DE2433275C3 - Schaltanordnung für eine Stromquelle zum Gleichstrom-Lichtbogen-Schweißen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Obei I egriff des Anspruchs I.

Eine solche Schaltungsarordnur^ ist aus der US-PS 71 242 bekannt.

Mit Hilfe der beiden Potentiome'-rr lassen sich die üblichen steigenden, fallenden oder Konstantspan Hungs-Kennhnien einstellen. Eine vollständige Unterdrückung des Spannungs-Istwert-Signals ist dort nicht vorgesehen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe Zugrunde, eine Schaltungsanordnung gattungsgemäßer Art zu schaffen, die noch universellen einsetzbar und dazu in einem möglichst großen Bereich leicht einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 die Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 getroffen Werden.

Eine derart weitergebildete Schaltungsanordnung gattungsgemäßer Art ist leicht bedienbar. Durch Betätigung der einzig vorhandenen Verstelleinrichtung In Form der Gleichlaufkopplung zwischen den beiden gegensinnig verstellbaren Rückführungspotentiometern Ist jede beliebige Kennlinienncigung, auch in der Hektik des Betriebs am Arbeitsplatz und von angelernten Kräften, sicher und reproduzierbar einstellbar.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es teigt

Fig,! ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

F i g. 2a und F i g. 2b Beispiele für Spannungs-Strom-Kennlinien zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. !,und

Fig. 3 ein Schaltbild von Details aus dem Blockschaltbild nach Fig. I.

Die in F i g. I im Blockschaltbild dargestellte Schaltungsanordnung besteht im wesentlichen aus der Lichtbogen-Leistungsversorgung 10, in der eine dreiphasige Leistungsquelle 11 einen mehrphasigen Schweißtransformator 12 speist. Der Schweißtransformator 12 liefert einen Wechselstrom an einen mehrphasigen Vollwellen-Gleichrichtersatz 14. Der Gleichrichtersatz 14 weist ein Paar Ausgangs-Leitungen 15, 16 auf. Von diesen sei die Ausgangs- oder Last-Leitung 16 der negative Pol, die Leitung 15 der positive Pol.

Im in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel für die Leistungsversorgung 10 ist deren negative Leitung 16 mit einer Elektrode 20 verbunden, während die positive Leitung 15 über einen Nebenschluß 22 an ein Werkstück 23 angeschlossen ist. Wenn die Leistungsversorgung 10 gespeist wird, wird ein Lichtbogen 26 erzeugt und zwischen der Elektrode 20 und dem Werkstück 23 aufrechterhalten.

Die dargestellten Anschlüsse der Leitungen Ib und 16 sind sowohl für manuelles als auch für automatisches Gas-Wolfram Lichtbogenschweißen (auch bekannt als »GTAW«· oder »TIGx-Schweißverfahren) verwendbar, sowie für gewisse Betriebsarbeiten des Lichtbogenschweißens unter Schutzgas (abhängig vom jeweils verwendeten Typ der umhüllten Elektrode 20). Für die übrigen Betriebsarten des Lichtbogenschweißens unter Schutzgas sowie für Schweißen mit kurzem Lichtbogen und für Sprühübertragungsschweißen des Gas-Metall-Lichtbogenschweißens ist die Lfciiung 15 mit der Elektrode 20 verbunden, während die Leitung 16 mit dem Werkstück 23 verbunden ist.

Für ein korrektes Lichtbogenschweißen von Hand nach dem Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißverfahren wird die Spannungs-.Strom-Kennlinie der Lichtbogen-I eistungsversorgung 10 gemäß F i g. 2a eingestellt, d. h. so vorgegeben, daß eine gewünschte lineare Kennlinie 30 eine ideale Konstantleistungs- Kennlinie 31 möglichst stets tangiert. Die in F i g. 2a eingetragene Spannung V ist die über dem Lichtbogen 26 anstehende Spannung, gemessen zwischen den Leitungen I^-. und 16, während der Strom /der momentane Strom über den Lichtbogen 26 ist. Die Berührung der beiden genannten Kennlinien 30 und 31 wird im gewünschten Nennarbcitspunkt 33 vorgegeben. Die ideale Konstanlleistungs-Kennlinie 31 stellt eine beim (las- Wolfram-l.ichtbogenschweißver fahren bekannte C .iraktenstikdar

