DE2550278C3 - Elektrodenvorschubsteuerung einer Lichtbogen-Schweißmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Elektrodenvorschubes einer Lichtbogen-Schweißmaschine beim Zünden und Schweißen, mit einem auf Antrieb oder Bremsung und in der Drehrichtung umschaltbaren Gleichstrom-Motor für den Vorschub eines abschmelzenden Elektrodendrahtes.

Mit großem Vorteil ist die Erfindung beim elektrischen Lichtbogen-Schweißen mit veränderlicher Spannung anwendbar, d. h. unter Verwendung einer Schweißstromquelle mit abfallender Spannungs-Strom-Kennlinie, obwohl hervorzuheben ist, daß die Erfindung auch in anderen Bereichen Verwendung finden kann, in gewissen Fällen z. B. für das Schweißen mit konstanter Spannung. Im folgenden wird der Anmeldungsgegenstand in Verbindung mit dem automatischen Lichtbogen-Schweißen bei veränderlicher Spannung beschrieben.

Um vor Beginn der Schweißarbeit zunächst die Elektrode mit dem Werkstück in Berührung zu bringen, wird herkömmlicherweise eine elektromechanische Vorschubeinrichtung in Gang gesetzt, welche beim sog. Kaltanlauf die Elektrode bis zur Berührung und elektrischen Kontaktgabe mit dem Werkstück vorfährt und dann anhält, bevor sie einen zu großen Anpreßdruck auf das Werkstück ausüben kann, worauf diese Bereitschaftsposition unverändert bleibt, bis ein Anlaufschalter betätigt wird, durch den Spannung an die Elektrode angelegt und der Lichtbogen erzeugt wird. Anschließend bewegt der Vorschubmotor die Elektrode auf das Werkstück zu.

Beim sog. Heißanlauf wird der Schweißvorgang dadurch eingeleitet, daß die von der Schweißstromquelle mit voller Spannung beaufschlagte Elektrode auf das Werkstück zugefahren und bei der Berührung der Schweißlichtbogen gezündet wird.

Die Geschwindigkeit, mit welcher die Elektrode während des Schweißvorganges auf das Werkstück zu bewegt wird, ist voreinstellbar. Beim Schweißen mit konstanter Spannung fährt die Elektrode mit konstanter Geschwindigkeit vor, während beim Schweißen mit veränderlicher Spannung der Elektrodenvorschub je nach Änderung der Lichtbogenspannung verschieden rasch erfolgt

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

Bei herkömmlichen Schaltungsanordnungen hat man den Vorschubmotor über den Anker-Stromkreis gesteuert, während der Feld-Stromkreis ständig mit konstanter, einsinniger Gleichspannung gespeist wurde. Genäß der DE-PS 9 52 375 läuft der Anker in der einen Drehrichtung um, wenn ein Thyratron leitet; -vird dieses abgeschaltet und ein zweites Thyratron geöffnet, so wird lediglich der Anker-Drehsinn umgekehrt, jedoch keine eigentliche Bremsung durchgeführt, die zuerst einen Stillstand des Motors herbeiführen könnte. Ohne sehr aufwendige und kritische Steuerungselemente wäre es mit der Schaltungsanordnung nach dieser Druckschrift ganz unmöglich, die Elektrode bei leichter Berührung des Werkstücks anzuhalten, da ja in diesem Augenblick der Anker bereits in entgegengesetzter Drehrichtung beschleunigt würde.

