DE2550278A1

DE2550278A1 - Lichtbogen-schweissgeraet

Info

Publication number: DE2550278A1
Application number: DE19752550278
Authority: DE
Inventors: Marvin Lee Schiedermayer; Richard Philip Siktberg
Original assignee: Lincoln Electric Co
Current assignee: Lincoln Electric Co
Priority date: 1974-11-13
Filing date: 1975-11-08
Publication date: 1976-05-26
Also published as: DE2550278B2; FR2290984B1; FR2290984A1; US3975616A; AU499502B2; GB1529726A; DE2550278C3; CA1041181A; AU8659575A; JPS5172942A

Description

I LIT 515

bitte angeben

KÖLN, den 7.11. 1975

Patentanmeldung

der Firma

The Lincoln Electric Company, 22301 Jt. Clair .-.venue, Cleveland, Ohio 44117 (V.5t.A.)

Lichtbogen-Schweiß.';erat

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Lichtbogen-Schweißen und insbesondere auf ein Lichtbogen-Schweißgerät mit einen Elektromotor zur Relativbewegung einer Elektrode gegenüber einem Werkstück, vrobei die Feldwicklung des Motors mit einer Gleichspannung und seine Ankerwicklung wahlweise mit einer Gleichspannung speisbar ist.

!■lit großem Vorteil ist die Erfindung beim elektrischen Lichtbogen-Schweißen mit veränderlicher Spannung anwendbar,

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d.h. unter Vervendung einer Schweißstromquelle mit abfallender Spamiungs-ßtrom-Eennlinie, obwohl hervorzuheben ist, daß die Drfindung auch in anderen Bereichen Verwendung finden kann, in gewissen Fällen auch für das Schweißen mit konstanter Spannung.

Im folgenden wird eier Anmeldungsgegenstand in Verbindung mit einer Einrichtung zun automatischen Lichtbogen-Schweißen r-'it veränderlicher Spannung beschrieben. Hierbei ist es üblich, vor Beginn der Schweißarbeit zunächst die Elektrode mit dem v/erkstück in Berührung zu bringen. Um diesen Zustand herzustellen, wird herkömmlicherweise eine elektronechanische Vorrichtung in Gang gesetzt, welche den Vorschub der Elektrode bis zur Berührung und elektrischen Eontaktgabe mit dem vferkr.tück vorbewegt und dann anhält, bevor die Elektrode einen zu großen Anpreßdruck auf das "Werkstück ausüben kann. Diese Bereitschaftsposition bleibt unverändert, bis ein Anlaufschalter betätigt wird, durch den Spannung an die Elektrode angelegt und ein Lichtbogen erzeugt wird. Diese Arbeitsweise wird als Kaltanlauf bezeichnet. Anschließend bewegt der Elektroden-Vorschubmotor die Elektrode auf das Werkstück zu.

Eine andere Art zum Einleiten des Schweißvorgangs besteht darin, daß die von der Schweißstromquelle mit voller Spannung beaufschlagte Elektrode auf das Werkstück zubewegt und bei der Berührung der Schweißlichtbogen herge-

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■ stellt wird. Dies wird Heißanlauf genannt.

Die Geschwindigkeit, mit v/elcher die Elektrode während des Schweißvorganges auf das 'werkstück zufbev/egt wird, ist voreinsteirbar. Beim Schweißen mit konstanter Spannung führt die Elektrode mit konstanter Geschwindigkeit vor, während beim Schweißen mit veränderlicher Spannung der Elektrodenvorschub je nach Änderung der Lichtbogenspannimg verschieden rasch erfolgt.

Der Schweißvorgang muß in einer dieser beiden Betriebsarten durchgeführt v/erden; außerordentlich kritisch ist dabei das Herstellen des Lichtbogens. In der Anlaufzeit findet nämlich der Übergang der Elektroden-Abschmelzgeschwindigkeit von Null bis zum voreingestellten Nennwert statt.

Man hat festgestellt, daß sich der Lichtbogen besser herstellen läßt, wenn die Elektrode nach der Zündung vom ursprünglichen Kontakt mit dem Werkstück zurückgefahren wird, um den Lichtbogen in Gang zu bringen, worauf der Elektrodenvorschub zum Werkstück hin mit der vorgegebenen Schweißgeschwindigkeit erfolgt. Der AnIauf-Übergang der Abschmelzgeschwindigkeit wird hierbei zur Herstellung des Lichtbogens ausgenutzt.

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik ein verbessertes Lichtbogen-Schweißgerät zu schaffen, mit dem ein verbesserter

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Kalt- und Eeißanlauf möglich ist, namentlich wenn eine
Schweißstroiiiquelle mit veränderlicher Spannung benutzt wird.