Mit einer in dieser Weise, nach F ι g. 2a, eingestellten Spannungs Strom-Kennlinie der Lichtbogen-Leistungsversorgung 10 wird ein automatischer Ausgleich von Schwankungen aufgrund Abstandsänderungen der Flektrode 20 /um Werkstück 23 erzielt So steigt /.. B. die Spannung über dem Lichtbogen 26 von ihrem Nominalwert entlang der linearen Kennlinie 30 bis auf einen bei Punkt 35 eingetragenen Wert an. wenn die Flektrode 20 vom Werkstück 2J fort bewegt wird. Die Spannung steigt also vom Wert ViaufdenWert V2an Dieses wiederum führt zu einer Minderung des Lichtbogenstromes von /1 auf 12, was zur Folge hat. daß die in den Lichtbogen 26 eingespeiste Leistung annähernd konstant gehalten wird.

Beim automatischen Betrieb des Gas Wolfram-Licht bogenschweißverfahrens ist im allgemeinen eine echte Konstantstrom-Charakterislik der Spannungs-Strom-Kennlinie erwünscht. Beim automatischen Betrieb wird die Lichtbogenspannung normalerweise mittels eines gesonderten I.ichtbogenspannungs-Steuergerätes konstant gehalten, das automatisch die Elektrode 26 steuert, wie es z. B. in der US-PS 25 16 777 für ein Steuergerät für automatische Schweißköpfe beschrieben ist.

Beim Sprühübertragungsbetrieb des Gas-Metall-LichtbogenschweiQverfahrens wird die Spannungs-Strom-Charakteristik der Lichtbogen-Leistungsversorgung 10 normalerweise entweder auf eine echte Konstanispannungskennlinie oder auf eine mit negativer Steilheit leicht geneigte Kennlinie eingestellt Beim Gas-Metall-LichtbogenschweiBen mit kurzem Lichtbogen 26 wird die Spannungs-Strom-Charakteristik der Lichtbogen-Leir.imgsversorgung 10 normalerweise auf eine Kennlinie mit stärkerer negativer Steilheit eingestellt, als beim Sprühübertragungsverfahren. Andererseits wird beim Metall-Lichtbogen-Schweißen unter Schutzgas die Spannungs-Strom-Charakteristik ebenso eingestellt wie beim Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißverfahren im Handbetrieb.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Sollwertstellglied 40 für eine Sollwertspannung, deren Einstellung noch beschrieben wird, an einen Eingang 42a eines als Regler dienenden Summier- und Filter-Verstärkers 42 angeschlossen. Ein weiterer Eingang 42c des Verstärkers 42 ist mit einer einstellbaren Strom-Rückführschaltung 45 verbunden, während ein dritter Hingang Hb des Verstärkers 42 ein Signal aus einer einste'lbaren Spannungs-Rückführschaltung 46 erhält. Auf diese Weise reagiert der Verstärker 42 als Regler auf die Summe aus dem Sollwertsignal, einem einstellbaren Anteil eines Strom-Istwertsignals und einem einstellbaren Anteil eines Spannungs-Istwertsignales.

Die Strom-Rückführschaltung 45 erhält ihr Strom-Istwertsignal von einem Strom-Aufnehmer, der als Nebenschluß (Shunt) 22 ausgebildet ist. Dieser liefert ein Signal, das dem Gleich- oder Schweißstrom durch die Leitung 15 und damit dem Lichtbogenstrom / proportional ist. Zwischen die Leitungen 15 und 16 sind Bclastungswiderstände 17 eingeschaltet. Die Span nungs- Rückführschaltung 46 ist an die Belastungswiderstände 17 angeschlossen, um ein Signal /u liefern, das der Spannung über den Lichtbogen 26 proportional ist. also ein Spannungs-Istwertsignal zu liefern.

Die RückiJhrschaltungen 45 und 46 enthalten miteinander mechanisch über eine Cileichlaufkopplung 47 gekoppelte Potentiometer. Diese Potentiometer sind so miteinander gekoppelt, daß bei Einstellung an den einen Anschlag (z. B. nach rechts) der auf die Spannungsrückführleitung 44 übertragene Anteil des Spannungs-Iitwertsignales ganz unterdrückt wird, wäh rend das rückgeführte Strom Istwertsignal auf dc^r Stromrückführleitung 43 seinen vollen Wert aufweist Dementsprechend wird am Ausgang 50 des Verstärkers 42 ein Regelabweichungss.gnal hervorgerufen, das der Vorgabe des .Sollwertstellgliedes 40 proportional ist. mittels dessin auf diese Weise, für jene Einstellung der Ruckfuhrschallungen, ein gewünschter Strom-Sollwert vorgegeben ist.