Eine in der DE-AS 10 65 965 beschriebene Schaltungsanordnung steuert den Vorschubmotor ebenfalls über den Ankerkreis bei ständig mit Gleichspannung beaufschlagter Feldwicklung. Die an dem in einer Drehrichtung umlaufenden Anker liegende Spannung wird zur Abbremsung unterbrochen, indem ein Relais umgeschaltet wird; dann erfolgt zwar eine dynamische Bremsung über einen Widerstand, doch erfordert diese Umschaltung durch öffnen von Arbeitskontakten und Schließen von Ruhekontakten eine gewisse, nicht vernachlässigbare Zeitdauer. Sowohl das Abbremsen als auch erst recht der Anlauf in Gegenrichtung folgt daher mit einer merklichen Verzögerung, wodurch das Zünden und Aufrechterhalten des Lichtbogens sowie die Schweißarbeit selbst empfindlich beeinträchtigt werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Elektrodenvorschubes einer Lichtbogen-Schweißmaschine zu schaffen, mit der ein verbesserter Kalt- und Heißanlauf möglich ist, namentlich wenn eine Schweißstromquelle mit veränderlicher Spannung benutzt wird, indem die Elektrode durch den gesteuerten Antriebsmotor zunächst bis zu leichter Berührung des Werkstücks bewegbar ist, worauf der Motor selbsttätig gebremst sowie rasch umgesteuert und die Elektrode in einen den Schweißlichtbogen stabilhaltenden Abstand zum Werkstück gefahren wird.

Bei einer Schaltungsanordnung 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 Magnetfeldrichtung in der Feldwicklung vorhanden ist, mit der bei an Spannung liegender Ankerwicklung die Drehrichtung des Motors umkehrbar und bei spannungsloser Ankerwicklung sowie umgekehrter Magnet- feldrichtung eine dynamische bremsung ausführbar ist

Die Erfindung ermöglicht es, den Elektrodenvorschub während des Anlaufübergangs in solcher Weise zu steuern, daß sowohl die Vorschubrichtung als auch die Geschwindigkeit des Elektrodenvorschubes den Obergangs-Abschmelzbedingungen während der Anlaufperiode möglichst genau entspricht Die dazu vorgesehene Schaltungsanordnung für die Steuerung des Antriebsmotors kann als Festkörperschaltung ausgebildet sein

ίο und sich weiterer elektronischer Steuerungsmittel bedienen, insbesondere logischer Schaltungselemente bzw. -gruppen, optisch gekoppelter Richtleiter, Impulsübertrager, Vollweg-Brückengleichrichter, Zenerdioden, Unijunctiontransistoren usw., welche die automati- sehe Steuerung durch Erzeugung von elektrischen Schaltsignalen in Abhängigkeit von Steuersignalen unterstützen, die bei dem Funktionsablauf auftreten.

Der Elektroden-Vorschubmotor ist hier als Nebenschlußmotor ausgebildet, wobei der Anker wahlweise mit einsinnig gerichteter Spannung und die Feldwicklung wahlweise mit umkehrbarer Spannung beaufschlagt werden kann. Zwar läßt sich der US-PS 36 11 093 eine Schaltungsanordnung zum Umsteuern eines Gleichstrom-Motors über die Feldwicklung

r> entnehmen, doch liegt hierbei am Anker während des Umsteuerungsvorganges eine Spannung an. Es fehlt nämlich eine Sperrdiode, die bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung parallel zum Anker vorgesehen ist und nur Strom durchläßt, wenn der Motor laufen soll

j« bzw. läuft. Der Anker kann daher erfindungsgemäß abgeschaltet sein, während an der Feldwicklung weiterhin Spannung anliegt. Sobald der Anker spannungslos ist, wird er bei umgekehrter Maguetfeldrichtung selbsttätig dynamisch gebremst Dies geht nicht nur vollautomatisch, sondern auch ohne jede Verzögerung vor sich, d. h. allenfalls in der für die Dioden-Umkehr benötigten, extrem kurzen Zeit. Außerdem hört die Bremswirkung sofort auf, wenn der Motor steht, und es ist keinerlei weitere Regelung oder (Zeit-)Steuerung

notwendig, um ein Überschwingen bzw. einen entgegengesetzten Anlauf zu verhindern.

