DE2363277A1 - METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE CURRENT FOR IGNITING THE MAIN ARC DURING ARC WELDING - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE CURRENT FOR IGNITING THE MAIN ARC DURING ARC WELDINGInfo
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19.12.1973-SPFC4) 19G-IIO8P12/19/1973-SPFC4) 19G-IIO8P
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des. Stromes für das Zünden des Hauptlichtbogens beim LichtbogenschweißenMethod and device for controlling the current for igniting the main arc during arc welding
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Stromes für das Zünden des Hauptlichtbogens beim Lichtbogenschweißen unter Verwendung einer Hauptspeisequelle für die Errichtung des Hauptlichtbogens zwischen Elektrode und Werkstück und einer Aktivierungseinrichtung für das Zünden des Lichtbogens zwischen Elektrode und Werkstück sowie auf zum Durchführen eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtungen.The invention relates to a method for controlling the current for igniting the main arc during arc welding using a main supply source for the establishment of the main arc between the electrode and the workpiece and an activation device for igniting the arc between the electrode and the workpiece and for carrying out such a process suitable devices.
Die Verwendung von Speisequellen mit JStromrückkopplung für das Lichtbogenschweißen führt häufig zu Schwierigkeiten beim Zünden des Hauptlichtbogens, also des Lichtbogens zwischen Elektrode und Werkstück. Die Lastimpedanz für die Speisequelle, also die Impedanz zwischen Elektrode und Werkstück, ist vor der Zündung des—Lichtbogens sehr hoch. Beim Einschalten einer stromgesteuerten Speisequelle verlangt die Steuerschleife wegen der Stromrückkopplung die volle Ausgangsleistung. Sobald die Aktivierungseinrichtung zwischen Elektrode und Werkstück einen ionisierten Strompfad geschaffen hat, steigt der Strom sehr rasch an, und es kommt zu einem Überschwingen des Stromes. Dessen Amplitude und Dauer hängen von der dynamischen .The use of supply sources with current feedback for the Arc welding often leads to difficulties in igniting the Main arc, i.e. the arc between the electrode and the workpiece. The load impedance for the supply source, i.e. the impedance between the electrode and the workpiece, is before the arc is ignited very high. When switching on a current-controlled supply source, the control loop demands the full one because of the current feedback Output power. As soon as the activation device has created an ionized current path between the electrode and the workpiece, the current increases very quickly and overshoot occurs of the stream. Its amplitude and duration depend on the dynamic.
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Strom/Spannungs-Kennlinie, der Größe der Lastimpedanz und der Ansprechzeit der Steuerschleife ab. Dies kann zu schädlichen Auswirkungen führen. Beispielsweise kann dieses überschwingen des Stromes beim * Wolfram-laertgas-Schweißen eine starke Erosion der Elektrode im Elektrodenhalter zur Folge haben. Darüber hinaus kann es im Werkstück zur Ausbildung eines erheblichen Kraters kommen. Beim Plasmaschweißen und Plasmaschneiden kann zusätzlich zu den oben erwähnten Erscheinungen sogar die Düse der Plasmafackel ausbrennen.Current / voltage characteristic, the size of the load impedance and the response time the control loop. This can lead to harmful effects. For example, this can overshoot the current when * Tungsten-inert gas welding causes severe erosion of the electrode in the Result in an electrode holder. In addition, a considerable crater can form in the workpiece. When plasma welding and plasma cutting may even burn out the nozzle of the plasma torch in addition to the phenomena mentioned above.