Andererseits wird, bei einer Einstellung der Gleich laufkopplung 47 am entgegengesetzten Anschlag, also z.B. nach links, das Strom Istwerisignal auf der Stromrückführleitung 43 bis auf Null herabgedämpft, während nun das Spannungs-Istwertsignal ungedämpft, mit maximal zur Verfügung stehender Amplitude, auf die Spannungsrückführleitung 44 gegeben wird.

Dementsprechend liefert der Ausgang 50 des Reglers, also des Verstärkers 42, bei dieser entgegengesetzten Einstellung ein der Einstellung des .Sollwertstellgliedes 40 proportionales Rcgelabweichungssignal, womit nunmehr ein gewünschter Spannungs-Sollwert vorgegeben ist.

Bei einer mittleren Einstellung der Gleichlaufkopplung 47 erscheinen am Ausgang 50 des Verstärkers 42 abgewandelte, dem Sollwert proportionale Signale, entsprechend einer Kennliniensteilheit der Spannungs-Strom-Charakteristik, die durch die gleichzeitig aufgeschalteten Strom- und Spannungs-Isiwertsignale gegeben ist. Eine solche Kennlinie ist in Fig.2a als lineare Kennlinie 30, eine andere als lineare Kennlinie 37 eingetragen.

Der als Regler dienende Verstärker 42 weist zugleich eine Tiefpaß-Filiercharakteristik auf, die bewirkt, daß der hohe Welligkeitsanteil im Strom-Istwertsignal, aas auf den Eingang 42c geschaltet ist, und im Spannungsistwertsignal, das auf den Eingang 42Z> geschaltet ist, geglättet wird.

Der Ausgang 50 des Verstärkers 42 ist an einen Eingang eines weiteren Verstärkers 52 geschaltet, der als aktives P-I-Glied wirkt. Dessen Ausgang liefert das Stellsignal zum Steuern einer Zündschaltung einer Zündeinheit 55. Die Zündeinheit 55 ist so ausgelegt, daß sie im geeigneten zeitlichen Mom'··, und Abstand Zündirnpulsc an die gesteuerten Si!iz:t:iTS Gleichrichter im Gleichrichtersatz 14 abgibt. Durch die derart hervorgerufene, geeignete Phasenanschnittsteuerung des Gleichrichtersatzes 14 werden die gewünschten Spannunps- und Stromwerte an den Ausgangs-Leitungen 15 und 16 und damit am Lichtbogen 26 eingestellt und aufrechterhalten.

Als Hilfsschaltung bei Inbetriebnahme der Lichtbogen-Leistungsversorgung 10 ist ein Star'.schaltkreis 53 vorgesehen, um bei Betriebsbeginn definierte Lichtbo genenergie zur Verfugung zu stellen und dadurch einfacher zur Ausbildung des Lichtbogens 26 /u gelangen. Wenn der Lichtbogen- oder Schweißstrom hinreichend angestiegen ist. wird ein Relais angesteuert und dadurch die Anfangseinstellung abgeschaltet, so daß der Lichtbogen danach seine normalen, gewünschten Werte annimmt, wie sie mittels des Sollwertstellglie des 40 vorgegeben sind.

Die Strom-Rückführschaltung 45 enthält also ein besonderes Potentiometer zur Einstellung der Kennlinien Neigung, eingeschaltet zwischen dem Nebenschluß 23 und dem Eingang42c. während die Spannungs-Rückführschaltung 46 ebenfalls ein eigenes Potentiometer zur Einstellung der Kennlinien-Neigung enthält, das /wischen den Belastungswiderständen 17 und dem Eingang 42b des Verstärkers 42 eingeschaltet ist. Das die Kennlinien-Neigung über die wirksame Stromruck führung beeinflussende Potentiometer ist mit dem die Kennlinien-Neigung über die wirksame Spannungsrückführung beeinflussenden Potentiometer mechanisch gekoppelt.