Für den Kaltanlauf sieht eine Ausgestaltung der Erfindung die Erzeugung eines Niederspannungs-Abtastsignals zwischen der Elektrode und dem Werkstück vor; in dem Augenblick, in dem die Elektrode das Werkstück berührt und diese Abtastspannung kurzschließt, wird sowohl die Ankerspannung abgeschaltet als auch die Magnetfeldrichtung 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

Eine Weiterbildung der Erfindung ermöglicht auch den Heißanlauf für das Schweißen mit veränderlicher Spannung, indem nach Betätigung des Anlaufschalters die Motordrehzahl begrenzt wird, bevor die Elektrode an dem Werkstück zur Anlage kommt Darüber hinaus

bo ist es möglich, die Drehzahl des Vorschubmotors proportional zu der zwischen Elektrode und Werkstück bestehenden Spannung zu halten.

Mit weiter unten erläuterten Mitteln kann ferner die Motordrehzahl begrenzt und der Drehsinn auch kurzzeitig umgesteuert werden, nachdem die Elektrode das Werkstück berührt hat und bevor der Lichtbogen stabil geworden ist So läßt sich der Lichtbogen mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besser her-

stellen als gemäß den obenerwähnten Schriften, indem

— was nach dem Stand der Technik nicht möglich war

— die Elektrode nach der Zündung vom ursprünglichen Zustand der Berührung mit dem Werkstück ein (kleines) Stück zurückgefahren wird, um den Lichtbogen in Gang zu brinpeü, worauf der Elektrodenvorschub zum Werkstück hin mit der vorgegebenen Schweißgeschwindigkeit erfolgt. Hierbei wird der Anlauf-Übergang der Abschmelzgeschwindigkeit in vorteilhafter Weise zur erleichterten Zündung und Stabilisierung des Lichtbogens ausgenutzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Deren einzige Figur zeigt ein Schaltschema eines Ausfuhrungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steueranordnung für eine Lichtbogen-Schweißmaschine, wobei zwei Baugruppen der Einfachheit halber schematisch als Blöcke gezeichnet sind.

Im Ausführungsbeispiel der Figur sind eine Schweiß-Elektrode E und ein Werkstück W mit einer (nicht dargestellten) Schweißstromquelle verbunden. Ein Elektroden-Vorschubmotor M besitzt einen Anker MA und eine Feldwicklung MF. Die Motorkonstruktion kann herkömmlicher Art sein. Die Steuerungsanordnung gemäß der Figur umfaßt eine Motorsteuerung MC, einen Logiksteuerteil LQ einen Langsamgang-Schaiter 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 siliziumgesteuerten Gleichrichtern ermöglicht.

Der Aufbau des Logiksteuerteils LC kann in einer gebräuchlichen Bauweise erfolgen. Seine Eingangssignale bzw. -spannungen sind die folgenden: Langsamgangsignal IDV, Anlaufsignal STV, Stoppsignal 5PV, Schwellenspannung VTS, Schweißspannungs-Steuersignal IVSV Die folgenden Signale bzw. Spannungen werden am Ausgang des Logiksteuerteils LC wirksam: Motorlaufsignal MRS, Drehsinnsignal MDS, Speisespannungs-Schaltsignal PSV, Schweißvorschubsignal IWS.

Zur Speisung der Motorfeldwicklung MF ist eine Wechselspannungsquelle von beispielsweise 110 V, ein Widerstand R101 und ein Halbwellen-Gleichrichter vorgesehen, der zwei einander entgegengeschaltete gesteuerte Silizium-Gleichrichter SCR 101 und SCR 102 sowie einen Glättungskondensator C102 aufweist Die Magnetfeldrichtung in der Feldwicklung MF hängt davon ab, welcher der beiden gesteuerten Silizium-Gleichrichter leitend ist die durch Impulsübertrager ΡΓ104 bzw. ΡΓ105 gezündet werden, wenn diese Spannungsimpulse erhalten, die von einem Unijunction-Transistor QU101 in einer Kippschaltung erzeug werden. Dieser schwingt mit verhältnismäßig hohe: Frequenz, die durch einen Kondensator C116 sowi durch Widerstände Ä119, Ä120 bestimmt ist und benötigt wird, um den betreffenden gesteuerten Silizium-Gleichrichter SCR 101 bzw. SCR 102 in jede Halbwelle so früh wie möglich aufzutakten. Mit den Primärwicklungen der Impulsübertrager PT 104 und ΡΓ105 sind Transistoren 0106 bzw. Q107 in Reihe geschaltet, die dazu dienen, die Ein- und Ausschaltung zu steuern; einer dieser beiden Transistoren ist jeweil leitend, doch sind nie beide Transistoren gleichzeitig leitend oder gleichzeitig gesperrt.

