen-Zeit (T₁–T₂) bezeichnet. Die Reduzierung des Stroms soll verhindern, dass sich das schmelzflüssige Tröpfchen vorzeitig löst.
Während des Einschnürmodus (T₂–T₃) wird der Draht weiterhin zugeführt, weshalb eine Verschmelzung zwischen der Elektrode und dem Werkstück eintritt. Um den schmelzflüssigen Tropfen zu transferieren, steigt der Strom rasch bis auf einen Punkt, wo die Einschnürkraft, die mit dem Anstieg des Stroms einhergeht (die elektromagnetische Kraft), beginnt, den Querschnitt der schmelzflüssigen Säule der Elektrode zu verengen. Zu diesem Zeitpunkt, wie in 1 veranschaulicht, beginnt die Stromquelle mit der Überwachung der Änderungen der Spannung im zeitlichen Verlauf in Bezug auf die Querschnittsverminderung des schmelzflüssigen Tröpfchens. Das schmelzflüssige Metall ist weiterhin mit der schmelzflüssigen Schweißpfütze in Kontakt. Über den Abfühlanschlussdraht liest die Stromquelle die beobachtete Spannung und vergleicht den neuen Spannungswert kontinuierlich mit dem früheren Spannungswert. Bei T₃ beginnt der Draht mit der „Einschnürung”. Obgleich in dieser Veranschaulichung die Spannung der gemessene Parameter ist, braucht die Erfindung nicht darauf beschränkt zu werden. Es kann praktisch jeder gemessene Parameter verwendet werden; eine nicht-einschränkende beispielhaftes Liste beinhaltet Widerstand, Stromstärke und Leistung in ihrer ursprünglichen oder abgeleiteten Form.
Während der Zeiten T₂–T₃ erfolgt die dv/dt-Berechnung, die den Moment anzeigt, bevor sich der Draht vollständig löst. Es ist die erste Ableitungsberechnung der Änderungsrate der Kurzschlusselektrodenspannung im Verhältnis zur Zeit. Wenn diese Berechnung anzeigt, dass ein bestimmter dv/dt-Wert erreicht wurde, der anzeigt, dass eine Sicherungsablösung kurz bevor steht, so wird der Strom in wenigen Mikrosekunden wieder auf 50 Ampere verringert. Dadurch sollen eine heftige Ablösung und eine Explosion vermieden werden, die Schweißspritzer verursachen würde. Dieses Ereignis findet statt, bevor sich die kurzgeschlossene Elektrode ablöst.
An dem Punkt, wo das schmelzflüssige Metall davor steht, sich vom Ende der Elektrode zu lösen, der Zeit T₃, reduziert die Stromquelle den Strom auf unterhalb des Hintergrundstromspegels, und zwar auf ungefähr 45–50 A. An diesem Punkt in der Wellenform wird das schmelzflüssige Tröpfchen zu der Schweißpfütze übertragen. Diese gesteuerte Ablösung des schmelzflüssigen Tröpfchens ist im Wesentlichen frei von Schweißspritzern, wenn der Schwellenwert richtig definiert ist.
Die Stromquelle hebt den Spitzenstrompegel zwischen den Zeiten T₄–T₅ an, und ein neues Tröpfchen beginnt sich bei den Zeiten T₅–T₆ zu bilden. Ein Plasmaschub wird angewendet, der die Energie liefert, um die Lichtbogenlänge wiederherzustellen, ein neues schmelzflüssiges Tröpfchen zu bilden und die Schmelzpfütze von dem schmelzflüssigen Tröpfchen fort zu drängen. Die Zeitdauer ist nominell 1 Millisekunde für Kohlenstoffstahlelektroden und 2 Millisekunden für Edelstahl- und Nickellegierungs-Füllmetalle. Anodenstrahlkräfte drücken die schmelzflüssige Schweißpfütze nieder, um zu verhindern, dass sie sich wieder an die Elektrode anschließt. Während dieses Zeitraums eines hohen Lichtbogenstroms wird die Elektrode rasch „zurückgeschmolzen”. Während des Zeitraums T₆–T₇ wird der Lichtbogenstrom vom Plasmaschub zum Hintergrundstrompegel verringert. Während des Ausschwingzeitraums versorgt der Strom das schmelzflüssige Tröpfchen mit zusätzlicher Energie, während der Strom auf seinen ursprünglichen Hintergrundpegel zurückkehrt. Die zusätzliche Energie erhöht die Fluidität der Pfütze, und das Ergebnis ist eine verbesserte Benetzung an den Raupenrändern.