Wenn das für beide Potentiometer gemeinsame, einzig vorhandene Bedienungselement für die Einstel lung der Kennlinien-Neigung, nämlich die Gleichlaufkopplung 47. an den einen Endanschlag eingestellt ist, dann wird ein maximales stromabhängig»:? Rückführsignal an den Verstärker 42 übertragen, während das Spannungsrückführsignal den Wert Null aufweist, also unterdrückt ist. Dai'jrth wird, in dieser Einstellung, eine echte Kons'antstrom-Charakteristik der Lichtbogen-Leistungsversorgung 10 cr/ielt. Insbesondere wird, wenn etwa die Gleichlaufkopplung 47 zur Verstellung beider Potentiometer in den Rückführschaltungen 45,46 im Uhrzeigersinne bis zum Anschlag verstellt wurde, das maximal verfügJi.re Strom-Istwertsignal auf die Strom-Riickführleitung 43 gegeben, und der Strom durch den Lichtbogen 26 wird im wesentlichen bei demjenigen Wert konstant gehalten, der durch die

einstellung des .Sollwertstellgliedes 40 vorgegeben ist. Im in F i g. 2b eingetragenen I alle ist beispielsweise das .Sollwertstellglied 40 einmal auf einen l.ichtbogeistrom von 100 Λ. ein andermal auf einen Strom von iOO Λ usw. eingestellt. Längs jeder dieser Konstantstrom-Kennlinien kann die Spannung /wischen einem Spannungswert nahe Null Voll. /. B ί Volt, und der maximal \on der Lichtbogen-LcistungsvLTsorgung 10 /ur Verfugung gestellten Spannung schwanken.

Wenn die Gleichlaufkopplung 47. als das ein/ig vorhandene tiinstellelemcnt für die Kennlinien-Neigung, aber /um entgegengesetzten Anschlag verstellt ist. dann wird vom vom Nebenschluß 22 gelieferten Slromlslwcrtsignal g;ir kein Anteil auf den Verstä-ker 42 ruckgeführl. wahrend die Spannungsruckfuhrleilung 44 das maximal zur Verfugung stehende Spannungs-Istwertsignal fuhrt und dadurch eine echte Konstantspan num;s Kennlinie gewährleistet Bei vollständiger Verdrehung der Gleichlaufkopplung 47 entgegen dem I hrzeigersinn winl also das volle verfügbare Spanniings-Ist wcrtsignal auf die Spannungs- Kuckführleilung 44 gegeben, und die Spannung über dem Lichtbogen 26 ist im wesentlichen konstant gehalten, nämlich unabhängig von tier momentanen Belastung bei einem Spannungswert. der «lurch die Umstellung des Sollwert Stellgliedes 40 vorgegeben ist. Im in I ι g. 2b dargestellten Beispiel betragt die Spannung über dem Lichtbogen 26 beispielsweise in einer einstellung des Sollwertstell gliedes 40 20 Volt, in einer anderen einstellung 40 Voll usw . und diese eingestellten Spannungsw er'e bleiben im wesenthciien beibehalten, unabhängig von tier Variation des Lichtbogen- oder Laststromes, tier /wischen einem Minimalwcrt und einem Maximalwert schwanken kann.

Ok- (ileichlaiifkopplung 47 /ur gleichzeitigen Verstellung beider Ruckfuhrpotentiomcter und damit zur l.instellung der gewünschten Kennlinien-Neigung kann kontinuierlich zwischen diesen beiden Lxtrcnistellimgen ■.erstellt werden, um eine stufenlos einstellbare Span r .ng'.-Sirom-Kennlinicnncigung hervorzurufen

In f ig S ist em detailliertes Schaltbild der l.ichthoge;"! l.eistungsverso'gung 10 nach F ι g. 1 dargestellt. Der Iransformato- 12 weist primär eine Dreiphasen

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Sternschaltung 62 auf Die Wicklungen der Primär-Schaltung 60 und der Sckundär-Schaltiing 62 sind in geeigneter Weise auf einem gemeinsamen Kern (nicht dargestellt) aufgehr.n.ht. um einen Konstantsparnungs-I ransformator zu cveber I>e l.cistungsquelle 11 is'an die l'rimarschalturig 60 angeschlosser. Der Masse oder Siernpunktleiter 64 de" Sckundar-Schaltung 62 ist über die •Vusgangs-Leitung 15 ;ind den als Stromwandler (Istwcrtaufnehmt.-) jier-jnden Nebenschluß (Shunt) 22 an das Werkstück 25 angeschlossen. Der andere Anschluß jeder Phasenwicklung der Sekundär Schaltung 62 ist über zugeordnete Silizium-Gleichrichter (SCR) 70a. 706. 71a. 7tf>. 72a. 726 und über eine Glätiungs- und Stabilisicrdrossel 67 sowie die Ausgangsleitung 16 an die Elektrode 20 geschaltet. Die Drossel 67 ist mn Abgriffen versehen, so daß unterschiedliche Werte für unterschiedliche Schweißarten eingestellt w erden können.