Das Drehsinnsignal MDS ist normalerweise niedrig In der gezeichneten Schaltung sind daher die Transisto ren Q108 und Q106 zunächst gesperrt, während Q10 leitet, so daß der Impulsübertrager PT 105 Strom führ und der gesteuerte Silizium-Gleichrichter SCR 102 aufgesteuert wird. An den Anschlußklemmen de Motorfeldwicklung MF steht daher eine Spannung solcher Richtung an, daß bei erregtem Ankerspannungs signal MA der Motor M die Elektrode E vom Werkstück W abzieht Tritt nun eine Drehsinnspannung MDS auf, so werden die Transistoren Q 108 und Q106 leitend, während Q107 sperrt, da ζ) 108 die Basis von Q107 an Masse legt Dadurch wird der Impulsübertrager ΡΓ104 erregt und SCR 101 aufgesteuert, also die Magnetfeidrichtung in der Feldwicklung MF umgekehrt. Infolgedessen wird auch der Drehsinn des Motorankers MA umgesteuert, sofern die Ankerwick lung erregt ist, so daß der Motor Mdie Elektrode Eau das Werkstück W zu bewegt.

Man erkennt, daß dank dieser Schaltungsanordnung eine sehr schnelle Umsteuerung des Motorlaufs möglich ist, wenn die Ankerwicklung MA spannungsgespeist is und die Magnetfeldrichtung der Feldwicklung Ml umgekehrt wird Zum Abbremsen des Elektroden-Vorschubmotors M werden keine elektromechanischer Vorrichtungen benötigt, und für die Umsteuerung genügt ein Signal sehr geringer Leistung. Während die Erregung der Ankerwicklung MA fehlt und be umgekehrter Magnetfeldrichtung in der Feldwicklung MF wird im Anker eine Spannung entgegengesetztei Richtung erzeugt, welche durch die Freilaufdiode DlO; kurzgeschlossen wird, so daß ein dynamisches Abbrem sen des Motors Af stattfindet

Die Sekundärwicklung eines Transformators Γ301 liefen, eine Wechselspannung von z. B. 24 V, die übei einen Widerstand 77315 an die Leitungen 10, 11 zu dei Elektrode E bzw. dem Werkstück W gelangt unc außerdem einen weiter unten erwähnten Vollweg-Brük kengleichrichter speist Die Wechselspannung lieg jedoch nur dann zwischen E und W an, wenn dei Diodenteil eines optischgekoppelten Richtleiter! OC/302 durchgeschaltet hat Ist das nicht der Fall, se bleibt ein von Dioden D 306 bis D 309 gebildetei Vollweg-Gleichrichter stromlos. Wird jedoch die Lichtquelle von OC/302 von Strom durchflossen, se wird der lichtempfindliche SCR-Teil von OCI 3Oi leitend. Dann gibt der Brückengleichrichter über R 315 der als Spannungsbegrenzer dient, an die Leitungen K bzw. 11 eine Abtast-Wechselspannung von z. B. 15 V ab Hervorzuheben ist daß diese Abtastspannung zwischei der Elektrode E und dem Werkstück W nur anliegt wenn der Langsamgangschalter /öS'betätigt ist

Der erwähnte Spannungsausgang gelangt außerden an den von Dioden D 301 bis D 304 gebildetei Vollweg-Brückengleichrichter, an den ein Glättungs

kondensator C301 anschließt. Die Ausgangsspannung dieses Gleichrichters bewirkt den Stromdurchgang durch die Lichtquelle eiiio.s optisch gekoppelten Richtleiters OC/301, dessen Fototransistor-Teil einen Transistor (7303 aufsteuert, durch den die Schwellenspannung VTS erzeugt wird.