Ein Grundgedanke der Erfindung bestellt darin, den Elektrodenvo rs chub während des AnlaufÜbergangs in solcher weise zu steuern, dab sowohl die Vorschubrichtung als auch die
Geschwindigkeit des Elektrodenvorschubs den Lbergangs-AbscJiEielzbedingungen während der Anlaufperiode möglichst genau entspricht.

Bei einen; Lichtbogen-3chweißger=-"t der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zur Speisung der Ankerwicklung eine Einrichtung mit gerichteter Polarität vorgesehen ist,die jener einer zur Ankerwicklung parallelgeschalteten Diode entspricht, und daß eine Einrichtung
zur Umkehrung der Ilagnetfeldrichtung in der Feldwicklung vorhanden ist, mittels deren bei spannungsgespeister
Ankerwicklung die Drehrichtung des Motors umkehrbar und
bei spannungsloser Ankerwicklung sowie umgekehrter Magnetfeldrichtung eine dynamische Bremsung ausführbar ist.

Die Erfindung bezieht sich also auf eine Steuerschaltung für den Elektroden-Vorschubmotor eines automatischen
Lichtbogen-Schweißgeräts und sieht eine neuartige Festkörperschaltung für die Steuerung des Antriebsmotors für die Relativbewegung der Elektrode gegenüber dem Werkstück vor. Weitere Schaltungsteile und logische Schaltelemente

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bzw. -gruppen unterstützen die automatische Steuerung durch Erzeugung von elektrischen Schaltsignalen in Abhängigkeit von Steuersignalen, die bei dem Funktionsablauf auftreten.

Nach der Erfindung ist der Elektroden-Vorschubmotor als Nebenschlußmotor ausgebildet, wobei der Anker wahlweise mit einsinnig gerichteter Spannung und die Feldwicklung wahlweise mit umkehrbarer Spannung beaufschlagt werden kann. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, mittels deren der spannungslose Anker selbsttätig bei umgekehrter Tiagnetfeldrichtung dynamisch gebremst wird. Für den Kaltanlauf sieht die Erfindung ferner die Erzeugung eines ITiederspahnung-Abtastsignals zwischen der Elektrode und dem "Werkstück vor; in den Augenblick, in dem die Elektrode das Werkstück berührt und diese Abtastspannung kurzschließt, wird sowohl die Ankerspannung abgeschaltet als auch die Hagnetfeldrichtung umgekehrt, so daß der Elektroden-Vorschubmotor dynamisch abgebremst wird und die Elektrodenspitze das Werkstück nur sanft berührt. Stehen dann die Elektrode und der Motoranker wieder unter Spannung, so wird die Elektrode zunächst vom Werkstück abgezogen und dadurch der Lichtbogen gebildet.

Die Erfindung ermöglicht auch den Heißanlauf für das Schweißen mit veränderlicher Spannung, wobei nach Betätigung des Anlaufschalters die Motordrehzahl begrenzt wird, bevor die Elektrode an dem Werkstück zur Anlage kommt. Ferner sind Mittel vorgesehen, mit denen die Motordrehzahl begrenzt und

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der Drehsinn auch kurzzeitig umgesteuert werden kann, nachdem die Elektrode das Werkstück berührt hat und bevor der Lichtbogen stabil geworden ist.

Ilan erkennt, daß die erfindungsgemäße Steuerschaltung für den Elektroden-Vorschubmotor das sanfte Vorfahren der Elektrode bis zu leichter Berührung des Werkstücks ermöglicht, wobei der Elektroden-Vorschubmotor dynamisch abgebremst wird. Getrennte automatisch betätigte Schaltmittel bewirken eine Begrenzung der Motordrehzahl einerseits nach Betätigung des Anlaufschalters und vor Zündung des Lichtbogens, andererseits nach Berührung des Werkstücks durch die elektrode und vor der Stabilisierung des Lichtbogens. Darüber hinaus ist es möglich, die Drehzahl des Vorschubmotors proportional zu der zwischen Elektrode und Werkstück bestehenden Spannung zu halten.

V/eitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Deren einzige Figur zeigt ein Schaltschema der Steueranordnung für ein erfindungsgemäßes Lichtbogen-Schweißgerät, wobei zwei Baugruppen der Einfachheit halber schematisch als Blöcke gezeichnet sind.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind eine Schweiß-Elektrode Ξ und ein Werkstück M mit einer (nicht darge-

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stellten) Schweißstromquelle verbunden. Ein Elektroden-Vorschubmotor M besitzt einen Anker M und eine Feldwicklung IiF. Die Motorkonstruktion kann herkömmlicher Art sein. Die Steuerungsallordnung gemäß Fig.1 umfaßt eine Motorsteuerung KC, einen Logiksteuerteil LC, einen Langsamgang-Schalter IDS, einen Anlaufschalter STS, einen Stoppschalter SPS, einen Schnellgang-Schalter IUS sowie verschiedene Schaltelemente und -gruppen für die Spannungsspeisung und die Signalzuführung.