Wie ersichtlich sind einander gegenüberliegende Phasenwicklungen der Sekundär-Sternschaltung 62 an jeweils gleichzeitig leitende Gleichrichter 70a. 706. 71a. 716. 72a bzw. 726 angeschlossen So ist die Phase 62a an das Paar von Gleichrichtern 70a. 706 angeschaltet und dann über die Drossel 67 auf die Ausgangs-Leitung 16 geführt. Die benachbarte Phase 626 ist an ein entsprechendes l'aar. die Gleichrichter 71,/. 716, geschaltet, und die letzte Phase. 62c. ist an das verbleibende Gleichrichter-Paar 72;/. 726 geschaltet, ledes Paar von Gleichrichtern 70,1-706. 71,1-716. und 72,1-726 ist an die /ündeinhcit 55 für je gleichzeitiges Pulsen der drei Gleiehnehterpaare in geeigneter Folge angeschlossen. Auf diese Weise wird jeweils eine der I lalbw eilen jeder Wicklung, die über die Leitungen 15 und 16 führt, durch die Phasensieueiung der zugeordneten Gleichrichter 70<i. 706. 71,/. 716. 72,/. 726 gesteuert.

Beim Gas-Wolfram l.ichtbogensehweißveifahren ist es zweckmäßig, eine Grundlast-Versorgung vorzusehen, die sekundäre Hilfswu klungcn 66,·/. 666. 66c auf .!em Sehweißtransformator 12 aufweist. Diese Sekiin d,:rllilfswicklurigen 66,·/. 666. 66t Sinti dreiphasig in Dri.'eck geschaltet, und ihr Ausgang ist an einen Grundlast Gleichrichter 64 angeschlossen. Der Gleichrichter 69 kann als dreiphasiger Brückengleichrichier geschaltet sein. Uer Ausgang ties Grundlast (lieichricl·, ters 69 ist 'iber einen Schaller 69,/ an die Leitungen 15 und 16 geschaltet. Dic'.-r Grundlasl Schaltkreis dient A\\n\. durch Glättung tier durch den l.ich'bogen 26 hervorgerufenen Welligkeit einen stabileren l.iehlbo gen 26 zu erzielen.

Bei tier /ündeinhcil 55 kann es sich um eine beliebige der :'.ls st.'lclu bekannten /undeinheiten zur Abgabe der erforderliche.t l'hasensteuersignale fur die Zündung von gcs'· iiertt,! Silizium-Gleicht κ htern handeln. Hierfür ist beispielsweise eine /undeinheit 55 geeignet, wie sie von der Firma Firing Circuit Inc. in Norwalk/( omu-cticut unter der Nummer R fcl 3 I )72 hergestellt wird.

Die /untleinheil 55 wird über eine Steuerleitiini? 74 angesteuert, die über ein Dampfungspotentiometer 75 an einen Ausgang 77 des Verstärkers 52 des P I Gliedes angeschlossen isi. Das S' !!signal auf -T Steuerleitung 74 bestimmt den spezielle:¹ Zeitpunkt innerhalb jede: I lalbwelle. in dem ein /iiiidimpuls auf einen bestimmten der gesteuerten Silizium -Gleichrichter 70. 71, 72 geschaltet wird, und damit die spezielle Zeitspanne fur die Phase, während derer dieser gesteuerte Sih/ium Gleichrichter 70, 71, 72 das von der Sekundär Schaltung A? in iKn «Mti«,Hi-WMUp SiLrruil fuhrt Π:! iiiii'h Hn¹ l.eistungsquellc 11 an die Zündeinheit 55 angeschlossen ist. ist diese l.cistungsquelle II mit dem jeweiligen Z.undimpuls synchronisiert, der an die gesteuerten Silizium -Gleichrichter 70. 71, 72 gelegt wird. Das Zünden des jeweiligen gesteuerten Sili/ium-Gkvchrichters 70. 71. 72 wird also mittels des .Stellsignals auf tier Steuerleitung 74 becinllulit. das seinerseits von den Ruckführschaltungen 45, 46 vor dem Summier-Verstärker 42 abhängt, über die die gewünschte Neigung ικτ Spannup.gs-Strom-Kennlinic hervorgerufen wird.