Sobald die Elektrode E das Werkstück W berührt, werden die Leitungen 10 und 11 kurzgeschlossen, wobei der Widerstand Λ315 den Strom durch die Sekundärwicklung von Γ301 begrenzt. Durch den Kurzschluß wird die am Kondensator C301 liegende Spannung auf Null gedruckt, so daß die Lichtquelle von OC/301 nicht mehr stromdurchflossen ist und der Fototransistor-Teil von OC/301 abgeschaltet wird. Dadurch sperrt wiederum O 303, und die Schwellenspannung VTS verschwindet.

Die Schweißlichtbogen-Spannung liegt normalerweise im Bereich zwischen 20 V und 50 V, mithin etwas höher als die zwischen Elektrode E und Werkstück W bei betätigtem Langsamgang-Schalter IDS anliegende Abtastspannung. 1st der Lichtbogen hergestellt und liegt seine Spannung in dem genannten Bereich, so beginnt ein Kippschwingungsgenerator zu arbeiten, der aus einem Unijunction-Transistor QU301, Widerständen Ä302 und R 308 sowie einem Kondensator C 302 besteht. Er liefert Spannungsimpulse an die Primärwicklung eines Impulsübertragers ΡΓ301. Die Spannung an der Basis II von Qt/301 wird durch eine Zenerdiode DZ302 verriegelt, doch ist die Emitterspannung 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 Q 302 leitend, wodurch Spannung an einen Kondensator C306 gelangt. Somit ist die Spannung an C 306, die der Motorsteuerung MC als Schweißbogen-Steuerspannung ASS zugeführt wird, direkt proportional zur Schwingungsfrequenz von QU30i, die ihrerseits der Lichtbogenspannung propor- *o tional ist Der Motor M läuft um 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 /DS betätigt. Dann fließt Strom durch die Lichtquelle von OCI302, dessen Koppelung ein Niederspannungssignal von Γ301 an den Leitungen 10 und II bewirkt, dessen Spannung niedriger als die minimale Lichtbogenspannung ist Über den Brückengleichrichter D 301 bis D 304 liefert T301 auch eine Spannung an QU30i und an die Lichtquelle von OC/301. Infolgedessen kann QU30i schwingen und der Impulsübertrager FT301 an den Transistor O 302 Impulse abgeben, so daß dieser zu schwingen und den Kondensator C306 aufzuladen beginnt Die an letzterem anliegende Spannung ist stets konstant, z. B. bei 5 V, und zwar auch wenn QU301 nicht schwingt, weil über R3t7 und D311 — wie weiter unten erläutert — eine Vorspannung anliegt Durch OC/301 wird der Transistor O 303 leitend, weshalb der Logiksteuerteil LC das Schwellenspannungssignal V75empfängt

Von dort geht ein Motorlaufsignal MAS an die Motorsteuerung MC und ein Motor-Drehsinnsignal AiDS an die Speiseschaltung für die Feldwicklung MF des Elektroden-Vorschubmotors M. Die Transistoren 0106 und Q108 werden leitend, wogegen 0107 sperrt, so daß PT 104 erregt und SCR 101 aufgesteuert wird. Mithin gelangt an die Feldwicklung MFeine Spannung solcher Richtung, daß die Elektrode E auf das Werkstück W 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 OC/301 abgeschaltet wird und 0303 sperrt.

