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Anordnung zur Fernsteuerung von netzbetriebenen Schweissmaschinen
Schwe is sma schinen Die Erfindung bezieht sich generell auf eine Anordnung für
die Fernsteuerung des Schweiss-Stroms und/oder der Schweiss-Spannung bei einer Lichtbogen-Schweissmaschine;
die Erfindung kann sowohl in Wechselstrom-Schweissmaschinen (Schweisstransformatoren)
Gleichrichtern und Doppelstrommaschinen (das sind
Maschinen mit
der Möglichkeit der Wahl der Stromart) als auch in Wechselstrom-/Gleichstrom-Schweissmaschinen
unter der Voraussetzung verwendet werden, dass die betreffenden Maschinen geeignet
sind für eine Stromregelung, und zwar möglicherweise mit einer Dauerregelung. Die
Regelung erfolgt dabei ohne die Verwendung eines zusätzlichen Kabels von der Schweissmaschine
zu der Arbeitsstelle hin.
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Die Fernsteuerung von Schweisstransformatoren ohne ein gesondertes
Kabel (das heist eine Steuerung durch die Schweisskabel) ist bereits bekannt. Keines
der Systeme, die sich#hinsichtlich der Regelung von Wechselstrom-Schweissmaschinen
als zufriedenstellend arbeitend erwiesen haben, sind jedoch bei Gleichrichter- oder
Doppelstrom-Schweissmaschinen anwendbar, da sie auf der Wechselspannung basieren,
die auf der Sekundärseite der Stromquelle auftritt.~ Bekannte Lösungen umfassen
eine transportable Regeleinrichtung, die in den Schweiss-Stromkreis zwischen der
Elektrode oder dem Elektrodenhalter und dem Arbeitsstück oder einer Klemme für das
Arbeitsstück derart einschaltbar ist, dass selektiv unterschiedliche Steuersignale
in den Schweisskabeln erzeugt werden, und zwar mittels Oszillatoreinrichtungen in
der Regeleinrichtung. Diese Oszillatoreinrichtungen erzeugen auf die Stromzuführung
durch die Schweisskabel Steuersignale in diesen Kabeln. Diese Steuersignale besitzen
die Form von Schwingungen oder Impulsen. Ausserdem umfassen die betreffenden Lösungen
eine Regelschaltung in der Schweissmaschine.
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Diese Regelschaltung vermag Steuersignale über die Schweisskabel von
der Regeleinrichtung her aufzunehmen und eine Regelung von Funktionen in der Schweissmaschine
oder in Verbindung mit der Schweissmaschine auf das Auftreten der Steuersignale
hin zu bewirken. Beispiele für bekannte Verfahren dieser Art oder einer ähnlichen
Art finden sich zum
Beispiel in dem Schwedischen Patent Nr. 221
131, in dem britischen Patent 444 297, in dem französischen Patent 1 168 650 (welches
dem Norwegischen Patent 92 089 entspricht) sowie in den Norwegischen Patenten 84
513, 100 707 und 108 584.
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In Verbindung mit den oben erwähnten Beispielen sei besonders darauf
hingewiesen, dass die Anordnungen nach dem Französischen Patent 1 168 650 (und dem
Norwegischen Patent 92 089) auf einer Widerstandseinheit oder Regeleinrichtung basieren,
die zwei unterschiedliche Hilfswiderstände enthält, welche gesondert und selektiv
in den Schweiss-Stromkreis eingefügt bzw. mit diesernverbunden werden können. Im
Prinzip kann eine derartige Anordnung auch in Gleichrichter- und Doppelstrom-Schweissmaschinen
verwendet werden. Diese und ähnliche Anordnungen, die auf der Grundlage von polarisierten
Relais, Steuerströmen unterschiedlicher Stärken oder Polarität usw. aufgebaut sind,
zeigen jedoch eine Anzahl von Nachteilen. Ausserdem weisen derartige Anordnungen
im praktischen Gebrauch Fehlerquellen auf. So zeigen derartige Anordnungen zum Beispiel
eine Empfindlichkeit gegenüber bzw. Gefahr einer unerwünschten Selbstregelung oder
der Ausführung einer anderen fehlerhaften Funktion durch Spannungs- und Stromschwankungen
sowie durch Leckströme in den Schweisskabeln, wenn Feuchtigkeits- und Temperaturänderungen
auftreten, etc.» Demgemäss ist in der Schwedischen Patentschrift 221 113 eine Regeleinrichtung
mit einer Oszillatoranordnung beschrieben, die entweder positive Impulse oder negative
Impulse zu erzeugen im Stande ist, wobei die Frequenz dieser Impulse nicht geändert
werden kann. Demgemäss sind die Regelungsmöglichkeiten auf zwei Funktionen beschränkt,
und zwar entsprechend der positiven Polarität und der negativen Polarität der betreffenden
Impulse.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fernsteueranordnung
zu schaffen, die unabhängig von der Art des für die Schweissung benutzten Stromes
in gleicher Weise benutzt werden kann und die unter Vermeidung der mit bekannten
Lösungen verbundenen Nachteile und Mängel eine nennenswerte Verbesserung gegenüber
derartigen Lösungen mit sich bringt.