Der Nebenschluß 22 ist cm Millivolt-Meßwiderstand. der mit der Ausgangs-Leitung 15 in Reihe geschaltet ist. Der obere Abgriff des Nebenschlusses 22 ist über eine Masseleitung 80 an eine Zusammenschaltung fester Anschlüsse der Potentiometer 82 bzw. 83 für die Rückführung des Strom- bzw. des Spannungs-Istwertsignales angeschlossen. Die Leitung 80 ist gemeinsamer Masse-Leiter für die gesamte elektronische Rückführung. Der untere Abgriff des Nebenschlusses 22 ist über einen Leiter 84 an den anderen festen Anschluß des Stromsignal-Potentiometers 82 angeschlossen. Auf diese Weise ist das Potentiometer 82 über den Nebenschluß 22 geschaltet, und der am Eigang 42r des Verstärkers 42 wirksame Anteil der ruckgefuhrten Strom-Istwertsignale wird mit einem beweglichen

Abgriff 82a des Potentiometers 82 gegenüber der gemeinsamen Leitung 80 eingestellt.

Innerhalb des als Regler dienenden Summier- und Filter-Verstärkers 42 ist der Stromsignal-Eingang 42c an eine Eingangsbeschaltung 85 mit hintereinanderge-•chatteten Widerständen 80a, 806, 80c und Kondensatoren 97a, 976 angeschlossen. Das Ende der Widerstands-Reihi/.jchaltung ist, dem Eingang 42c gegenüber, an einen Summierpunkt 92 eines Operationsverstärkers tOO angeschlossen, der die verstärkenden Elemente des Reglers (Summier- und Filter-Verstärkeis 42) enthält. Ein Rückkopplungsnetzwerk 102 des Operationsverstärkers tOO enthält Widerstände 103 bis 106 und Kondensatoren. 108 bis 111. deren Werte in Bezug auf die Widerstände 90a, 906, 90c sowie die Kondensatoren 97a, 97b der Eingangsbeschaltung 83 so gewählt sind. daß eine ausreichende Filterung des rückgeführten Strom-Istwertsignals erfolgt. Diese Schaltungselemente erzielt wird, die der stromabhängigen Rückführung auf den Eingang 42c und der spannungsabhängigen Rückführung auf den Eingang 426 angepaßt ist.

Die Hen Eingängen 42c, 426 bzw. 42a abgewandten Enden der Eingangsbeschaltungen 85,86 und 87 sind auf den Summierpunkt 92 geschaltet, der an den negativen Eingang des Operationsverstärkers 100 angeschlossen ist. Die Eingangsbeschaltungen 85, 86 und 87 sowie das Rückkopplungsnetzwerk des Operationsverstärkers 100 bilden ein Butterworth-Filternetzwerk.

Ein zusätzlicher Eingang zum Summierpunkt 92 kann mittels eines Widerstandes 116 und des Abgriffs eines Potentiometers 115 gebildet sein. Ein fester Anschluß dieses Potentiometers 115 ist über einen Widerstand 114 an den positiven Pol einer Spannungsversorgung und der andere feste Anschluß an Masse geschaltet. Das Potentiometer 115 und der Widerstand 114 bilden einen einstellbaren Spannungsteiler: mittels dessen kann das

lind liarüberiiiiiaus mj uiiiicuSiöiiier;. da" cir.C geeignete Sclhver'. Po'.entkiineter 95 für Fin«'?ll»ngen im unteren

Spannungsverstärkung des wirksamen Anteils des rückgeführten Strom-Istwertsignales im Hinblick auf den Pegel des am Eingang 42a anliegenden Sollwertsignals sowie des wirksamen Spannungs-Istwertsignales am Eingang 42b, erfolgt. Die an die Eingänge 42a und 42b angelegten Spannungen sind beispielsweise so vorgegeben, daß sie jeweils maximal 10 Volt betragen.