Die Motorsteuerschaltung, welche in an sich bekannter Weise ausgeführt sein kann, enthält elektrische Bauelemente, die durch ein Motorlaufsignal bzw. ein Ankerspannungssignal derart beaufschlagbar sind, daß der Motoranker MA erregt wird. Ferner sind Schaltglieder vorhanden, die in Abhängigkeit von einem Abtastsignal bzw. von der Schweißbogen-Steuerspannung ASS die Ankerspannung proportional zu der Lichtbogenspannung verändern. Ein Schweißvorschubsignal IWS beeinflußt weitere Schaltelemente, die eine Umsteuerung von einem vorgegebenen langsamen Elektrodenvorschub auf die Arbeitsgeschwindigkeit bewirken, welche der Spannung des stabilen Schweißlichtbogens entspricht. Schließlich weist die Motorsteuerung MC eine Freilaufdiode D103 auf, die parallel zur Ankerwicklung MA liegt und eine dynamische Bremsung sowie die Abschaltung von ßiliziumgesteuerten Gleichrichtern ermöglicht.

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Der Aufbati des Logiksteuerteils LC kann in einer gebräuchlichen Bauweise erfolgen. Seine Eingangssignale bzw. - Spannungen sind die folgenden: Langsamgangsignal IDV, Anlaufsignal STV, Stoppsignal SPV, Schwellenspannung VTS, Schweißspannungs-Steuersignal WSV. Die folgenden Signale bzw. Spannungen werden am Ausgang des Logiksteuerteils LC wirksam: Motorlaufsignal IiRS, Drehsinnsignal MDS, Speisespannungs-Schaltsignal PSV, Schweißvorschubsignal IWS.

Zur Speisung der Motori'eldwicklung IiF ist eine Wechselspannungsquelle von beispielsweise 11OfV, ein Widerstand R101 und ein Halbwellen-Gleichrichter vorgesehen, der zwei einander entgegengeschaltete siliziumgesteuerte Gleichrichter SCR.101 und SCPlI 02 sowie einen Glättungskondensator C102 auf v/eist. Die Magnetfeldrichtung in der Feldwicklung MF hängt davon ab, v/elcher der beiden siliziumgesteuerten Gleichrichter leitend ist, die durch Impulsübertrager PT104 bzw. PT105 gezündet werden, venn diese Spannungsimpulse erhalten, die von einem Unijunction-Transistor CU101 in einer Kippschaltung erzeugt werden. Dieser schwingt mit verhältnismäßig hoher Frequenz, die durch einen Kondensator C116 sowie durch "Widerstände R119, R120 bestimmt ist und benötigt wird, um den betreffenden siliziumgesteuerten Gleichrichter SCR101 bzw. SCR102 in jeder Halbwelle so früh wie möglich aufzutakten. Mit den Primärwicklungen der Impulsübertrager PT104 und PT105 sind Transistoren Q106 bzw. Q107 in Reihe geschaltet, die dazu dienen, die Ein- und Ausschaltung zu steuern; einer dieser beiden Transistoren ist jeweils leitend, doch sind nie beide Transistoren gleich-

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zeitig leitend oder gleichzeitig gesperrt.

Das Drehsinnsignal MDS ist normalerweise niedrig. In der gezeichneten Schaltung sind daher die Transistoren C108 und Q106 zunächst gesperrt, während G107 leitet, so daß der Impulsübertrager PT1O5 Strom führt und der siliziumgesteuerte Gleichrichter SCR102 aufgesteuert wird. An den Anschlußklemmen der Ilotorf eldwicklung IiF steht daher eine Spannung solcher Richtung an, daß bei erregtem Ankerspannungssignal ΓΙΑ der Motor M in die Elektrode IS vom 'Werkstück W abzieht. Tritt nun eine Drehsinnspannung I-IDS auf, so werden die Transistoren Q108 und Q106 leitend, während Q107 sperrt, da C108 die Basis von Q107 an Masse legt. Dadurch wird der Impulsübertrager PT104 erregt und SCR1O1 aufgesteuert, also die Magnetfeldrichtung in der Feldwicklung MF umgekehrt. Infolgedessen wird auch der Drehsinn des Motorankers MA umgesteuert, sofern die Ankerwicklung erregt ist, so daß der Motor M die Elektrode E auf das Y/erkstück ¥ zu bewegt.