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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemäss durch
eine Anordnung mit einer Regeleinrichtung, die hauptsächlich eine Oszillatoreinrichtung
aufweist, welche Steuersignale mit auswählbaren, bestimmten Frequenzen zu erzeugen
im Stande ist, die höher sind als die Netzfrequenz, wobei die Regelschaltung in
der Schweissmaschine eine Feststellschaltung mit einem Frequenzwähler für eine Frequenz-Identifizierung
enthält.
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Die Grundidee bezüglich der vorliegenden Erfindung besteht, mit wenigen
Worten gesagt, darin, die Steuersignale in Form von Schwingungen oder Impulsen mit
Frequenzen auszunutzen, die ausgewählt werden können und die höher sind als die
Netzfrequenz. Der Frequenzbereich reicht in der Praxis vorzugsweise von 10 kHz bis
zu höheren Werten hin.
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Die hier in Betracht gezogene Regelung soll ferner allgemeinere Funktionen
umfassen, wie zum Beispiel das Einschalten und Ausschalten sowie die Steuerung von
Funktionen in Verbindung mit der Schweissmaschine (Drahtzuführeinheiten usw.), etc..
Es dürfte einzusehen sein, dass es mit der durch die Erfindung benutzten Grundsignalform
möglich wird, eine Anzahl unterschiedlicher Fernsteuerfunktionen auszuführen und
nicht nur eine Aufwärts- oder Äbwärtsregelung (das heisst mehr oder weniger Strom),
wie dies bei den bisher bekannten Anordnungen der Fall ist.
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Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Schweissmaschine mit einer
Hilfseinrichtung, die in einer Anordnung gemäss der Erfindung enthalten ist.
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Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Regeleinrichtung,
die in der Anordnung gemäss der Erfindung enthalten ist.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer derartigen Einrichtung.
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In einer Schweissmaschine gemäss der Erfindung, wie sie in Fig. 1
dargestellt ist, ist zusätzlich zu einer vorzugsweise kontinuierlich einstellbaren
Schweiss-Stromeinheit 1 eine Fernsteueranordnung mit einer Abfühlschaltung enthalten,
die einen Feldfühler bzw. Feldsensor M, einen Frequenzwähler 3 und eine Informationseinheit
4 aufweist. Der Feldsensor bzw.
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Feldfühler M kann eine Spule oder eine mit einem der Schweisskabel,
wie zum Beispiel dem Kabel 11, induktive gekoppelte Wicklung sein, wie dies in Fig.
1 angegeben ist. Es ist aber auch möglich, den betreffenden Fühler direkt an bzw.
auf dem Transformator in der Schweiss-Stromeinheit anzuordnen. Der Frequenzwähler
ist eine Einheit, die in Übereinstimmung mit an sich bekannten Prinzipien aufgebaut
ist und die dazu dient, zu bestimmen, ob die mit Hilfe des Feldfühlers M ermittelten
Steuersignale einer von zwei oder stärker vorhandenen Frequenzen entsprechen, auf
die der Frequenzwähler anspricht.
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Die Informationseinheit 4 vermag Signale von dem Frequenzwähler in
Abhängigkeit von von diesem ermittelten Steuersignalfrequenzen aufzunehmen. Die
Informationseinheit liefert entsprechende Regelsignale an die Schweiss-Stromeinheit
1, so dass diese aufwärts oder abwärts geregelt, ein- oder ausgeschaltet, etc. wird.
Welcher Vorgang ausgeführt wird, hängt davon ab, welche Funktionen in dem System
festgelegt worden sind.
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Der Frequenzwähler kann z.B. auf der Grundlage eines sogenannten "Mehrfachfunktionsschalters"
aufgebaut sein. Ein Schalter dieses Typs ist unter der Nummer FX-101 von der Firma
Consumer Microcircuits Ltd., England, erhältlich (und in der Druckschrift D/032
dieser Firma beschrieben). Die Informationseinheit kann ein Gemeinschaftsschalter
oder Kontaktgeber sein, und zwar gegebenenfalls ein elektronischer Schalter oder
dergleichen.
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In Fig. 1 bildet die Einheit 2 die Regelanordnung in der Schweissmaschine.
Der Netzanschluss zu der Regelanordnung erfolgt über Leiter R,Tund möglicherweise
auch über einen Leiter S im Falle eines Dreiphasenbetriebs. Der Elektrodenhalter
ist mit E bezeichnet, und das Arbeitsstück ist mit A bezeichnet.
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In Fig. 2 ist eine Ausführungsform einer Regeleinrichtung gezeigt,
die zwischen dem Elektrodenhalter und dem Arbeitsstück anschliessbar ist, um Steuersignale
für die Fernsteuerung des Schweiss-Stromes von der Schweiss-Stromeinheit 1 her mittels
der Regelanordnung 2 zu erzeugen. Auf einer Seite weist die Regeleinrichtung einen
gemeinsamen Kontakt Ko auf, und auf der anderen Seite weist die betreffende Regeleinrichtung
eine Anzahl von Kontakten K1, K2 bis Kn auf.