Im Sinne des oben Dargelegten ist der Spitzenstrom für das Aufbauen der Lichtbogenlänge verantwortlich, und er liefert genug Energie zum Vorwärmen des Werkstücks, um eine gute Verschmelzung zu gewährleisten. Wenn er zu hoch eingestellt wird, so werden die schmelzflüssigen Tröpfchen zu groß. Der Hintergrundstrom ist die wesentliche Komponente, die für den Einbrand in den Grundwerkstoff verantwortlich ist, und er ist größtenteils für die Gesamtwärmezufuhr in die Schweißnaht verantwortlich. Das Verändern dieser Komponente steuert den Grad des Einbrands, und es beeinflusst die Größe des schmelzflüssigen Tröpfchens. Der Ausschwingstrom ist dafür verantwortlich, dem schmelzflüssigen Tröpfchen Energie zuzuführen, um die Fluidität des Tröpfchens zu erhöhen. Das Erhöhen des Ausschwingstroms erlaubt schnellere Vorschubgeschwindigkeiten und verbessert die Benetzung des Raupenrandes. Die Nutzung des Ausschwingens hat sich als sehr wertvoll erwiesen, um die Fluidität der Pfütze zu erhöhen, was zu höheren Lichtbogen-Vorschubgeschwindigkeiten führt.
Jedoch ist die Detektion der Zeit T₃, wie in 4 dargestellt, weder konstant noch trivial. Ein Aspekt dieser Erfindung konzentriert sich auf ein richtiges Detektieren der Zeit T₃, die mit dem Querschnittsverminderungsphänomen verbunden ist, und auf die dynamische Verwendung dieser Information zum Justieren des dv/dt-Schwellenwertes für den nächsten Zyklus des Schweißprozesses. Wenn die dv/dt-Detektion der Schweißraupen-Querschnittsverminderung korrekt funktioniert und den Strom kurz vor dem Ablösen auf einen sehr geringen Pegel reduziert, so werden Schweißspritzer vermieden. Nach dem Abwarten einer relativ kurzen Zeit (zum Beispiel 20–30 Mikrosekunden) wird die Ablösung der Querschnittsverminderung erwartet; in diesem Moment wird der Schweißlichtbogen wiederhergestellt. Nach der Erzeugung dieses Schweißlichtbogens wird der Strom erhöht, um ein neues Tröpfchen zu bilden und den Zyklus zu wiederholen.
Wenn jedoch der dv/dt-Schwellenwert für die gegebenen Bedingungen falsch ist, so sind zwei Ergebnisse möglich: Der Schwellenwert wird zu hoch eingestellt, oder der Schwellenwert wird zu niedrig eingestellt. Wenn der Schwellendetektionswert zu niedrig ist, so findet die dv/dt-Detektion zu früh während des Querschnittsverminderungsprozesses statt. Dies führt zu einem vorzeitigen Abfall des Stroms, und die Ablösung der Querschnittsverminderung findet nicht innerhalb eines maximalen Wartezeitraums statt. Nach einem definierten maximalen Wartezeitraum (zum Beispiel 100–200 Mikrosekunden) wird die Kurzschlussaufhebungsfunktion wiederholt (der Strom wird erhöht, um die Ablösung der Querschnittsverminderung zu vollenden und den Lichtbogen neu zu zünden und den nächsten Zyklus zu starten). Das Ergebnis ist, dass der nächste Zyklus der Wellenform dynamisch auf die Verwendung eines höheren Schwellenwertes durch die Schnittstelle mit der Steuereinheit angepasst wird. Durch dynamische Anpassung des Schwellenwertes wird nicht nur die Lichtbogeninstabilität verringert, sondern auch der Wärmeverlust, wenn der Draht weiterhin zugeführt wird, aber der Prozess länger in einem Kurzschlusszustand verharrt als erwartet. In diesem Szenario, das in diesem Absatz beschrieben ist, und unter weiterem Bezug auf 1, wird dem Referenzsignal 66 ein anfänglicher Schwellenwert zugewiesen. Diese anfängliche Zuweisung erfolgt über Software, oder verwendet den letzten detektierten Wert, oder wird anhand der Erfahrung des Schweißers eingestellt, oder wird anhand von Eingaben des Schweißers in die Software entsprechend der Art des Schweißens, die verwendet werden soll, des verwendeten Inertgases, der Schweißdrahtzufuhrrate usw., festgelegt. Wenn der gemessene Schwellenwert (genauer gesagt, die Spannung oder Ableitung davon, die entlang der Leitung 38 detektiert wird) größer ist als der Stromschwellendetektionswert (gemäß Vergleich durch den Komparator 68), dann erhöht die Steuereinheit 64 den Wert für den nächsten Schwellenwert zur Verwendung im anschließenden Vergleich sowie im Wellenformgenerator 50. Der höhere Schwellenwert wird dynamisch zum neuen Schwellenvergleichswert.