Man erkennt, daß dank dieser Schaltungsanordnung eine sehr schnelle Umsteuerung des Motorlaufs möglich ist, wenn die Ankerwicklung MA spannungsgespeist ist und die Magnetfeldrichtung der Feldwicklung MF umgekehrt wird. Zum Abbremsen des Elektroden-Vorschubmotors M werden keine elektromechanischen Vorrichtungen benötigt, und für die Umsteuerung genügt ein Signal sehr geringer Leistung, liahfi^nd die Erregung der Ankerwicklung MA fehlt und bei umgekehrter Magnetfeldrichtung in der Feldwicklung MF wird im Anker eine Spannung entgegenge-

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setzter !Lichtung erzeugt, welche durch die Freilaufdiode D103 kurzgeschlossen wird, so daß ein dynamisches Abbremsen des Motors M stattfindet.

Die Sekundärwicklung eines Transformators T301 liefert eine Viechseispannung von z.B. 24V, die über einen "widerstand R315 an die Leitungen 10,11 zu der Elektrode E Bzw. dem "Werkstück ¥ gelangt und außerdem einen weiter untenerwähnten Vollweg-Lrückengleichrichter speist. Die v7echselspannung liegt jedoch nur dann zwischen Li und "v an, wenn der Diodenteil eines optischgekoppelten !Lichtleiters 0CI302 durchgeschaltet hat. Ist das nicht der Fall, so bleibt ein von Dioden D306 bis D309 gebildeter Vollweg-Gleichrichter stromlos. ¥ird jedoch die Lichtquelle von 0CI302 von Gtrom durchflossen, so wird der lichtempfindliche SCR-Teil von 0CI302 leitend. Dann gibt der Brückengleichrichter über R315, der als Sapnnungsbegrenzer dient, an die Leitungen 10 bzw. 11 eine Abtast-Wechselspannung von z.B 15p ab. Hervorzuheben ist, daß diese Äbta stspannung zwischen der Elektrode Ξ und dem Werkstück ¥ nur anliegt, wenn der Langsamgangschalter IDS betätigt ist.

Der erwähnte Spannungsausgang gelangt außerdem an den von Dioden D301 bis D304 gebildeten Vollweg-Brückengleichrichter, an den ein Glättungskondensator C301 anschließt. Die Ausgangsspannung dieses Gleichrichters bewirkt den Stromdurchgang durch die Lichtquelle eines optisch gekoppelten Richtleiters 0CI301, dessen Fototransistorden Teil einen Transistor G3O3 aufsteuert, durch die Schwellen-

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spannung VTS erzeugt wird.

Sobald die Elektrode E das Werkstück \! berührt, werden die Leitungen 10 und 11 kurzgeschlossen, wobei der Widerstand R315 den Strom durch die Sekundärwicklung von T301 begrenzt. Durch den Kurzschluß wird die am Kondensator C301 liegende Spannung auf Null gedruckt, so daß die Lichtquelle von 0CI301 nicht mehr stromdurchflossen ist und der Fototransistor-Teil von 0CI301 abgeschaltet wird. Dadurch sperrt wiederum Q303 und die SchweLlenspannung VTS verschwindet.

Die Schweißlichtbogen-Spannung liegt normalerweise im Bereich zwischen 20V und 50V, mithin etwas höher als die zwischen Elektrode E und Werkstück ¥ bei betätigtem Langsamgang-Schalter IDS anliegende Abtastspannung. Ist der Lichtbogen hergestellt und liegt seine Spannung in dem genannten Bereich, so beginnt ein Kippschwingungsgenerator zu arbeiten, der aus einem Unijunction-Transistor QU301, Widerständen R302 und R308 sowie einem Kondensator S302 besteht. Er liefert Spannungsimpulse an die Primärwicklung eines Impulsübertragers ET301. Die Spannung an der Basis II von QU301 wird durch eine Zenerdiode DZ302 verriegelt, doch ist die emitter spannung proportional zur Lichtbogenspannung. Infolgedessen steigt die Kippschwingungsfrequenz mit zunehmender Lichtbogenspannung, während sie bei deren Abnahme sinkt.

Jeder Spannungsimpuls an der Sekundärwicklung von PT301 macht einen Transistor G302 leitend, wodurch Spannung an

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einen Kondensator C306 gelangt. Somit ist die Spannung an CJ5O6, die der Motorsteuerung MC als Schweißbogen-Steuerspannung ASS zugeführt wird, direkt proportional zur Schwingungsfrequenz von QU3O1, die ihrerseits der Lichtbogenspannung proportional ist. Der Ilotor M läuft uiii so schneller, je höher die Spannung des Schweißbogen-Steuersignals ASS ist. Verlängert sich also der Lichtbogen und steigt dadurch die Lichtbogenspannung an, so wird der Elektrodenvorschub schneller, um die Lichtbogenlänge wieder zu verringern. Der entsprechende Regelvorgang findet im entgegengesetzten Falle statt.

