DE2807215A1

DE2807215A1 - Schweisstromquelle fuer das lichtbogenschweissen mit pulsierendem strom

Info

Publication number: DE2807215A1
Application number: DE19782807215
Authority: DE
Inventors: Rolf Ericsson
Original assignee: KJELLBERG ESAB GmbH; KJELLBERG-ESAB GmbH
Current assignee: ESAB GmbH
Priority date: 1977-02-28
Filing date: 1978-02-20
Publication date: 1978-08-31
Also published as: GB1586375A; JPS53113242A; SE7702147L; FR2381587B1; US4246465A; FR2381587A1

Description

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Osnabrück, 17. Februar 1978 VB/Kr

Firma Kjßllbarg-Esab GmbH, 565Ü Solingen BecthouenstrassB 135-139

SchujBiGsstrornquelle für das Lichtbogenschiuaisssn mit ■Mülsisründem Strom

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schuisissstromquelle für das Lichtbogenschuieissen mit pulsierendem Strom mit zwei parrillelgsschaltenen., an eine nicht abschmalzbare Elektrode und ein Viarkstück angsschlossenan Gleichstromquellen, von csnan die erste Gleichstromquelle zur Abgabe eines im wesentlichen konstanten Grundstrornes und die zweite Gleichstromquelle zur Abgabe von den Grundstrom überlagerten Stromimpulsen vorgesehen ist, ujobei zumindest die erste Gleichstromquelle ein an ein niederfrequentes Versorgungsnetz angeschlossener Gleichrichter ist.

3aLm v/IG-Schmsissen (Wolfram-Inert-Schiyeissen) von Dünnblech_f insbesondere solchem aus hochlegiertem Stahl, hat es sich als vorteilhaft erwiesen mit pulsierendem Gleichstrom zu schu/eissen, der sich aus einem.Grundstrom und überlagerten Stromimpulsen gleicher Polarität und einstellbarer Frequenz zusammensetzt.

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In ciür amerikanischen Patsntschrift Nr. 3 523 1ÖÜ ist eine Schneissstromquelle der genannten Gattung beschrieben, die zuiei von einem gemeinsamen Transformator gespeiste, bezüglich risr elektrode und dem Werkstück parallel geschaltete Diodsngleichrichter enthält. Im Stromkreis des einen Gleichrichters ist ein Thyristor eingeschaltet, mit dem die Stromflusszeitsn des einen Gleichrichters gesteuert werden. Der im Gleichstromkreis arbeitende Thyristor erfordert einen eigenen Löschkreis. Die Grosse das Impulsstromes kann durch den Thyristor nicht beeinflusst u/arden. Die Grüsse des Grundstromes und des Inpulsstromes kann mit dem Diodengleichrichtern nicht unabhängig voneinander geändert wsrdsn.

Die Impulslängen sind im wesentlichen durch die Frequenz des speisandan netzes bestimmt, Un kürzere Impulslängen erhalten zu können ist vorgeschlagen worden, von einem speisenden Metz mit hüharer Frequenz auszugehen, was jedoch besondere Frequenzumformer erforderlich macht.

Es ist bareito vorgeschlagen uordan, derartige Stromquellen lediglich mit Transistoren im Schuieisskreis zu steuern, was jedoch nur für geringe Schu/eissströme von einigen Ampere zweckmässig ist, da die Verluste in den vom gesamten Schweissstrom durchflosssnen Transistoren bedeutende Werte erreichen.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt eine Schweissstra.-nquelle der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, dia geringe Uerlusta aufweist und deren Impulsstromwerte in einem weiten Bereich einstellbar sind.

Gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine solchs Schiueisss trornquelle dadurch ausgezeichnet, dass der Gleichrichter ein

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Thyristorgleichrichtar ist und dass in Serie mit dar zweiten Gleichstromquelle und der Elektrode zumindest ein Transistor zur Steuerung der Grosse und Dauer der Stromimpulse eingaschaltet ist, tuoöei der Leitungszustand des Transistors durch ein von einem Steuergerät abgegebenen Signal einstellbar ist.