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Diese Kontakte können selektiv benutzt werden und zwar in Abhängigkeit
davon, bezüglich welcher Funktionen der Wunsch besteht, sie in der Fernsteuerung
zu enthalten. In der betreffenden Einrichtung ist ein Gleichrichterblock L enthalten,
und in Reihe mit diesem Gleichrichterblock liegt eine Strombegrenzungsimpedanz,
die vorzugsweise eine Drosselspule Z ist. Der Gleichrichter führt die gegebenenfalls
notwendige Gleichrichtung und Glättung der Stromkurve aus. Darüber hinaus enthält
die Regeleinrichtung eine Parallelanordnung verschiedener, zumindest zweier, Oszillatorschaltungen
01, 02 und so weiter. Jede dieser Oszillatorschaltungen ist so eingestellt, dass
sie auf einer gesonderten Frequenz fl, f2 bis fn
schwingt bzw. Impulse
mit einer entsprechenden gesonderten Frequenz erzeugt. Diese Oszillatorschaltungen
werden nach einer möglichen bzw. geeigneten Gleichrichtung des Stromes aktiviert,
der von der Schweiss-Stromeinheit durch die Schweiss-Stromkabel 11 und 12 abgegeben
wird. Die betreffenden Oszillatorschaltungen liefern Steuersignale in Form von Schwingungen
oder Impulsen in diese Kabel; diese Schwingungen bzw. Impulse werden mit Hilfe des
Feldfühlers M ermittelt.
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Wenn eine Regelung ausgeführt werden soll, wird die Regeleinrichtung
zwischen dem Elektrodenhalter E und dem Arbeitsstück A derart angebracht, dass eine
Verbindung über eine der Kontaktstellen K1, K2 bis Kn und durch die Regeleinrichtung
zu dem Kontakt Ko hingebildet ist. Erfolgt ein Anschluss an der Kontaktstelle K1,
so erzeugt die Oszillatorschaltung 01 ein Steuersignal mit der Frequenz f1. Demgegenüber
führt die Verwendung der übrigen Kontaktstellen K2 bis Kn zum Auftreten von Signalen
entsprechender bestimmter Frequenzen f2 bis Es dürfte ersichtlich sein, dass es
in dem Fall, dass der Schweiss-Strom ein Wechselstrom ist, das gleiche ist, wenn
der Kontakt Ko mit dem Arbeitsstück oder dem Elektrodenhalter verbunden wird. Wenn
jedoch die Schweissmaschine einen Gleichstrom durch die Schweisskabel abgibt, muss
die Regeleinrichtung gemäss Fig. 2 derart eingesetzt werden, dass die Polung des
Gleichrichterblocks der Polung der Schweissmaschine entspricht.
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Es dürfte einzusehen sein, dass anstelle der Bereitstellung mehrerer
paralleler Oszillatorschaltungen, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind, die Regeleinrichtung
mit nur einer einzigen Oszillatorschaltung versehen sein kann, die ein einstellbares
frequenzbestimmendes Bauteil aufweist, welches mittels
eines Schalters
in der Regeleinrichtung die Frequenz zu wählen gestattet. Eine derartige Ausführungsform
ist in Fig. 3 gezeigt, gemäss der Kontaktstellen K11 bis Ko1, ein Gleichrichterblock
L1 und eine Drossel Z1 den in Fig. 2 vorgesehenen ähnlichen Elementen entsprechen.
Die Einrichtung gemäss Fig. 3 enthält jedoch lediglich einen Oszillator O, dessen
Frequenz mittels eines Schalters SW ausgewählt werden kann, durch den Widerstände
R1, R2 bzw. R3 in die Oszillatorschaltung eingefügt werden.
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In Verbindung mit der Regeleinrichtung ist es wesentlich, dass diese
auf die Zuführung eines Gleichstroms oder eines WeM selstroms von der Schweiss-Stromeinheit
her im Stande ist, ein Signal ausgewählter Frequenz aus zwei oder mehr Frequenzen
zu erzeugen und die betreffenden Signale durch die Schweisskabel zurückzuleiten.
Die Oszillatorschaltung oder die Oszillatorschaltungen können zum Beispiel als sogenannte
"Zerhacker" arbeiten und Gleichstromimpulse als Steuersignale abgeben.
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Der Gleichrichterblock L (oder L1) in der Regeleinrichtung ist nicht
in allen Anwendungsfällen absolut erforderlich; er ist zum Beispiel in dem Fall
nicht erforderlich, dass die Schweiss-Stromeinheit ein Schweissgleichrichter ist,
der ausschliesslich einen Gleichstrom liefert.
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Das System ist unter anderem gegenüber Störungen unempfindlich gemacht
worden, und zwar durch die Forderung, dass die Signale eine gewisse Mindestdauer
haben müssen, bevor eine Regelung erfolgen soll. Diese Funktion ist in der beschriebenen
Anordnung bzw. Frequenz gewissermassen mit eingebaut.