DE2213872B2 - Einrichtung zum wjg-impuls-lichtbogenschweissen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum WlG-Impuls-Lichtbogenschweißen mit einem Transformator, welcher über eine Schweißstromverstellvorrichtung mit einem Schweißbrenner und einem Werkstück verbunden ist.

Aus der DT-PS 1149 472 ist ein Verfahren zum MIG-lmpulsschweißen bekannt, wobei einem Grundstrom Impulse überlagert werden, so daß während eines jeden Impulses ein Tropfenübergang von der Elektrode zum Werkstück stattfindet.

Ferner ist aus der US-PS 35 62 196 eine MlG-Schweißeinrichtung bekannt, bei der die Schweißspannung über den gesamten Schweißstrombereich in etwa konstant ist.

Darüber hinaus sind aus dem Artikel »WIG-Impuls-Lichtbogenschweißen« aus ZlS-Mitteilungen, Heft 7/69, S. 1077 bis 1088 Verfahren und Einrichtungen zum WIG-Impulsschweißen bekannt. Beim WIG-Impulswird während der Impulsphase durch den momentan hohen Strom der Lichtbogen voll ausgebildet und dadurch das Werkstück aufgeschmolzen. In der anschließenden Pausenphase erfolgt je nach Höhe eines eingestellten Grundstromes ein schwächer ausgebildeier Lichtbogen mit geringem Energieinhalt bzw. ein Erlöschen des Lichtbogens. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch mit der Impulsfrequenz.

Die dabei hervorgerufene pulsierende Wärmeeinbringung des Lichtbogens in das Werkstück ist besonders für das Feinschweißen von Blechen und Folien und das Rohrschweißen geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer eingangs genannten WIG-Einrichtung diese so auszubilden, daß ein eingestellter Schweißstrom konstant bleibt und daß ferner ein vorbestimmter pulsierender Stromverlauf mit konstantem Impulsstrom erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Eingang der Schweißstromverstelleinrichlung mit dem Ausgang einer Vergleichsvorrichtung verbunden ist, in welcher die Differenz der Signale eines Schweißstromsollwertgebers und eines Schweißstromistwertgebers gebildet wird, und daß ferner der Eingang der Vergleichsvorrichtung mit einem Pulsgenerator verbunden ist. Entsprechend der Größe der Abweichung zwischen dem Schweißstromsoilwert und dem Schweißstromistwert wird über die Verstellvorrichtung der Schweißstrom nachgeregelt.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Schweißstrom konstant bleibt und daß der Schweißstromsollwert bzw. der Schweißstromistwert in durch den Pulsgenerator vorgegebener Weise gleichbleibend geändert wird und so der pulsierende Stromverlauf entsteht.

Dabei wird auch die Impulsstromhöhe vorteilhaft konstant gehalten, was insbesondere bei WIG-Schweißen günstig ist.

Durch die Pulsvorrichtung ist der Schweißstrom mit jeder beliebigen Impulsfrequenz veränderbar und bei geringem Aufwand können sämtliche einstellbare Schweißströme gepulst werden. Darüber hinaus können Impulsschweißströme eingestellt werden, die Frequenzen aufweisen, welche für das WIG-Schweißen besonders vorteilhaft sind, und die im Bereich zwischen den Frequenzen liegen, die aus der Netzfrequenz ableitbar sind.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als SolI-lstwert-Vergleichsvorrichtung ein Rechenverstärker vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang mit einem als Sollwertgeber dienenden Potentiometer und dessen nicht invertierender Eingang mit einem als Istwertgeber dienenden Potentiometer und dessen nicht invertierender Eingang mit einem als Istwertgeber dienenden Stromwandler verbunden ist und daß ferner der Pulsgenerator mit dem nicht invertierenden Eingang des Rechenverslärkers in Verbindung steht. Durch die Verbindung des Pulsgenerators mit dem nicht invertierenden Eingang des Rechenverstärkers, dem auch der Schweißstromistwert zugeführt wird, wird vorteilhaft erreicht, daß die vom Pulsgenerator abgegebenen Impulse von bestimmter Höhe, Breite und Frequenz dem Ist-Wert kontinuierlich überlagert werden, so daß in Verbindung mit dem fest vorgegebenen Sollwert am Ausgang des Soll-lstwert-Vergleichsvorrichtung Impulse zur Veränderung des Schweißstromcs erzeugt werden.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist als Pulsgenerator ein astabiler Multi-

vibrator vorgesehen.

Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen veranschaulicht

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel e.ner erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel,

F i g. 3 Diagramm über den lmpulsschweibstromverlauf.

Die erfindungsgemäße Einrichtung 10 zum WtG-Impuls-Gleichstromlichtbogenschweißen gemäß F i g. 1 weist einen Transformator 11 sowie eine dem Transformator zugeordnete Schweißstromverstellvorrichtung ,₅ 12 auf. Der Vorrichtung 12 ist eine Pulsvorrichtung zugeordnet. Die Pulsvorrichtung besteht aus einem mit einer Schweißstrom-Soll-lstwertvergleichsvorrichtung 14 verbundenen Pulsgenerator 15. Als Soll-Istwerl-Vergleichsvorrichtung 14 ist ein Rechenverstärker vorgesehen, dessen invertierender Eingang 16 mit einem als Sollwertgeber dienenden Potentiometer 17 und dessen nicht invertierender Eingang 18 mit einem als Istwertgeber dienenden Stromwandler 19 verbunden ist. Der Pulsgenerator 15 steht mit dem nicht invertierenden Eingang 18 des Rechenverstärkers 14 in Verbindung.

Als Pulsgenerator 15 ist erfindungsgemäß ein Multivibrator vorgesehen, der zwei gegeneinandergeschahcte Transistoren 20 und 21 sowie den Transistoren zugeordnete Kondensatoren 22, 23 und Widerstände 24 und 25 aufweist. Mit diesem Multivibrator sind Impulse erzeugbar, deren Breite durch Veränderung des Widerstandes 25 einstellbar ist. Der Absland zwischen den Impulsen kann mit dem Widerstand 24 festgelegt werden.

Die in F1 g. 1 veranschaulichte Einrichtung weist vorteilhaft als Schweißstromverstellvorrichtung 12 einen Transduktor 26 auf, in dessen Steuerstromkieis 27 mindestens ein steuerbarer Halbleiter 28, in diesem Falle ein Thyristor vorgesehen ist. Die Steuerelektrode 29 des Thyristors 28 ist über einen Zündgenerator 30 mit dem Ausgang 31 der Soll-Istwert-Vergleichsvorrichtung (Rechenverstärker) 14 verbunden. Bevorzugt weist der Zündgenerator 30 einen Unijunktion-Transistor 32 auf, dessen Emitter 33 mit einem Widerstand 34 sowie einem Kondensator 35 in Verbindung steht. Der Basiskontakt 36 des Unijunktion-Transistors 32 ist über einen Auskoppeltransformator 37 mit der Steuerelektrode 29 des Thyristors 18 verbunden.

Die Funktionsweise der in F i g. 1 veranschaulichten Einrichtung ist folgende:

An dem als Sollwertgeber dienenden Potentiometer 17 wird der für die jeweilige Schweißaufgabe erforderliche Schweißstrom eingestellt. Dieses Sollwert-Signal (Sollspannung) wird in dem Rechenverstärker 14 mit dem von dem Stromwandler 19 abgegebenen Istwert-Signal (Istwertspannung, die proportional dem Schweißstrom ist) verglichen. Die entstehende Differenz zwischen Sollspannung und Istspannung wird dem Zündgenerator 30 zugeführt. Abhängig von der Größe der Differenz werden Zündimpulse an die Steuerelektrode 29 des Thyristors 18 abgegeben, so daß diese während einer Halbwelle früher oder später gezündet und dadurch leitend wird. Auf Grund des nunmehr in dem Steuerstromkreis 27 fließenden Stromes wird die Steuerwicklung 26a des Transduktors 26 beeinflußt und damit der Widerstand der Transduktorhauptwicklunpen 26b. so daß dem, dem Transduktor nachgeschalteten Gleichrichter 38 ein durch die Stellung des Potentiometers 17 bestimmter Strom zugeführt wird. Dieser Strom (Schweißstrom) vorbestimmter Höhe wird über die Leitungen 39 und 40 der Elektrode 41 einem schematisch dargestellten WIG-Brenner42 bzw. dem zu bearbeitenden Werkstück 43 zugeführt. Weicht der Schweißsirom infolge von Störeinflüssen (Änderung des Abstandes zwischen Elektrode und Werkstück, Netzspunnungsschwankungen) von seinem am Potentiometer 17 eingestellten Sollwert ab, so wird über die eintretende Istwertveränderung die Ausgangsspannung des Rechen verstärkers 14 größer oder kleiner und über den Zündgenerator 30 der Zündwinkel des Thyristors 18 verschoben. Demzufolge ändert sich der Transduktorsteuerstrom und der Schweißstrom wird auf den Sollwert nachgeregelt.

Der über die Leitungen 39 und 40 zugeführte Schweißstrom ist mittels der Pulsvorrichtung derart veränderbar, daß der Elektrode bzw. dem Werkstück Siromimpuisc von unterschiedlichem Energieinhalt, bezogen auf die Stromstärke, zuführbar sind. Mittels des Widerstandes 25 des Pulsgenerator 15 wird die in F i g. 3 mit Pl bezeichnete Pulszeit eingestellt, während mittels des Widerstandes 24 des Pulsgenerators 15 die in F i g. 3 mit Pl bezeichnete Pausenzeit eingestellt wird. Der vom Pulsgenerator 15 erzeugte Impuls wird dem Istwert, welcher dem Rechenverstärker 14 über den invertierenden Eingang 18 zugeführt wird, überlagert, wobei die Größe der vom Pulsgenerator 15 abgegebenen Impulsspannung beispielsweise derart gewählt wird, daß die Summe aus Istwertspannung und Impulsspannung etwa gleich dem Sollwert ist. so daß am Ausgang des Rcgelversiärkers 14 kein Differenzsignal entsteht. Während dieser Zeit (Pulszeit P1 des Generators = Pauseiv.eit des Schweißstromes) liefert der Zündgenerator 30 keine Zündimpulse an die Steuerelektrode 29 des Thyristors 18. Während der Pausenzeit Pl des Pulsgenerators wird der Thyristor wieder leitend und es fließt der maximal eingestellte Schweißstrom zur Elektrode oder Werkstück (Schweißstrom-Impulszeit entspricht der Zeit Pl, während der der Pulsgenerator keinen Impuls abgibt). Der Stromfluß durch die Transduktorsteuerwiklung 26a wird dadurch periodisch unterbrochen und es entsteht am Ausgang des Schweißgleichrichters ein pulsierender Strom, wie er in F i g. 3 veranschaulicht ist.

In F i g. 3 ist der Stromverlauf bei vier verschiedenen Einstellungen von Pulszeit zu Pausenzeit veranschaulicht, und zwar: A = kürzeste Pulszeit zu kürzester Pausenzeit, B = kürzeste Pulszeit zu längster Pausenzeit, C = größte Pulszeit zu kleinster Pausenzeit, D = größte Pulszeit zu größter Pausenzeit.

Der maximale Impulsstrom beträgt in diesem Beispiel 250 Ampere. Es ist selbstverständlich auch möglich, andere maximale Impulsströme mit dem Potentiometer 17 einzustellen und diese /:u pulsen. Darüber hinaus ist es auch vortei'haft möglich, mit der Einrichtung andere Impulsfrequenzen einzustellen, vorteilhaft sind Frequenzen einstellbar, die im Bereich zwischen den Frequenzen liegen, die aus der Netzfrequenz ableitbar sind.