Zum Betrieb mit Kaltanlauf wird der Langsamgang-Schalter IDS betätigt. Dann fließt Strom durch die Lichtquelle von OCI3O2, dessen Koppelung ein Niederspannungssignal von T3O1 an den Leitungen 10 und 11 bewirkt, dessen Spannung niedriger als die minimale Lichtbogenspannung ist.Über den Brückengleichrichter D30I bis D304 liefert T301 auch eine Spannung an QU3O1 und an die Lichtquelle von OCI3OI. Infolgedessen kann QU3O1 schwingen und der Impulsübertrager PT3O1 an den Transistor Q302 Impulse abgeben, so daß dieser zu schwingen und den Kondensator C306 aufzuladen beginnt. Die an letzterem anliegende Spannung ist stets konstant, z.B. bei 5V, und zwar auch wenn GU3O1 nicht schwingt, weil über R317 und D311 - wie weiter unten erläutert - eine Vorspannung anliegt. Durch OCI3OI wird der Transistor Q303 leitend, weshalb der Logiksteuerteil LC das Schwellenspannungssignal VTS empfängt.

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Von dort geht ein Motorlaufsignal MRS an die Motorsteuerung HC imd ein Motor-Drehsinnsignal MDS an die Speiseschaltung für die Feldwicklung KF des Elektroden-Vorschubmotors H. Die Transistoren 0106 und Q108 werden leitend, wogegen C;107 sperrt, so daß PT104 erregt undJ3Cl-i.1O1 auf gesteuert wird. Mithin gelangt an die Feldwicklung MF eine Spannung solcher Richtung, daß die Elektrode E auf das Werkstück Y zu vorgeschoben wird. Sobald sie letzteres berührt, wird die Abtastspannung zwischen den Leitungen 10 und 11 kurzgeschlossen, wodurch die Lichtquelle und somit auch der Transistorenteil von 0CI301 abgeschaltet wird und Q303 sperrt.

Sobald Q303 nicht mehr leitet, verschwindet die Schwellenspannung VTS, so daß der Logiksteuerteil LC gleichzeitig die Signale IDS und l-iiiS abschaltet. I-Iit dem Aufhören des Signals MDS in der Feldwicklungs-Speiseschaltung sperren C.106 und £108, während Q107 leitend wird, so daß PT105 die Aufsteuerung von SCR102 bewirkt und die Magnetfeldrichtung in der Feldwicklung umgekehrt wird. Mit der Beendigung des Signals ΓFlS schaltet die Motorsteuerung MC das Ankerspannungssignal ab, was zusammen mit der gleichzeitigen Feldumpolung die dynamische Bremsung des Motors M bis zum Stillstand auslöst, so daß die Elektrode E das Werkstück \I nur leicht berührt.

¥ird der beispielsweise als Drucktaste ausgebildete Anlaufschalter STS betätigt, so gibt der Logiksteuerteil LC ein Schaltsignal PSV zur Einschaltung der Schweißstromquelle und außerdem das Motorlaufsignal MRS an die Motorsteuerung MCab,

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welche infolgedessen die Ankerwicklung IiA des Vorschubmotors H mit Spannung speist. Bei fehlendem MDS-Signal hat das Magnetfeld der Feldwicklung KF eine Richtung, die das Abziehen der Elektrode E vom Werkstück ¥ bewirkt, so daß der Schweißlichtbogen entsteht.

Ist der Lichtbogen hergestellt und seine Spannung genügend hoch, so werden durch die zwischen den Leitungen 10 und 11 abgetastete Lichtbogenspannung die Lichtquelle von 0CI301 und der Unijunction-Transistor QU301 stromdurchflossen. Dies bewirkt das Auftreten der Schwellenspannung VTS am Logiksteuerteil LC in gleicher V/eise wie bei der Aufsteuerung von 0CI301 und QU3O1 durch den Transformator T301 während des Langsamgang-Vorschubs. Von LC aus gelangt das Signal MDS an die Feldwicklungs-Speiseschaltung zur Umkehr der Magnetfeldrichtung wie beschrieben, so daß der Motor M vom Rücklauf (Abzugsbewegung der Elektrode E vom Werkstück W) auf Vorlauf umgesteuert wird,

Sobald der Schweißstrom genügend groß ist, bewirkt ein Strompegelschalter CAS die Abgabe eines Schweißspannungs-Steuersignals WSV an den Logiksteuerteil LC und an Q301. Durch ein Schweißvorschubsignal IWS steuert LC dann die Motorsisuerung MC an, so daß die Schweißbogen-SteuerspannungASS in den Speiseteil für die Ankerwicklung MA gelangt. Durch das Signal ¥SV wird Q301 gesperrt, so daß die Verriegelung an der Klemmdiode DZ3O1 beseitigt wird und die an C306 liegende Spannung den Schwankungen der Lichtbogenspannung frei folgen kann.