Wenn der Schwellendetektionswert zu hoch ist, so findet die dv/dt-Detektion niemals statt, und der Strom wird niemals reduziert. Darum ist bei der Querschnittsverminderung der Strombetrag zu hoch, was zu Schweißspritzern führt. Durch dynamische Anpassung des Schwellenwertes verwendet der nächste Zyklus einen niedrigeren Schwellenwert durch die Schnittstelle mit der Steuereinheit. In diesem Szenario, und mit weiterem Bezug auf 1, ist der gemessene Schwellenwert (genauer gesagt, die Spannung oder Ableitung davon, die entlang der Leitung 38 detektiert wird) kleiner als der Schwellendetektionswert aus dem zuvor detektierten Wert der Schwelle (genauer gesagt, der frühere Spannungs- oder Ableitungswert, der durch die Referenzleitung 66 dargestellt wird) (gemäß Vergleich durch den Komparator 68); daraufhin verringert die Steuereinheit 64 den Wert für den nächsten Schwellenwert zur Verwendung in dem anschließenden Vergleich sowie in dem Wellenformgenerator 50. Der reduzierte Schwellenwert wird dynamisch zum neuen Schwellenvergleichswert.
Der Reihe nach findet Folgendes statt, wie in dem Entscheidungsbaum-Flussdiagramm von 5 veranschaulicht. Auf der Grundlage des Wissens des Schweißers, Software-Vorauswahl auf der Basis von Schweißdrahteigenschaften und Schweißart, oder eines anderen dem Fachmann bekannten Verfahrens wird eine Ursprungszeit für die Lichtbogenwiederherstellung, T(_definiert) von Referenzblock 80, definiert. Diese ursprüngliche Lichtbogenwiederherstellungszeit wird mit dem detektierten Wert, T(_detektiert), für die Lichtbogenwiederherstellungszeit von Referenzblock 82 verglichen. Bei dieser dynamischen Anpassung der Schwellendetektion wird der Schwellenwert gemäß folgender Logik angepasst:
wenn die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) > die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert) (Referenzblock 84),
dann Schwellendetektionswert = Schwellendetektionswert + Δ (Referenzblock 94) nach mathematischer Verarbeitung über eine PID-Steuereinheit (Referenzblock 88)
wenn die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) < die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert) (Referenzblock 86),
dann Schwellendetektionswert = Schwellendetektionswert – Δ (Referenzblock 98) nach mathematischer Verarbeitung über eine PID-Steuereinheit (Referenzblock 92)
wenn die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) = der Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert) (Referenzblock 90),
dann Schwellendetektionswert = Schwellendetektionswert + 0;
und wobei
die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) = der detektierte oder gemessene Wert der Zeit zwischen der Vollendung der Elektrodenquerschnittsverminderung oder Sicherungsablösung (T₃ von 4) zur Widerherstellung des Schweißlichtbogen (T₄ von 4);
die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert) (Referenzblock 80) = die Sollzeitdifferenz zwischen T₃ und T₄ von 4, zum Beispiel 50 Mikrosekunden oder ein anderer Sollzeitwert;
der Schwellenwert = der Istwert des Detektionsschwellenparameters, zum Beispiel dv/dt, Ohm, Spannung oder ein anderer geeigneter Parameter, der dafür verwendet wird, die Detektion der Vollendung der Elektrodenquerschnittsverminderung (T₃ von 4) zu berechnen;
Δ = der Anpassungswert für den Detektionsschwellenparameter, zum Beispiel dv/dt, Ohm, Spannung, Zeit oder ein anderer geeigneter Parameter gemäß Berechnung durch Modifizierung des Wertes in einer unten besprochenen Weise unter Verwendung einer PID-Steuereinheit und der Größenordnung der Differenz des Wertes der Zeitmessung bis zur Lichtbogenwiederherstellung im Vergleich zum Soll- oder definierten Wert (zum Beispiel 50 Mikrosekunden), und
ΔT = die Zeitdifferenz zwischen der Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) minus der Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_{definiert oder Soll}) (Referenzblock 82).