Sobald 0303 nicht mehr leitet, verschwindet die Schwellenspannung VTS, so daß der Logiksteuerteil LC gleichzeitig die Signale IDS und MRS abschaltet. Mit dem Aufhören des Signals MDS in der Feldwicklungs-Speiseschaltung sperren 0106 und 0108, während 0 «07 leitend wird, so daß PT 105 die Aufsteuerung von SCR 102 bewirkt und die Magnetfeldrichtung in der Feldwicklung umgekehrt wird. Mit der Beendigung des Signals MAS schaltet die Motorsteuerung Λ/C das Ankerspannungssignal ab, was zusammen mit der gleichzeitigen Feldumpolung die dynamische Bremsung des Motors M bis zum Stillstand auslöst, so daß die Elektrode fdas Werkstück Wnur leicht berührt.

Wird 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 MC ab, welche infolgedessen die Ankerwicklung MA des Vorschubmotors M mit Spannung speist. Bei fehlendem AiDS-Signal hat das Magnetfeld der Feldwicklung MFeine Richtung, die das Abziehen der Elektrode E vom Werkstück W 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 OC/301 und der Unijunction-Transistor 0^301 stromdurchflossen. Dies bewirkt das Auftreten der Schwellenspannung VTS am Logiksteuerteil LC in gleicher Weise wie bei der Aufsteuerung von OC/301 und 0^301 durch den Transformator Γ30! 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 CASdie Abgabe eines Schweißspannungs-Steuersignals WSV an den Logiksteuerteil LC und an 0301. Durch ein Schweißvorschubsignal /WSsteuert LCdann die Motorsteuerung MCan, so daß die Schweißbogen-Steuerspannung ASS in den Speiseteil für die Ankerwicklung MA gelangt. Durch das Signal WSV wird 0301 gesperrt, so daß die Verriegelung an der Klemmdiode DZ 301 beseitigt wird und die an C306 liegende Spannung den Schwankungen der Lichtbogenspannung frei folgen kann.

Der Motor M läuft um so schneller, je höher 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 65 V bis 95 V auf, die OC/301 und QU30\ öffnet, wodurch dem Logiksteuerteil LC die Schwellenspannung VTS in gleicher Weise zugeführt wird wie beim Aufsteuern der genannten Schaltelemente vom Transformator Γ301 aus während des Langsamvorschubs bei Kaltanlauf. Nun wird von LC ein Motorlaufsignal 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 W 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 VTSan LCIöst die Abgabe des MDS-Signals an die Speiseschaltung für die Feldwicklung MF aus, deren Magnetfeldrichtung dem Elektrodenvorschub auf das Werkstück VVzu entspricht.

Sobald die Elektrode E das Werkstück W berührt, wird die Leerlaufspannung zwischen den Leitungen 10 und 11 kurzgeschlossen und die Lichtquelle von OCl 3Oi abgeschaltet, wodurch sowohl dessen Transistorteil als auch der Transistor Q 303 gesperrt werden. Mit der Abschaltung von Q 303 verschwindet das VTS-Signal, so daß der Logiksteuerteil LC das Drehsinnsignal MDS beendet.

Bleibt die Elektrode E am Werkstück W genügend lange in Anlage, so wird die Magnetfeldrichtung der Feldwicklung MF umgekehrt, um die Elektrode E unter Erzeugung des Lichtbogens vom Werkstück W abzuziehen. Sobald der Lichtbogen brennt, wird die Feldrichtung erneut umgepolt und die Elektrode E wiederum auf das Werkstück W zu bewegt, wie das oben für den Kaltanlauf-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 E zunächst weiter zum Werkstück Whin vor.

Wenn Strom in den Schweißleitungen fließt, schaltet der ihnen zugeordnete Strompegelschalter CAS, und der Schweißvorgang setzt sich wie oben erläutert fort