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Der Motor M läuft um so schneller, je hoher die Schweißbogen-Steuerspannung bzw. das Ankerspannungs-Abtastsignal ASS ist, welche(s) wiederum der Lichtbogenspannung proportional ist.

Zum Betrieb mit Heißanlauf wird ebenfalls der Anlaufschalter STS betätigt, wodurch das Anlaufsignal STV an den Logiksteuerteil LC abgegeben wird, der mit dem Speisespannungs-Schaltsignal PSV das (nicht dargestellte) Schaltschütz für die Schweißstromquelle betätigt. Je nach deren Art tritt dann zwischen den Leitungen 10 und 11 eine Leerlaufspannung von 65V bis 95V auf, die 0CI301 und UU3O1 öffnet, wodurch dem Logiksteuerteil LC die Scrifellenspannung VTS in gleicher Weise zugeführt wird wie beim Aufsteuern der genannten Schaltelemente vom Transformator T301 aus während des Langsamvorschubs bei Kaltanlauf. Nun wird von LC ein IIotorlaufsignal MRS an die Motorsteuerung MC abgegeben, welche die Ankerwicklung MA mit Spannung speist, und zwar gemäß einer (nicht gezeichneten) Voreinstellung von Hand auf einen durch Versuche ermittelten Wert, mit dem der Elektrodenvorschub auf das Werkstück ¥ zu unter der für optimalen Anlauf am besten geeigneten Drehzahl · vor sich geht, die fast stets niedriger als die Vorschubgeschwindigkeit während des Schweißens ist. Die Schwellenspannung VTS an LC löst die Abgabe des MDS-Signals an die Speiseschaltung für die Feldwicklung MF aus, deren Magnetfeldrichtung dem Elektrodenvorschub auf das Werkstück Vi zu entspricht.

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LoLaIc¹' die Elektrode E das Werkstück M berührt, wird die Leerlaufspannung zwischen den Leitungen 10 und 11 kurzgeschlossen und die Lichtquelle von OC1301 abgeschaltet, wodurch sowohl dessen Transistorteil als auch der Transistor C303 gesperrt werden. Hit der Abschaltung von C3O3 verschwindet das VTC-Signal, so daß der Logiksteuerteil LCdas Drehsinnsignal ;-Z)S beendet.

Ileibt die Elektrode E am Werkstück '[¹I genügend lange in Anlage, so wird die Magnetfeldrichtung der Feldwicklung ΓIF umgekehrt, um die elektrode E unter Erzeugung des Lichtbogens vom Werkstück *.' abzuziehen. Sobald der Lichtbogen brennt, wird die Felo.richt.ung erneut umgepolt und die Elektrode E wiederum auf car Werkstück V," zu bewegt, wie das oben für den Iialtanlauf-Betrieb beschrieben wurde.

War die Berührungsdauer zwischen Elektrode E und Werkstück W zu kurz, um eine Umkehrung der Magnetfeldrichtung vor der Erzeugung des Lichtbogens zu bewirken, so fährt die Elektrode S zunächst weiter zum Werkstück W hin vor.

vrenn Strom in den Schweißleitungen fließt, schaltet der ihnen zugeordenete Strompegelschalter CAS, und der Schweißvorgang setzt sich wie oben erläutert fort.

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l>ie IGLepjudiode I/Z301 dient dazu, einen optimalen IIeiiianlauf 2ii ernöglichen. Insbesondere wenn der Jtronpo^elrchalter CAL schließt, koioivit vom Logiksteuerteil LC das bclr.-ei^vor^chubsignal I-.'S an die Motorsteuerung :.C. um den Vorschub von der handeingestellten Geschwindigkeit auf die bogerispc-nnur-gsgeptet¹-erte Geschwindigkeit umzustellen. Die <=.n:L -\nglicbe Vorschubgeschvindigkeit v/ird ium durch die Elei.riciiode ^11301 begrenzt, vrelche zusammen mit c;ein Transistor -,301 einen ^tromkreis derart bildet, dass bei leitendem C301 die bpannung, p.v£ '.eiche C306 aufgeladen vevaen l'.ann, durch die Zenerdiode 1>Ζ3°Ί begrenzt wird. Der leitende Zustand von 0301 *„^rird durch das über die Diode JJ305 und den Widerstand i.i.301 zugeiührte Jchv/eii?- spannung s-St euer signal 'JSY so gesteuert, aa') '301 normalerweise leitet. Die Begrenzung der Spannung an J3O6 hat zur Folge, da.3 die Höchstgeschwindigkeit, rait vrelcher die Elektrode L·, nach ochlieEen von CS auf das .. erkstück \ί zu läuft, begrenzt bleibt. Könnte C30o in diesem Zeitpunkt nach Zündung des Lichtbogens voll aufgeladen werden, so vriirde die anschließende Entladung auf den normalen ijchireißpegel zu lange dauern, was einen ungünstigen Anlauf sur Folge h^:itte. Eel geschlossenem Strompegelschalter CAd kann die an C306 anliegende Spannung entsprechend der Lichtbogenspannung auf und ab schwanken, so daß der Lichtbogen während des bchweißvorganges stabil gehalten wird.