Für das Zünden des HauptIichtbogens wird bei den üblichen Schweißgeräten eine Aktivierungseinrichtung verwendet. Diese Aktivierungseinrichtung besteht beim Wolfram-Inertgas-Schweißen üblicherweise aus einem Hochfrequenzgenerator, während beim Plasmaschweißen und Plasmaschneiden für diesen Zweck mit einem Pilotlichtbogen gearbeitet wird. 'The usual welding equipment is used to ignite the main arc an activation device is used. This activation device usually exists in tungsten inert gas welding from a high-frequency generator, while plasma welding and plasma cutting work with a pilot arc for this purpose will. '
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die oben beschriebenen Störungen und Nachteile beim Zünden des Hauptlichtbogens vermieden werden können.The invention is based on the object of showing a way how the above-described disturbances and disadvantages when igniting the Main arc can be avoided.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mittels der Aktivierungseinrichtung ein Teststrom zwischen Elektrode und Werkstück zum Fließen gebracht wird, daß dieser Teststrom mittels eines bei einem vorgebbaren und einer bestimmten Impedanz an der Hauptspeisequelle entsprechenden Wert für den Teststrom in Betrieb gesetzten Sensors abgefühlt wird und daß das Ausgangssignal dieses Sensors als Steuersignal der Hauptspeisequelle zugeführt wird, die daraufhin den Hauptlichtbogen errichtet und den Hauptstrom auf den spezifizierten ¥ert steuert.The object is achieved in a method of the type mentioned in that a test current is brought to flow between the electrode and the workpiece by means of the activation device, that this test current by means of a value for the test current corresponding to a predeterminable and a certain impedance at the main supply source put into operation sensor is sensed and that the output signal of this sensor is fed as a control signal to the main supply source, which then sets up the main arc and controls the main current to the specified ¥ ert.
Eine erste, für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugte Vorrichtung r die eine Plasmafackel für die Bearbeitung des; Werkstücks und eine zwischen der Elektrode und der Düse derA first, preferred for carrying out the method according to the invention the apparatus r a plasma torch for processing; Workpiece and one between the electrode and the nozzle of the
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Plasmafackel eingeschaltete Pilotspeisequelle als Aktivierungseinrichtung enthält, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Düse und dem Werkstück in Serien- oder in Parallelschaltung ein Sensor wie beispielsweise ein Stromfühlrelais und ein Widerstand eingeschaltet sind, wobei der vom Werkstück zur Elektrode fließende Teststrom unter anderem durch die Spannung der Pilotspeisequelle und die Größe des Widerstandes bestimmt ist.Plasma torch switched on pilot supply source as activation device contains, is characterized according to the invention that between the nozzle and the workpiece in series or in parallel a sensor such as a current sensing relay and a resistor are turned on, the one from the workpiece to the Test current flowing through, among other things, the voltage of the electrode Pilot supply source and the size of the resistor is determined.
Bei einer Alternativausführung dieser Vorrichtung ist der Widerstand durch eine getrennte Testspeisequelle ersetzt, die parallel oder in Serie zum Sensor zwischen Düse und Werkstück liegt und zwischen Werkstück und Elektrode einen passenden Teststrom fließen läßt.In an alternative embodiment of this device, the resistor is replaced by a separate test feed source, which is parallel or in series with the sensor between the nozzle and the workpiece and A suitable test current can flow between the workpiece and the electrode leaves.
Eine zweite für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugte Vorrichtung, die eine Wolfram-Inertgas-Fackel für die Bearbeitung des Werkstücks und einen an die Elektrode der Fackel und an daß Werkstück angeschalteten Hochfrequenzgenerator als Aktivierungseinrichtung enthält, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in Serie oder parallel zum Hochfrequenzgenerator ein Sensor zwischen Elektrode und Werkstück eingeschaltet ist.A second preferred device for carrying out the method according to the invention, which has a tungsten inert gas torch for the Machining the workpiece and one to the electrode of the torch and that the workpiece contains a high-frequency generator connected to it as an activation device, is characterized according to the invention that a sensor is connected between the electrode and the workpiece in series or parallel to the high-frequency generator.