Die Klemmdiode DZ 301 dient dazu, einen optimalen Heißanlauf zu ermöglichen. Insbesondere wenn der Strompegelschalter CAS schließt, kommt vom Logiksteuerteil LC das Schweißvorschubsignal IWS an die Motorsteuerung MC, um den Vorschub von der handeingestellten Geschwindigkeit auf die bogenspannungsgesteuerte Geschwindigkeit umzustellen. Die anfängliche Vorschubgeschwindigkeit wird nun durch die Klemmdiode DZ301 begrenzt, welche zusammen mit dem Transistor <?301 einen Stromkreis derart bildet, daß bei leitendem Q 301 die Spannung, auf weiche C306 aufgeladen werden kann, durch die Zenerdiode DZ301 begrenzt wird. Der leitende Zustand von Q 301 wird durch das über die Diode D 305 und den Widerstand R 3Oi zugeführte Schweißspannungs-Steuersignal WSV so gesteuert, daß (?301 normalerweise leitet Die Begrenzung der Spannung an C306 hat zur Folge, daß die Höchstgeschwindigkeit, mit welcher die Elektrode E nach Schließen von CAS auf das Werkstück W zu läuft, begrenzt bleibt Könnte C306 in diesem Zeitpunkt nach Zündung des Lichtbogens voll aufgeladen werden, so würde die anschließende Entladung auf den normalen Schweißpegel zu lange dauern, was einen ungünstigen Anlauf zur Folge hätte. Bei geschlossenem Strompegelschalter C45 kann die an C306 anliegende Spannung entsprechend der Lichtbogenspannung auf und ab schwanken, so daß der Lichtbogen während des Schweißvorganges stabil gehalten wird.

An C306 bewirkt der Widerstand RiM über die Diode D 311 eine Vorspannung auch, wenn QU 301 nicht schwingt, so daß die Elektrode Emit sehr niedriger Außenimpedanz an den Leitungen 10 und 11 langsam vorfahren kann. Sobald jedoch Schweißstrom fließt und

lü der Strompegelschalter CAS anspricht, wird diese Vorspannung über die Diode D312 abgeschaltet.

Es 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 Deutlichkeit halber sind solche Entstörkondensatoren, deren Anwendung dem Elektronikfachmann geläufig ist, in der Figur nicht gezeichnet.

Ferner ist darauf hinzuweisen, daß ein in der Beschreibung und/oder in den Ansprüchen als vorhanden bezeichnetes Signal, das bei Betätigung irgendeines Schalters bzw. Schaltgliedes abgeschaltet wird, normalerweise nur in einem dieser beiden Zustände vorliegen kann. Durch entsprechende Umgestaltung der Schaltungsanordnung ist es genauso möglich und zum Erzielen der gleichen Effekte erfindungsgemäß vorgesehen, jeweils besonders »eingeschaltete» Signale bzw. Signalspannungen zu verwenden, deren Normalzustand »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 Werte eines speziellen Ausführungsbeispiels wie folgt anzugeben:

RtOi

40 Ohm

K119 Ä120 Ä125 Ä126 R 127 Λ 128 Ä129	6,8 kOhm 680 kOhm 2,7 kOhm 2,7 kOhm 4,7 kOhm 47 kOhm 47 kOhm
Ä214	l,5kOhm
Ä301 Ä302 Ä303	47 kOhm 4,7 kOhm 6,8 kOhm
R 306 R 307 R 308 Ä309	4,7kOhm 100 Ohm 10 kOhm einstellbar 15 0hm
Ä312 Ä313 Λ 314	6,8 kOhm 6,8kOhm 47 kOhm
R 316 Λ 317	470kOhm lOkOhm
C102 C116	50 μΡ 47 nF
C301 C302 C306 C308	2,0 μΡ 0,1 μΡ 2,0 μΡ 0,22 μΡ
D103 D301bisD304	16Α 1 A Durchbruch

	11	25 50 278
DZ301 DZ302 DZ 303	5,1 V 10 V 25 V	O 303 QU 101, QU 301
Q 106,107,108	2N4123	SCR 101 SCR 102 5
Q 301 ζ>302	2N4123 2N4125	OC/301 OC/302
		Hientu 1 Blatt Zeichnungen

