DE2435645A1 - Anordnung zur fernsteuerung von netzbetriebenen schweissmaschinen - Google Patents

Anordnung zur fernsteuerung von netzbetriebenen schweissmaschinen

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DE2435645A1
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welding
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DE2435645A
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Jon Erlend Gloemmen
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1087Arc welding using remote control

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Schweissmaschine mit einer Hilfseinrichtung, die in einer Anordnung gemäss der Erfindung enthalten ist.
  • Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Regeleinrichtung, die in der Anordnung gemäss der Erfindung enthalten ist.
  • Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer derartigen Einrichtung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (4)

Patentansprüche
1. Anordnung zur Fernsteuerung von netzbetriebenen Gleichstrom- und Wechselstrom-Schweissmaschinen ohne Verwendung eines zusätzlichen Kabels zu der Arbeitsstelle hin, unter Verwendung einer transportablen Regeleinrichtung, die mit dem Schweiss-Stromkreis zwischen einer Elektrode oder einem Elektrodenhalter und einem Arbeitsstück oder einer Klemmeinrichtung für ein Arbeitsstück verbindbar ist, derart, dass selektiv unterschiedliche Steuersignale in den Schweisskabeln mittels Oszillatoreinrichtungen in der Regeleinrichtung erzeugbar sind, wobei die OsziLatoreinrichtungen auf die Lieferung eines Stromes durch die Schweisskabel hin in diesen Kabeln Steuersignale in Form von Schwingungen oder Impulsen erzeugen, und unter Verwendung einer in der Schweissmaschine vorgesehenen Regelschaltung, die Steuersignale über die Schweisskabel von der Regeleinrichtung her aufzunehmen vermag und die eine Regelung von Funktionen in der Schweissmaschine oder in Verbindung mit der Schweissmaschine auf das Auftreten der Steuersignale hin zu bewirken gestattet, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillatoreinrichtungen (01> 02> °n) in der Regeleinrichtung (2) Steuersignale mit auswählbaren, bestimmten Frequenzen zu erzeugen gestatten, die höher sind als die Netzfrequenz'und dass die Regelschaltung in der Schweissmaschine eine Fühlschaltung mit einem Frequenzwähler für eine Frequenz-Identifizierung enthält.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch kennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (2) eine einzelne Oszillatorschaltung (0 ) enthält, in der zumindest ein frequenzbestimmendes Bauelement (R1, R2, R3) mittels eines Schalters (Sw) schrittweise verstellbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (2) zumindest zwei parallele Oszillatorschaltungen (01, 02, °n) enthält, deren jeder zumindest eine auf der Aussenseite der Regeleinrichtung (2) zugängliche Kontaktstelle (K1, K2, Kn) aufweist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (2) eine Reihenschaltung eines Gleichrichters (L) und einer Impedanz (Z) enthält und dass diese Reihenschaltung in Reihe mit der Parallelanordnung der Oszillatorschaltungen (°1' °2' °n) liegt.
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