In weiterer Ausgestaltung dieser Vorrichtung kann dem Sensor eine getrennte Testspeisequelle in Serie geschältet sein, die zwischen Werkstück und Elektrode einen passenden Teststrom fließen läßt. . · ' ·In a further embodiment of this device, a separate test feed source can be connected in series with the sensor allows a suitable test current to flow between the workpiece and the electrode. . · '·
Gemäß der Erfindung liefert die zum Zünden des Hauptlichtbogens dienende Aktivierungseinrichtung zwischen Elektrode und Werkstück einen Strom, der mit Hilfe eines Sensors erfaßt wird. Der Sensor wird bei einem vorher festgelegten und einer bestimmten Impedanz an der Hauptspeisequelle entsprechenden Wert für den erfaßten Strom getriggert und gibt dann ein Steuersignal an die Hauptepeisequelle ab, deren Steuereinrichtung den Hauptstrom auf einen voreingestelltenAccording to the invention, the activation device serving to ignite the main arc supplies between the electrode and the workpiece a current that is detected with the aid of a sensor. The sensor is activated at a predetermined and a certain impedance the value corresponding to the main supply source for the detected current is triggered and then sends a control signal to the main supply source from whose control device the main stream to a preset
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Wert für die Errichtung des Hauptlichtbogens bringt. Der Sensor für die Erfassung des Teststroms zwischen Werkstück und Elektrode liegt der Aktivierungseinrichtung parallel oder in Serie dazu.Brings value for the establishment of the main arc. The sensor for the detection of the test current between the workpiece and the electrode is parallel to or in series with the activation device.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:In the drawing, the invention is illustrated by way of example; show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Grundprinzips der Erfindung,1 shows a block diagram to illustrate the basic principle the invention,
• Fig. 2 und 3 Blockschaltbilder für zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung bei deren Anwendung zum Plasmaschweißen und Plasmaschneiden und• FIGS. 2 and 3 block diagrams for two exemplary embodiments the invention when used for plasma welding and plasma cutting and
Fig. h und 5 Blockschaltbilder für zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung bei deren Anwendung auf das Viol f ram-Inertgas-Schweißverfahren.FIGS. H and 5 are block diagrams for two further exemplary embodiments of the invention when they are applied to the violam inert gas welding process.
Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Grundaufbau ist zwischen einer Elektrode 1. und einem Werkstück 2 eine stromgeregelte Hauptspeisequelle k angeschlossen. Zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück besteht ein Zwischenraum 3 für die Lichtbogenausbildung. Der Hauptspeisequelle k parallel liegt eine Aktivierungseinrichtung 5» die beispielsweise die Form eines Hochfrequenzgenerators oder einer Pilotspeisequelle aufweisen kann. Alternativ kann die Aktivierungseinrichtung 5 auch in Serie zur Hauptspeisequelle k geschaltet sein. Weiterhin ist der Aktivierungseinrichtung 5 ein Sensor 6 parallelgeschaltet, der beispielsweise als Stromfühlrelais ausgebildet sein kann. Ebenso ist auch eine Anordnung des Sensors 6 in Serie zur Aktivierungseinrichtung 5 möglich.According to the basic structure shown in FIG. 1, a current-regulated main supply source k is connected between an electrode 1 and a workpiece 2. Between the electrode 1 and the workpiece there is an intermediate space 3 for the formation of the arc. The main supply source k is connected in parallel with an activation device 5 »which, for example, can have the form of a high-frequency generator or a pilot supply source. Alternatively, the activation device 5 can also be connected in series with the main supply source k. Furthermore, a sensor 6 is connected in parallel with the activation device 5, which sensor can be designed, for example, as a current sensing relay. An arrangement of the sensor 6 in series with the activation device 5 is also possible.