Wie aus der F i g. 3 ferner hervorgeht, stellt sich vorteilhaft ein Grundstrom (C 1 etwa 60 A und Gl etwa 125 A) ein, so daß während der Impulspause der Lichtbogen nicht erlischt, sondern ein schwacher Lichtbogen mit geringem Energiegehalt aufrechterhalten wird. Dieses Einstellen des Grundstromes wird vorteilhaft durch das Zusammenwirken von Transduktor (Kennli-

nie des Transduktors bestimmt den Anstieg bzw. den Abfall der Impulskurve K) mit dem Ein- und Ausschalten des Steuerstromes des Transduktors über den Pulsgenerator 15 erreicht. Die Höhe des Grundstromes ist in einfachster Weise über die Einstellung der Pausenzeit oder durch Verstellung des Potentiometers 48 (Summe aus Istwertspannung und Inipulsspannung ist kleiner als die Sollspannung) variierbar.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 wird als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung als Schweißstromverstellvorrichtung 12 ein Gleiehrichtcrsatz 44 mit steuerbaren Halbleitern 45 sowie nicht steuerbaren Halbleitern 46 vorgesehen. Die Steuerelektroden 47 der steuerbaren Halbleiter 45 sind über die Zündgeneratoren 30 mit dem Ausgang 31 des SoIl-Istwert-Vergleichers 14 verbunden. Die übrigen Bauteile der in F i g. 2 veranschaulichten Einrichtung entsprechen denen von F i g. 1 und wurden mit dem gleichen Bezugszeiehen versehen.

Auch bei dieser Einrichtung wird dem Ist-Wert zu bestimmten Zeitabständen ein Impuls überlagert, so daß am Ausgang 31 des Rechenverstärkers 14 kein Signal entsteht und die Thyristoren (steuerbare Halbleiter 45) für diese gewisse Zeit gesperrt werden, so daß ein pulsierender Schweißstromverlauf entsteht. Ein Grundstrom ist in diesem Fall vorteilhaft dadurch erreichbar, daß die Größe der vom Pulsgenerator 15 abgegebenen Impulsspannung (Impulshöhe) vorzugsweise derart gewählt wird (durch Verstellung des Potentiometers 48), daß die Summe aus Istwertspannung und Impulsspannung um einen einem bestimmten Grundstrom entsprechenden Spannungswert kleiner ist al? die Sollwertspannung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

■-"ar:

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   \i Einrichtung zum WIG-Impulslichtbogenschweißen mit einem Transformator, welcher über eine Sehweißstromverstellvorrichtung mit einem Schweißbrenner und einem Werkstück verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Schweißstromverstelleinriehtung (12) mit dem Ausgang (31) einer Vergleichsvorrichtung (14) in Verbindung steht, in welcher die Differenz der Signale eines Schweißstromsollwertgebers (17) und eines Schweißstromistwertgebers (19) gebildet wird, und daß ferner der Eingang (16 bzw. 18) der Vergleichsvorrichtung (14) mit einem Plusgenerator (15) verbunden ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Soll-lstwertvergleichsvorrichtung (14) ein Rechenverstärker vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang (16) mit einem als Sollwertgeber dienendem Potentiometer (17) und dessen nichtinvertierender Eingang (18) mit einem als Istwertgeber dienendem Stromwandler (19) verbunden ist und daß der Pulsgenerator (15) mit dem nichtinvertierenden Eingang (18) des Rechenverstärkers (14) in Verbindung steht
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Pulsgenerator (15) ein astabiler Multivibrator (20 bis 25) vorgesehen ist.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schweißstromverstellvorrichtung (12) ein Transduktor (26) vorgesehen ist, in dessen Steuerstromkreis (27) mindestens ein steuerbarer Halbleiter (28) vorgesehen ist, dessen Steuerelektrode (24) über einen Zündgenerator (30) mit dem Ausgang der Soll-Istwert-Vergleichsvorrichtung in Verbindung steht.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schweißstromverstellvorrichtung (12) ein Gleichrichterersatz (44) mit mindestens einem steuerbaren Halbleiter (45) vorgesehen ist, und daß die Steuerelektrode (47) des steuerbaren Halbleiters (45) über einen Zündgenerator (30) mit dem Ausgang (31) des Soll-Isiwertvergleichers (14) verbunden ist.