Oder mit anderen Worten ausgedrückt: Wenn die Zeitdauer, die zwischen der Vollendung der Querschnittsverminderung und dem Neuzünden des Lichtbogens verstrichen ist, 75 Mikrosekunden betrug, mit einem Sollwert von 50 Mikrosekunden, dann würde der Schwellendetektionswert (der eine Ableitung der Spannung (zum Beispiel dv/dt), oder Spannung (Volt), oder Leistung (Watt), oder Widerstand (Ohm), oder ein anderer geeigneter Parameter sein könnte) um einen Wert von Δ erhöht. Dieser inkrementelle Wert würde den aktuellen Schwellenwert mittels einer Berechnung durch eine PID-Steuereinheit erhöhen, was den Istwert des Schwellendetektionsparameters auf einen höheren Wert zur Verwendung in dem anschließenden Zyklus der Wellenform anheben würde. Wenn zum Beispiel in diesem Szenario der ursprüngliche Schwellenwert als „x” Volt (oder äquivalent „x” Watt oder äquivalent „x” Ohm oder äquivalent „x” dv/dt-Einheiten) definiert wurde und die Zeit zur Lichtbogenneuzündung zu lang war, so müsste der Schwellenwert, bevorzugt durch Anwendung einer proportionalen, integralen und differenziellen Berechnung (zum Beispiel „x” + „y” Volt), inkrementell um einen Wert „y” erhöht werden, der durch die PID-Steuereinheit auf der Grundlage des Ausmaßes der Differenz der Lichtbogenneuzündungszeitwerte bestimmt wurde. Äquivalent könnte dies auch in anderen Einheiten ausgedrückt werden, zum Beispiel „x” + „y” Ohm oder „x” + y Watt.
Auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs der detektierten Ist-Zeit mit der definierten Zeit für die Wiederherstellung des Schweißlichtbogens wird dynamisch ein neuer Schwellenwert im nächsten Zyklus der Wellenform verwendet, um sicherzustellen, dass Schweißspritzer minimiert werden. Wie oben definiert, aber auf diese sich wiederholende Entscheidungssequenz anwendbar, ist Δ ein dynamischer Anpassungswert für jede augenblickliche Berechnung, um wie weit die vorgegebene oder Soll-Lichtbogenwiederherstellungszeit von der detektierten Zeit abweicht. Gleichzeitig werden Zusatzinformationen gesendet, um die Probleme zu lösen, die mit Asymmetrie des Schwellensystems zu tun haben, wie zuvor für jeden Zyklus der Wellenform definiert wurde. Dieser Prozess wird für die Dauer des Schweißvorgangs für jeden Zyklus der Schweißwellenform wiederholt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit 64 eine PID-Steuereinheit (Proportional-Integral-Differanzial-Steuereinheit). Proportional meint, dass eine lineare Beziehung zwischen zwei Variablen besteht. Die Proportionalsteuerung ist ein ausgezeichneter erster Schritt, der den Dauerzustandsfehler reduziert, aber niemals beseitigt, und in der Regel zu einem Overshoot-Fehler führt. Um das Ansprechen einer Proportionalsteuereinheit zu verbessern, wird oft eine Integralsteuerung hinzugefügt. Das Integral ist die laufende Summe der Fehler. Darum versucht die Proportionalsteuereinheit, den momentanen Fehler zu korrigieren, und die Integralsteuereinheit versucht, frühere Fehler zu korrigieren und zu kompensieren. Die Differenzialsteuereinheit versucht, künftige Fehler prädiktiv zu korrigieren. Das bedeutet, dass erwartet wird, dass der Fehler der momentane Fehler plus die Änderung beim Fehler zwischen dem zwei vorausgegangenen Sensorabtastwerten ist. Die Änderung beim Fehler zwischen zwei aufeinanderfolgenden Werten ist das Differenzial. Obgleich eine PID-Steuereinheit bevorzugt ist, profitiert das SST-System von der Verwendung nur einer Proportionalsteuereinheit, einer Proportional-Integral-Steuereinheit oder einer Proportional-Differenzial-Steuereinheit.
Der beste Modus zum Ausführen der Erfindung ist für die Zwecke der Veranschaulichung des besten Modus beschrieben worden, der dem Anmelder zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Patentanmeldung bekannt ist. Die Beispiele sind nur veranschaulichend und sollen die Erfindung, die allein am Schutzumfang und Wesen der Ansprüche zu ermessen ist, nicht einschränken. Die Erfindung wurde anhand bevorzugter und alternativer Ausführungsformen beschrieben. Anderen Personen fallen beim Lesen und Verstehen der Spezifikation natürlich Modifizierungen und Änderungen ein. Es ist beabsichtigt, alle derartigen Modifizierungen und Änderungen mit aufzunehmen, sofern sie in den Schutzumfang der angehängten Ansprüche oder ihrer Äquivalente fallen.