Um das rückzuführende Spannungs-Istwertsignal aufzunehmen, sind ein Potentiometer 176 und ein fester Widerstand 17a. die zusammen die Belastungswider stände 17 darstellen, in Serie und zwischen den anderen fesK.il Anschluß des Potentiometers 83 und die Ausgangs-Leitung 16 eingeschaltet. Auf diese Weise wird die Spannung zwischen den Ausgangsleitungen 15 und 16 über die Serienschaltung der Widerstände 17a und 176 sowie das Potentiometer 83 gelegt. Das für die Rückführung wirksame Spannungs-Istwertsignal wird am Abgriff 83a des Potentiometers 83 gegenüber der gemeinsamen oder Masse-Leitung 80 abgenommen. Durch entsprechende Verstellung des Abgriffes des Potentiometers 176 wird das Spannungs-Istwertsignal auf einen Wert eingestellt, der mit der Sollwertspannunf vom Snllwertstellelied 40 verträglich ist. Der für den Verstärker 42 wirksame Anteil des Spannungs-Istwertsignales wird über eine Leitung 44 auf den Eingang 426 geschaltet. Innerhalb des Verstärkers 42 ist dieser Eingang 426 an eine Eingangsbeschaltung 86 angeschlossen, die Widerstände 93a. 936 und 93c in Serie mit dem Summierpunkt 92 und Kondensatoren 98a und 986 aufweist Die Werte der Schaltungsbauteile dieser Widerstands-Kondensator-Eingangsbeschaltung sind in Verbindung mit dem Rückkopplungsnetzwerk 102 des Operationsverstärkers 100 so gewählt, daß bei einem Verstärkungsfaktor »1« eine geeignete Filterung des wirksamen Spannungs-Istwertsignales erfolgt

Für die Vorgabe der Sollwertspannung enthält das Sollwertstellglied 40 ein Potentiometer 95, dessen Abgriff an den Eingang 42a angeschlossen ist Ein fester Anschluß des Potentiometers 95 ist auf Masse gelegt während der andere feste Anschluß Ober ein Potentiometer 96 an den positiven Pol einer Spannungsversorgung angeschlossen ist Der Eingang 42a ist innerhalb des Verstärkers 42 an eine Eingangsbeschaltung 87 mit in Reihe geschalteten Widerständen 94a, 946 und 94c angeschlossen, an denen Kondensatoren 99a und 996 liegen- Die Werte dieser Bauelemente sind in Verbindung mit der Dimensionierung des Rückkopplungsnetzwerkes des Operationsverstärkers 100 so gewählt, daß eine Übertragungsfunktion für die Sollwertspannung

Bereich direkt in Ampere für die Regelgröße (Schweißstrom-Istwert) einjustiert werden, für den Fall also, daß die Kennlinien-Neigung der Spannungs-Strom-Charakteristik auf Betriebsweise mit konstantem Strom eingestellt ist. Das schon erwähnte Potentiometer 96 wird dazu benutzt das obere Ende des Sollwertpolentiometers 95 auf eine Ampere-Anzeige zu eichen, wenn die Kennlinien-Neigung für Betriebsweise mit konstantem Strom eingestellt ist

Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die Abgriffe 82a und 83a mittels einer Gleichlaufkopplung 47 mechanisch zusammengeschaltet, damit nur ein einziges Bedienelement für die Einstellung der Kennlinien-Neigung vorhanden ist Wenn die Gleichlaufkopplung 47 ganz nach rechts verstellt ist. entsprechend einer Maximalverstellung im Uhrzeigersinne, dann ist ersichtlich der Abgriff 82a in der am weitesten von Masse entfernten Position, während der Abgriff 83a in der am dichtesten an Masse angenäherten Stellung ist. Dementsprechend wird nun ein maximaler Anteil des Strom-Istwertsignales und ein minimaler Anteil des Spannungsistwertsignals auf den Verstärker 42 rückgeführt. Andererseits steht wenn die Gleichlaufkopplung 47 ganz nach links verschoben ist, entsprechend maximaler Verstellung entgegen dem Uhrzeigersinn, der Abgriff 82a in dichtestmöglicher Annäherung an Masse, während der Abgriff 83a am weitesten hiervon entfernt ist Dementsprechend beträgt der an den Verstärker 42 gelieferte Anteil des Strom-Istwertsignales Null, während das volle zur Verfügung stehende Spannungs-Istwertsignal rückgeführt wird

Der Ausgang des Operationsverstärkers 100 ist über ein Potentiometer 120 und einen Widerstand 121 auf den negativen Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 125 geschaltet der aufgrund seiner Beschallung als aktives P-I-Glied 52 wirkt Denn sein positiver Eingang ist über einen Widerstand 123 an Masse geschaltet Der Ausgang des Operationsverstärkers 125 ist über einen Integrierkondensator 130 und einen Widerstand 131 stn den negativen Eingang rückgekoppelt Wenn im eingeschwungenen Zustand eine Störung im Regelabwekhungssigna] am Ausgang des Operationsverstärkers 100 auftritt, dann lädt der Kondensator 130 sich in der Richtung auf, daß der Ausgang des Operationsverstärkers 125 und folglich die Zündeinheit 55 so beeinflußt wird, daß das Regelabweichungssignal wieder auf den Wert NuB reduziert wird. Mittels des Potentiometers 120 kann die Verstärkung des geschlossenen Rückführkreises eingestellt werden.