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An C306 bewirkt der -.iderstand R317 über die Diode D311 eine Vorspannung auch,, venn QU3O1 nicht schwingt, so daß die Elektrode £■ mit sehr niedriger Außenimpedanz an den Leitungen 10 und 11 langsam vorfahren kann. Sobald jedoch SchweiBstroni fließt und der ötro:opegelschalter CaS anspricht, wird diese Vorspannung -aber die Diode D312 abgeschaltet.

^s ist anzumerken, daß verschiedene Bauteile bzw. - Gruppen mit Kondensatoren überbrückt oder angekoppelt werden können, um die Auswirkung von Überspannungen bzw. Stromstößen und hohen Frequenzen zu dämpfen, welche in die steuerschaltung Eingang finden könnten. Der Deutlichkeitth.a3.ber sind solche -üntstörkondensatoren, deren Anwendung dem ülektronikfachmann geläufig ist, in Figur 1 nicht gezeichnet.

ferner ist darauf hinzuweisen, daß ein in der Beschreibung und/oder in den Ansprüchen ?.ls vorhanden bezeichnetes Signal, das bei Betätigung irgendeines Schalters "bzw. Schaltgliedes -abgeschaltet wird, normalerweise nur in einem dieser beiden Zustande vorliegen kann. Durch entsprechende Umgestaltung der Schaltungsanordnung ist es genauso möglich und zum Erzielen der gleichen effekte erfindungsgei,iy.ß vorgesehen, jeweils besonders "eingeschaltete" Signale bzw. Signalspannungen zu verwenden, deren ITo na al zustand "aus" ist. Dasselbe gilt für die Umkehrungen.

Die vorstehende Beschreibung enthält^eine klare Lehre zum technischen Handeln, doch kann es zum besseren Verständnis beitragen, die elektrischen "./erte eines speziellen Ausführungsbeispiels wie folgt anzugeben:

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R101 40 Ohm

RH9 6,8 kOhm R120 680 kOhra

R125	2,7	kOhrn
R126	2,7	kOhm
R127	4,7	kOhra
R123	47	kOhm
R129	47	kOhm
R214	1,5	kOhin

C102 50 uF CII6 47 nP

DI03 16A

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R3O1 47 kOhra

R302 4,7 kOhm

R.303 6,8 kOhm

R3O6 4,7 kOhu

R307 100 0hm

R30S 10 kOhm einstellbar

R3O9 15 Ohra

QIO6, 107, 108 2K 4123

R312 R313 R314	6,8 6,8 47	kOhm kOhm kOhm	V V V 2N 4123 2Ii 4125 MFS Δ13
R316 R317	470 10	kOhm kOhm	, GU301 D5E 43
C301 C302 C3O6 C308	2,0 0,1 2,0 0,22	i :uF
D301	bis D304 1 A Durchbruch
DZ301 ÖZ302 DZ303	5,1 10 25 Q301 Q302 Ο.3Ο3
	QU101

SCR101, SCR102 8 A/600 V

OC1301 4 N 28 OCI3O2 MCS2

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Claims

Patentansprüche

1. Lichtbogen-Schweißgerät mit einem Elektromotor zur Relativbewegung einer Elektrode gegenüber einem Werkstück, wobei die Feldwicklung des Motors mit einer Gleichspannung und seine Ankerwicklung wahlweise mit einer Gleichspannung speisbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Ankerwicklung (MA) eine Einrichtung (MC) mit gerichteter Polarität vorgesehen ist, die jener einer zur Ankerwicklung (MA) parallelgeschalteten Diode (D103) entspricht, und daß eine Einrichtung (P104/105, SCR101/102) zur Umkehrung der