Wenn die Aktivierungseinrichtung 5 eingeschaltet wird, fließt ein bestimmter Strom vom Werkstück 2 zur Elektrode 1. Dieser Strom wird vom Sensor 6 erfaßt. Bei einem vorgegebenen Wert für diesen Teststrom, welcher Wert einer von der Hauptspeisequelle 4 aus gesehen hinreichend niedrigen Impedanz entspricht, wird der Sensor 6 getriggert und gibt dann ein Steuersignal an die Hauptspeisequelle k weiter, die daraufhin den Hauptlichtbogen zwischen der Elektrode 1When the activation device 5 is switched on, a certain current flows from the workpiece 2 to the electrode 1. This current is detected by the sensor 6. At a predetermined value for this test current, which value corresponds to a sufficiently low impedance seen from the main supply source 4, the sensor 6 is triggered and then forwards a control signal to the main supply source k , which then sets the main arc between the electrode 1
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und dem Werkstück 2 errichtet und den Strom auf seinen voreingestellten isert einregelt. Auf diese weise wird ein stärkeres Öberschwingen des Stromes, wie es sonst auftritt, verhindert.and the workpiece 2 is established and the current is set to its preset isert regulates. In this way there will be a stronger overshoot of the current, as it otherwise occurs, is prevented.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung enthält eine oberhalb des Werkstücks 2 angeordnete Plasmafackel 7- Die Hauptspeisequelle k ist in diesem Falle mit dem Werkstück 2 und der Elektrode 1 der Plasmafackel 7 verbunden. Zwischen der Düse 8 der Plasmafackel 7 und deren Elektrode 1 ist als Aktivierungseinrichtung 5 eine Pilotspeisequelle angeschaltet. Zwischen der Düse 8 und dem Werkstück 2 liegt eine Serienschaltung oder auch eine Parallelschaltung - gestrichelte Darstellung in Fig. 2 - aus einem Widerstand 9 und dem als Stromfühler ausgebildeten Sensor 6. Die Aktivierungseinrichtung 3 erzeugt zwischen der Elektrode 1 und der Düse 8 der Plasmafackel 7 einen Pilotlichtbogen. Daraufhin tritt aus der Düse 8 der Plasmafackel 7 ein auf das Werkstück 2 gerichteter Plasmastrahl aus. über den Widerstand 9 und den Sensor 6 fließt Strom aus der Aktivierungseinrichtung 5 vom Werkstück 2 zur Elektrode 1« Dieser Teststrom kann sehr klein sein und beispielsweise nur einige Zehntel Milliampere betragen. Seine Größe wird durch die Aktivierungseinrichtung 5» den Widerstand 9 und die Impedanz zwischen der ^Elektrode 1 und dem Werkstück 2 bestimmt. Wenn dieser Teststrom einen vorgegebenen Wert erreicht, spricht der Sensor 6, der aus einem sogenannten Eead-Eelais bestehen kann, an und gibt an die Hauptspeisequelle k ein Steuersignal ab, woraufhin der Hauptstrom auf den voreingestellten Wert gebracht wird.The circuit shown in FIG. 2 contains a plasma torch 7 arranged above the workpiece 2. In this case, the main supply source k is connected to the workpiece 2 and the electrode 1 of the plasma torch 7. A pilot feed source is connected as an activation device 5 between the nozzle 8 of the plasma torch 7 and its electrode 1. Between the nozzle 8 and the workpiece 2 is a series connection or a parallel connection - dashed representation in Fig. 2 - of a resistor 9 and designed as a current sensor sensor 6. The activation means 3 generates between the electrode 1 and the nozzle 8 of the plasma torch 7 a pilot arc. A plasma jet directed onto the workpiece 2 then emerges from the nozzle 8 of the plasma torch 7. Current flows from the activation device 5 from the workpiece 2 to the electrode 1 via the resistor 9 and the sensor 6. This test current can be very small, for example only a few tenths of a milliampere. Its size is determined by the activation device 5, the resistor 9 and the impedance between the electrode 1 and the workpiece 2. When this test current reaches a predetermined value, the sensor 6, which can consist of a so-called Eead-Eelais, responds and sends a control signal to the main supply source k , whereupon the main current is brought to the preset value.
In der in Fig. 3 dargestellten Alternativausführung für die Schaltung von Fig. 2 ist der Widerstand 9 durch eine Testspeisequelle 10 ersetzt. Nach dem Einschalten der Aktivierungseinrichtung 5, die wieder als Pilotspeisequelle ausgebildet ist, läßt die Testspeisequelle 10 einen Teststrom über das Werkstück 2 zur Elektrode 1 fließen. Dieser Teststrom triggert wie bei der oben beschriebenen Schaltung nach Fig. 2 bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes den Sensor 6, und dieser gibt daraufhin ein Steuersignal an die Hauptspeisequelle k ab.In the alternative embodiment for the circuit of FIG. 2 shown in FIG. 3, the resistor 9 is replaced by a test supply source 10. After the activation device 5, which is again designed as a pilot feed source, has been switched on, the test feed source 10 allows a test current to flow via the workpiece 2 to the electrode 1. As in the above-described circuit according to FIG. 2, this test current triggers the sensor 6 when a predetermined value is reached, and the sensor then emits a control signal to the main supply source k .