12

MPS Al3 D5E43

8 A/600 V

4N28 MCS2

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung des Elektrodenvorschubes einer Lichtbogen-Schweißmaschine beim Zünden und Schweißen, mit einem auf Antrieb oder Bremsung und in der Drehrichtung umschaltbaren Gleichstrom-Motor für den Vorschub eines abschmelzenden Elektrodendrahtes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Ankerwicklung (MA) eine Einrichtung (MC) mix gerichteter Polarität vorgesehen ist, die jener einer zur Ankerwicklung (MA) parallelgeschalteten Diode (D 103) entspricht, und daß eine Einrichtung f/> 104/105, SCR 101/102) zur Umkehrung der Magnetfeldrichtung in der Feldwicklung (MF) vorhanden ist, mit der bei an Spannung liegender Ankerwicklung (MA) die Drehrichtung des Motors (M) umkehrbar und bei spannungsloser Ankerwicklung (MA) sowie umgekehrter Magnetfeldrichtung eine dynamische Bremsung ausführbar ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den motorischen Vorschub der Elektrode (E) auf das Werkstück (W) zu ein Langsamgangschalter (IDS) vorgesehen und daß eine zwischen Elektrode (E) und Werkstück (W) vorhandene Abtastspannung, welche die normale Lichtbogenspannung unterschreitet, bei Berührung des Werkstücks (W) durch die Elektrode (E) kurzschließbar ist, wodurch die Ankerwicklung (MA) spannungslos und die Magnetfeldrichtung der Feldwicklung (MF) umgekehrt wird und wodurch bei leichter Berührung des Werkstücks (W) durch die Elektrode (E) der Motor (M) unter dynamischer Bremsung steht

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schweißstromquelle und ein Anlaufschalter (STS) vorhanden sind, durch dessen Betätigung der Speise-Einrichtung (MC) für die Ankerwicklung und der Schweißstromquelle Spannung zuführbar ist, so daß der Motor (M) die Elektrode (E) unter Bildung eines Lichtbogens vom Werkstück (W) abzieht, und daß mittels einer bei Vorhandensein des Schweißlichtbogens ansprechenden Einrichtung (7ΤΊ04/105, SCR 101/102) die Magnetfeldrichtung der Feldwicklung (MF) umkehrbar und die Elektrode (E) auf das Werkstück (W) zu bewegbar ist

4. Schaltungsanordnung 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 (W) anliegenden Spannung ist, von letzterer gesteuert der Ankerwicklung (MA) zuführbar ist und daß zum Begrenzen des Anstiegs der Motordrehzahl im Zeitpunkt unmittelbar nach Berührung des Werkstücks (W) durch die Elektrode (E) 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 (M) auf einen Höchstwert begrenzbar und der motorische Vorschub verlangsambar und/oder umkehrbar ist, um die Elektrode (E) vom Werkstück (W) abzuziehen und den Schweißlichtbogen rasch zu stabilisieren, ehe die Elektrode (E) in das Werkstück (W)

eindringt

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Voreinstellen der Geschwindigkeit des motorischen Vorschubs auf einen Betrag, der unter der beim Schweißen benötigten Vorschubgeschwindigkeit liegt, sowie eine Umsteuerungs-Einrichtung vorhanden ist mit der die Steuerung der Geschwindigkeit des motorischen Vorschubs von der Voreinstell-Einrichtung auf die Steuerungseinrichtung für die zwischen Elektrode (E) und Werkstück (W) anliegende Spannung umstellbar ist sobald die Elektrode (E) das Werkstück (W) berührt und der Schweißstrom einsetzt

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die von der Elektroden-Werkstück-Spannung gesteuerte einsinnige Spannung ein Kondensator (C 306) auf ein der erstgenannten Spannung proportionales Potential aufladbar ist und daß ein Ladungsbegrenzer (DZ30\) vorgesehen ist, mittels dessen die Ladung des Kondensators fC3O6) bei Vorschub der Elektrode (E) auf das Werkstück (W) zu begrenzbar ist

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer (DZ301, C306) durch eine von der Stromstärke des von der Schweißstromquelle kommenden Stroms gesteuerte Einrichtung (CAS) abschaltbar ist.