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Kagnetfeldrichtung in der Feldwicklung (:IF) vorhanden ist, mittels deren "bei spannungsgespeister Ankerwicklung (MA) die Drehrichtung des Motors (Ii) umkehrbar und bei spannungsloser Ankerwicklung (IUi) sowie umgekehrter Lagnetfeldrichtung eine dynamische Bremsung ausführbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den motorischen Vorschub der Elektrode (£) auf das Werkstück (^r;!) zu ein Langsaragangschalter (IDS) vorgesehen und daß eine zwischen Elektrode (.j) und Werkstück (¥) vorhandene Abtastspannung, welche die normale Lichtbogenspannung unterschreitet, bei Berührung des Iferkstücks (V) durch die Elektrode (ii;) kurzschließbar ist, wodurch die Ankerwicklung (L'A) spannungslos und die Kagnetfeldrichtung der Feldwicklung (rlF) umgekehrt wird und wodurch bei leichter Berührung des Werkstücks (¥) durch die Elektrode (12) der Motor (H) unter dynamischer Bremsung steht.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichne -t, daß eine Schweißstromquelle und ein Anlaufschalter (STS) vorhanden sind, daß durch Betätigung des letzteren der Speise-Sinrichtung (MC) für die Ankerwicklung und der Schweißstromquelle Spannung zuführbar ist, so daß der Motor (H) die Elektrode (E) unter Bildung eines Lichtbogens vom

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Werkstück (!ν) abzieht, und daß mittels einer bei Vorhandensein des Schweißlichtbogens ansprechenden Einrichtung (PT104/105, 3011101/102) die liagnetfeldrichtung der Feldwicklung (IIF) umkehrbar und die Elektrode (E) auf das Werkstück ([J) zu bewegbar ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstromquelle eine abfallende Spannungs-Strom-Kennlinie hat, daß eine einsinnige Spannung, die proportional zu der zwischen Elektrode (E) und Werkstück (V) anliegenden Spannung ist, von letzterer gesteuert der Ankerwicklung (Il4) zuführbar ist und daß zum Begrenzen des Anstiegs der Ilotordrehzahl im Zeitpunkt unmittelbar nach Berührung des ¥erkstücks («') durch die Elektrode (S) und vor der Stabilisierung des Schweißlichtbogens ein Begrenzer vorhanden ist, mittels dessen die Drehzahl des die Elektrode (E) auf das Werkstück (W) zu bewegenden Motors (l-l) auf einen Höchstwert begrenzbar und der motorische Vorschub verlangsambar und/oder umkehrbar ist, um die Elektrode (E) vom Werkstück (¥) abzuziehen und den Schweißlichtbogen rasch zu stabilisieren, ehe die Elektrode (E) in das Werkstück (⁷J) eindringt.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeich η e t , daß eine Einrichtung zum Voreinstellen der Geschwindigkeit des motorischen Vorschubs auf einen

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Betrag, der unter der t-eiru Schweißen benötigten Vorschubgeschwindigkeit liegt, sov.fie eine UmsteuerungsjSinrichtung vorhanden ist, mittels deren die Steuerung der Geschwindigkeit des motorischen Vorschubs von der Voreinstell-Einrichtung auf die Steuerungseinrichtung für die zwischen Elektrode (L) und Werkstück (Ti) anliegende Spannung umstellbar ist, sobald die Elektrode (E) das ¥erkstück Oy) berührt und der Schweißstrora einsetzt.

6. Gerüt nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die von der Elektroden-Werkstück-Spannung gesteuerte einsinnige Spannung ein Kondensator (C306) auf ein der erstgenannten Spannung proportionales Potential aufladbar ist und daß ein Ladungsbegrenzer (DZ301) vorgesehen ist, mittels dessen die Ladung des Kondensators (C306) bei Vorschub der Elektrode (E) auf das Werkstück (;v) zu begrenzbar ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer (DZ301, C3O6) durch eine von der Stromstärke des von der Schweißstromquelle kommenden Stroms gesteuerte Einrichtung (CAS) abschaltbar ist.

8. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung elektronischer Steuerungsmittel, insbesondere einer Festkörperschaltung mit logischen Schaltelementen bzw.

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-gruppen (LC,MG), optisch gekoppelten Richtleitern (0CI301/302), Impulsübertragern (PT104/105), Vollweg-Brückengleichrichtern, Zenerdioden (DZ3O1...303), Unijunctiontransistoren (QU1O1...303) usw. (Fig.1).

9. Gerät insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Schweißlichtbogen durch gesteuerten motorischen Vorschub der Elektrode (E) in bezug auf das ¥erkstück (¥) zünd- und einstellbar ist, indem durch den mittels einer elektronischen Steuerungsanordnung (Fig.1) gesteuerten Motor (M) zunächst die Elektrode (L·) bis zu leichter Berührung des Werkstücks (¥) bewegbar ist, worauf der Motor (M) selbsttätig gebremst sowie rasch umgesteuert und die Elektrode (E) in einen den Schweiß lichtbogen stabilhaltenden Abstand zum Yerkstück (W) gefahren wird.

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