Der dauernd fliessende Grundstrom verursacht im Thyristorgleichrichter nur geringe Verluste» Die Grosse des Grundstromes lässt sich mit Hilfe des Thyristorgleichrichters leicht einstellen. Lediglich der überlagerte Impulsstrom fliesst durch den Transistor, Die Verluste u/erden aber nicht nur durch die Grosse des Impulsstromes sondern auch durch die Zeitdauer des Impulses bestimmt. Es hat sich ergeben, dass damit die Verluste in der Schueissstramquells auf ein für den Betrieb erträgliches Niveau abgesenkt ujerden konnten, ohne dass auf die Vorteile der Transistorsteuerung verzichtet werden musste, die vor allen Dingen.durch die einfache und rasche Regulierbarkeit gegeben sind. Die Sperrung der Transistoren erfordert zudem keine besonderen Lüschkreise,

Der Leitungszustand des Transistors kann im Gegensatz zu dem des Thyristors laufend beeinflusst werden. Daher sind auch aus diesem Grunde Transistoren für die Regelung des Schiueiss-

besser
stromes wesentlich/geeignet als Thyristoren, Wönn es zweckmässig ist, kann auch beispielsweise ein einzelner Stromimpuls, dessen Dauer im Grossenbereich von einigen Millsekunden bis zu einigen Zehntelsekunden beträgt, dank der einfachen Regulierbarkeit der Transistoren in eine grosse Anzahl- sehr kurzer Teilimpulse aufgeteilt werden. Impulsströrne dieser Art beein-

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flüssen bei bestimmten Gchiveissarbeiten günstig die Struktur des Schiueissiiiateriales.

Ueiteie Einzelheiten dar Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und dar beigefügten Zeichnung.

Die einzige Figur zeigt eine etuas schematische Schaltungsanordnung für eine Schuieissstromquelle zürn SchiL'eissan mit pulsiersndern Strom.

Zu/si Gleichrichter 1 , 2 sind an ein übliches Wechselstromnetz 3 angeschlossen. Der eine Gleichrichter 1 ist mit Thyristoren bestückt und enthält auch die üblichen^bekannten, hier nicht gazeigten Bauelemente, wie beispielsweise, Transformator, Zündstromerregereinheit, Anschnittsteuerung und Stellglieder für die Einstellung eines gewünschten Grundstromas. Der Thyristorgleichrichter ist mittels Leitungen 4, 5 mit einer nicht abschmelzenden Elektrode 7 eines Sch'jjeissbrannsrs 6 und ainern Werkstück 0 verbunden. Der vom Thyristorgleichrichter abgegebene Strom wird in einem Induktor 9 geglättet. Dar andere Gleichrichter 2 ist lediglich mit Dioden ausgerüstet und beinhaltet ebenfalls die weiteren üblichen Bauelemente, ujia beispielsweise Transformator. Der Gleichrichter 2 ist mittels Leitungen 1G, 11 mit dem Thyristorgleichrichter 1 parallel gsschaltet. In der einen Leitung 11 sind zu/ei parallelgeschaltete Transistoren 12 eingeschaltet. 3eder der Transistoren liegt in Serie mit einem Widerstand 13. Die Widerstände haben die Aufgabe dan gesamten Impulsstrom auf die Transistoren gleichmässig zu verteilen. Die Anzahl der parallelgeschaltetsn Transistoren wird duch dia Grosse des gewünschten Irnpulsstrornas bestimmt. Eine Diode 14 schützt

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die Transistoren gegen Ueberlastung in deren Sperrichtung=

Die Transistoren erhalten ihr Steuersignal über ein Pulsverstärker 15 in dem das von einem Steuergerät 16 abgegebene Signal verstärkt wird, bevor es den Basen der Transistoren zugeführt wird. An einem Eingang des Steuergerätes 16 ist ein Pulsgeber 17 mit einem zugehörigen Stellglied 18 für die Einstellung der Puls- und Pausenlänge angeschlossen» Die gewünschte Amplitude wird mit einem an eine Stromquelle 22 angeschlossenen Potentiometer 19 eingestellt, das an einen u/eitsren Eingang des Steuergerätes 16 angeschlossen ist.