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Die in Fig. 4 dargestellte Schaltung ist für einen Einsatz im Bahmen des Wolfram-Inertgas-Schweißverfahrens bestimmt. Die Hauptspeisequelle 4 ist bei diesem Beispiel mit dem Werkstück 2 und mit der Elektrode 1 einer Schweißfackel 11 verbunden. Zwischen dem Werkstück 2 und der Elektrode 1 liegt außerdem die Aktivierungseinrichtung 5» die in diesem-Falle als Hochfrequenzgenerator ausgebildet ist. Der Aktivierungseinrichtung 3 ist der wiederum als Stromfühler ausgebildete Sensor 6 parallel oder in Serie geschaltet. Nach ihrem Einschalten erzeugt die Aktivierungseinrichtung 5 eine Funkenentladung zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2. Diese Funkenentladung wiederum läßt einen Strom entstehen, der vom Sensor erfaßt wird. Bei einem vorgegebenen ¥ert für diesen Strom wird der Sensor 6 getriggert und gibt ein Steuersignal an die Hauptspeisequelle 4 ab. Diese errichtet daraufhin den Lichtbogen zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 und regelt den Strom auf den voreingestellten Wert ein.The circuit shown in FIG. 4 is intended for use in the context of the tungsten inert gas welding process. In this example, the main supply source 4 is connected to the workpiece 2 and to the electrode 1 of a welding torch 11. The activation device 5 ', which in this case is designed as a high-frequency generator, is also located between the workpiece 2 and the electrode 1. The sensor 6, which is again designed as a current sensor, is connected in parallel or in series to the activation device 3. After it has been switched on, the activation device 5 generates a spark discharge between the electrode 1 and the workpiece 2. This spark discharge in turn creates a current which is detected by the sensor. At a predetermined value for this current, the sensor 6 is triggered and emits a control signal to the main supply source 4. This then sets up the arc between the electrode 1 and the workpiece 2 and regulates the current to the preset value.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Alternativausführung für die Schaltung von Fig. 4 liegt eine Testspeisequelle 10 in Serie zum Sensor 6, der wiederum als Stromfühler ausgebildet ist. Nach dem Einschalten der wiederum als Hochfrequenzgenerator ausgeführten Aktivierungseinrichtung 5 kann die Testspeisequelle 10 einen Teststrom vom werkstück 2 zur Elektrode 1 fließen lassen, der- vom Sensor 6 erfaßt wird. Wie bei den oben beschriebenen Schaltungen wird der Sensor 6 bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes durch diesen · Teststrom getriggert und gibt dann ein Steuersignal an die HauptspeisequelLe 4 ab.In the alternative embodiment shown in Fig. 5 for the In the circuit of FIG. 4, a test feed source 10 is connected in series with the sensor 6, which in turn is designed as a current sensor. After this The test supply source 10 can switch on the activation device 5, which in turn is designed as a high-frequency generator, with a test current Let flow from the workpiece 2 to the electrode 1, which is detected by the sensor 6. As with the circuits described above, will the sensor 6 is triggered by this test current when a predetermined value is reached and then sends a control signal to the main supply source 4 from.
Kit Hilfe der oben beschriebenen Schaltungen läßt sich ein Verfahren für die Steuerung des Zündvorgangs für den Hauptlichtbogen verwirklichen, durch das sich die bisher auftretenden störenden überschwingerscheinungen im Hauptstrom vermeiden lassen. Dabei sind diese Schaltungen zwar sehr günstige und vorteilhafte, keinesfalls aber die einzig möglichen Ausführungsmöglichkeiten für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Kit using the circuits described above can be a method Realize for the control of the ignition process for the main arc, through which the previously occurring disruptive Avoid overshoots in the main stream. Are there Although these circuits are very cheap and advantageous, they are by no means the only possible implementation options for implementation of the method according to the invention.
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