Bezugszeichenliste

2: Als Signal angezeigt
3: Ausgabe eines Signals
4: Signal
10: Stromquelle
12: Ausgangsanschlussdrähte
14: Ausgangsanschlussdrähte
16: Stromversorgung
18: Wellenformeingang
22: Nebenschluss
24: Leitungen
26: Stromsensor
28: analoger Ausgang
30: Art und Weise
32: Anschlussdrähte
34: Spannungssensor
36: Detektionsausgang
38: Amplitudenausgang
40: Schaltkreis
42: Reaktionsausgang
50: Generator
52: Timer
54: Zeitsteuerungssignal
56: Leitung
60: Summierer
62: Ausgang für Signal
64: Steuereinheit
66: Referenzsignal
68: Komparator
80: Referenzblock
82: Referenzblock
84: Referenzblock
86: Referenzblock
88: Referenzblock
90: Referenzblock
92: Referenzblock
94: Referenzblock
98: Referenzblock
100: Stromkurve
102: Impulse
104: Stromabschnitt
106: Anstieg
108: Abschnitt
110: Strom entlang der Leitung
120: Spannung der Kurve
122: Punkt
130: beabstandete Impulse
132: Spannungsabfall entlang der Leitung
140: veranlasst einen Impuls
142: Bilden eines Signals
150: Wellenformsignal
A: elektrisches Lichtbogenschweißgerät
E: Elektrode
W: Werkstück

Claims

Schweißstromquelle, konfiguriert zum Ausführen eines Prozesses zum dynamischen Anpassen eines Schwellenwertes zum Detektieren des Endes eines Kurzschlusszustands während eines Schweißvorgangs, der folgende Schritten umfasst: Überwachen mindestens eines Schweißparameters, der mit einer Wellenform für einen Kurzschlusstransfer-Schweißprozess verknüpft ist; Vergleichen des mindestens einen Schweißparameters mit einem Schwellenwert für den mindestens einen Schweißparameter; Anpassen eines Wertes des Schwellenwertes auf der Basis der Vergleichsschrittes; und Verwenden des angepassten Wertes als einen neuen Schwellenwert für einen nächsten Zyklus der Wellenform.
Schweißstromquelle nach Anspruch 1, die des Weiteren des Schritt des Generierens mindestens einer Aktion zum Korrigieren eines Schweißproblems umfasst, wenn der Vergleichsschritt bestimmt, dass der Schwellenwert entweder zu hoch oder zu niedrig ist.
Schweißstromquelle nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Generierens mindestens einer Aktion zum Korrigieren eines Schweißproblems umfasst, einen Lichtbogen durch einen Plasmaschub neu zu zünden.
Schweißstromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mindestens eine Schweißparameter aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Strom, Spannung, Zeit, Widerstand, Leistung, Leistungsdichte und Ableitungen davon.
Schweißstromquelle nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine Schweißparameter aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Spannung und eine Ableitung von Spannung.
Schweißstromquelle nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine Schweißparameter aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Widerstand und eine Ableitung von Widerstand.
Schweißstromquelle nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine Schweißparameter aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Leistung und eine Ableitung von Leistung.
Schweißstromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Anpassungsschritt eine Steuereinheit verwendet, die aus folgender Gruppe ausgewählt ist: eine Proportionalsteuereinheit, eine Proportional-Integral-Steuereinheit, eine Proportional-Differenzial-Steuereinheit und eine Proportional-Integral-Differenzial-Steuereinheit.
Schweißstromquelle nach Anspruch 8, wobei der Anpassungsschritt eine Proportional-Integral-Steuereinheit verwendet.
Schweißstromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein ursprünglicher Schwellenwert vorgegeben ist und ein neuer Schwellenwert dynamisch auf der Basis des Verwendungsschrittes aktualisiert wird.
Schweißstromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Anpassung gemäß folgender Logik ausgeführt wird: wenn die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) > die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert), dann Schwellendetektionswert = Schwellendetektionswert + Δ wenn die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) < die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert), dann Schwellendetektionswert = Schwellendetektionswert – Δ, wenn die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) = der Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert), dann Schwellendetektionswert = Schwellendetektionswert + 0; und wobei die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_definiert) ein definierter oder Soll-Wert der Zeit für die Detektion der Lichtbogenwiederherstellung ist; die Zeit bis zur Lichtbogenwiederherstellung(_detektiert) der detektierte Ist-Wert der Zeit für die Lichtbogenwiederherstellung ist; der Schwellendetektionswert = der Sollpunkt für die Schwellendetektion ist; und Δ = ein Anpassungswert für den Schwellendetektionswert ist; und Verwenden des angepassten Schwellendetektionswertes als einen neuen Schwellendetektionswert für einen nächsten Zyklus der Wellenform.