Der Startschaltkreis 53 dient dazu, die Liehtbogen-Leisiungsversorgung 10 im Einschaltmoment zu unterstützen. Es ist ohne weiteres verständlich, daß es sowohl keim Handbetrieb ah auch beim automatischen SchweiObetrieb erwünscht ist, zu Betriebsbeginn mit höheren Schweißströmen zu arbeiten, um einen Lichtbogen 26 einfacher ausbilden zn können. Wenn dann jedoch der J ichtbogen 26 erzeugt ist, dann ist es erforderlich, den SchweiOstrom auf seinen normalerweile gewünschten Wert, wie er durch das Sollwertstellelied 40 vorgegeben ist, zu reduzieren.

Um diesen größeren AnfangsMrom zur Verfugung zu itellcn, ist eine zusätzliche Stromrückführung über die Leitungen 84,130 und über einen Widerstand 132 an den negativen Eingang 135a eines weiteren Operationsverstärkers 135 vorgesehen. Diese Stromnickführung bewirkt ein negatives Potential am Eingang 135a. Der Eingang 135a ist außerdem über ein Spannungsteilernetzwerk an eine positive Klemme einer Spannungsquelle angeschlossen. Der positive Eingang des Verstärkers 135 ist über einen Widerstand 136 an Masse geschaltet. Wenn das negative Potential, das mittels der Stromrückführung erzielt wird, einen Wert erreicht, der oberhalb des positiven Potentials liegt, das mittels des Netzwerkes 136 vorgegeben ist, dann wechselt der Ausgang des Verstärkers 135 seine Polarität und bewirkt damit das Einschalten eines Schalttransistors 140. Der Kollektor .'es Transistors 140 ist an ein Relais 142 geschaltet, dessen normalerweise geschlossenen Kontakte 142a zwischen dem Abgriff eines Potentiometers 144 und einer Diode 145 liegen. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist dieser letztgenannte Schaltkreis zwischen Eingang und Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 125 geschaltet, wodurch ein Klemmen des Ausgangssignales dieses Verstärkers erfolgt.

Dementsprechend wird zu Betriebsbeginn das Relais 142 entregt, und die normalerweise geschlossenen Kontakte 142a bewirken das Durchschalten eines mit dem Potentiometer 144 eingestellten Anfangsschweißstrom-Steuersignales auf den Eingang des Operationsverstärkers 125. Diese Einstellung wirkt auf die Zündeinheit 55 im Sinne eines höheren Anfangsstromes. Wenn der SchweiDstrom so weit ansteigt, daß eine Spannung am Eingang 135a des Verstärkers 135 auftritt, die die Einstellung am Spannungsteiler Netzwerk 136 überwiegt, dann schaltet der Transistor i4ö und erregt das Relais 142, öffnet also die Kontakte 142a. Mit öffnen dieser Kontakte 142a wird die Anfangseinstellung für den SchweiDstrom abgeschaltet, und von nun an arbeitet das PI-Glied 52 normal, also wie oben für den Betriebsfall beschrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zum Einstellen der Neigung der Strom-Spannungs-Kennlinie einer zum Gleichstrom-Lichtbogen-Schweißen dienenden Strom- '< quelle mit steuerbaren Gleichrichtern mittels eines mit einem Schweißstrom-Istwertgeberund eines mit einem Schweißspannungs-Istwertgeber verbundenen Potentiometers, bei der die Zündung der steuerbaren Gleichrichter in Abhängigkeit von n einem aus den Ausgangsspannungen der beiden Potentiometer und eines einstellbaren Sollwertgebers abgeleiteten Signal erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abgriffe (82a, 83a) der beiden Potentiometer (82, 83) eine gemeinsame Verstelleinrichtung (Gleichlaufkopplung 47) vorgesehen ist und die Potentiometer (82, 83) so angeordnet sind, daß bei einer Bewegung der Verstelleinrichtung (47) zwischen ihren beiden Endstellungert jeweils die Ausgangsspannung des .'i. einen der beiden Potentiometer (82) von einem maximalen bis auf einen unwirksamen Wert abfällt und die des anderen der beiden Potentiometer (83) von einem unwirksamen auf einen maximalen Wert ansteigt. y>