Im Steuergerät werden ausserdem zwecks Regelung des Schweissstromas die eingestellte Stromamplitude mit der tatsächlichen Stromamplitude verglichen? die in Form einer von einen Shunt 20 abgegriffenen dem Schtueissstrom entsprechenden Spannung an einen weiteren Eingang des Steuergerätes gelegt wird. Ein dem Vergleich entsprechendes und vom Pulsgeber zeitlich gesteuertes Signal wird via Pulsverstärker 15 an die Basen der Transistoren gelegt* Das Signal durchläuft dabei einen Signalwandler 21, dem auch die Spannung zwischen Elektrode und Werkstück-zugeführt wird. Ist diese Spannung kleiner als ein vorgegebener Wert, wird vom Signalwandler das Signal das Steuergerätes umgewandelt, so dass die Transistoren gesperrt bleiben, bis die genannte Spannung wieder einen genügend hohen Wart erreicht» Dadurch werden unzulässige Strombelastungen der Transistoren durch eventuell auftretende Kurzschlüsse oder ähnliche Störungen zwischen Elektrode und Werkstück vermieden.

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Die in [Blockform angedeutenden elektronischen Kreise kennen aufgrund der hier beschriebenen Funktionen von jedem Fachmann angegeben werden, u/eshalb auf eine eingehende Beschreibung verzichtet iasrden konnte.

Eine Gchmeissstromquelle gernäss vorliegender Erfindung ist besonders zum Schueissen mit kurzen Stromirapulsen (bis zu etu/a 20 ins) und längeren Pausen (etiua sechsfache Strompulszeit und langer) geeignet. Beispielsmeise laird 1 mm dickes rastsicheres Blech mit einem Grundstram von 70 A geschiueiast, dem Strornitnpulse von 1GQ A überlagert sind. Der Gesamtstrom luährend des Impulses beträgt somit 170 A. Die Impulszeit ist bei diesem Schu/eissvorgang etwa 6 ms, die Pausenzeit etiaa 200 ms.

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Claims

Patentansprüche

1. ) SchiueissstromquBlls für das Lichtbogenschweissen mit pulsierendem Strom mit zwei parallelgeschaltanen_} an eine nicht abschmalzende Elektrode und ein Werkstück angeschlossenen Gleichotromquelleni von denen die erste Gleichstromquelle zur Abgabe eines im wesentlichen konstanten Grundstromes und die zweite Gleichstromquelle zur Abgabe von dein Grundstrom überlagerten Stromimpulsen vorgesehen ist, wobei zumindest die erste Gleichstromquelle ein an ein niederfrequentes Versorgungsnetz -angeschlossener Gleichrichter ist, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Gleichrichter ein Thyristorgleichrichter ist und dass in Serie mit der zweiten Gleichstromquelle (2) und der Elektrode (7) zumindest ein Transistor (12) zur Steuering der Grössa und Dauer der Stromimpulse eingeschaltet ist, wobei der Leitungszustand des Transistors (12) durch ein von einem Steuergerät (16) ausgesandten Signal einstellbar ist.

2. Schweissstromquelle gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Transistoren (12) parallel geschaltet sind, wobei jeder Transistor (12)· mit einen Widerstand (13) in Serie geschaltet ist und der Leitungszustand aller Transistoren durch ein für alle Transistoren gemeinsames, vom Steuergerät (16) ausgesandtes Signal einstellbar ist.

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3. Schweissstromquelle gemäss Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (16) mit einer Einrichtung zum Vergleich von einem dem Istwert des Schueissstromes entsprechenden Signal mit einem dem SoLl-

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ORIGINAL INSPECTED

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ljurt d»s ;itro;r!lnp'Jls9i3 entsprechenden Signal und zur Abgabe
einas don bsician genannten Signalen entsprechenden Difforonz ainnals uersenan ist, das dan Laitungszus band des Transistor

4. Schüeissstronquaiie gsnäsc einen dsr Patantanspräche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zujischsn Steuergerät (Ιό) und Transistor (12) ein Signalwandler (21) eingsschaltüt ist, dem ein dar Spannung zujischen Elektrode und '.Jerks bück
entsprschendas Signal zugeführt uird, uiooei im S.ignalu;andier das UQS Steuergerät (16) zur Steuerung des LsitungszustandsG des Transistors ausgansnds Signal in ein Signal zur Sperrung der Transistoren umgeu/andait ii/ird, menn die genannte Spannung zwischen Elektrode und Werkstück einen vorgegebenen Viert unterschrei bet.

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