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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf die Schweißausrüstung und betrifft
insbesondere eine Widerstandsabbrennstumpfschweißmaschine.
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Die Erfindung kann beim Verschweißen von Schweißstükken mit gröBerer
Querschnitsstärke und grosser Querschnittslänge, beispielsweise von Großrohren und
Stahlblechen, verwendet werden, bei denen die Abbrennlänge der Schweißkanten mehrere
Meter erreichen kann. Mit dem grö3ten Nutzeffekt kann die Erfindung beim Verschweißen
von Schweißstücken des erwähnten Typs verwendet werden.
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Es sind Maschinen zum Widerstandssturapfschweißen durch ununterbrochenes
Abschmelzen bekannt (siehe beispielsweise UdSSR-Urheberschein 165260). Diese Maschinen
enthalten einen Schweißtransforatos, in dessen Primärstromkreis zur Spannungserzeugung-
in der Sekunuärwicklung des Schweißtransformators und folglich im Schweißstromkreis
bestimmte steuerbare VentIle eingeschaltet sind. Diese maschinen sind mit Einrichtungen
zur Oberwachung der Schweißparameter ausgerüstet. Einen der wichtigsten zu überwachenden
Schweißparameter stellt die Kontinuität des Abschmelzvorgangs dar, welche entweder
nach der Schweißstroamplitude (US-PS 3151290), oder nach dem Vorhandensein von hochfrequenten
Schweißstrompulsationen (UdSSR-Urhebereschein Nr. 219710) bewertet werden kann.
Beim Verschweißen von Schweißstücken mit gedrungenem Querschnitt beziehungsweise
mit größerer Querschnittsstärke und geringer Querschnittslänge
funktionieren
die beschriebenen Maschinen gut. In einem solchen Fall wird der Abschmelzvorgang
bei Kurzschluß selbst auf einem geringen Abschnitt des Schweißstromkreises völlig
eingestellt, was mit Hilfe eines im Btimarstromkreis des Schweißtransformators eingeschalteten
Stromwandlers problemlos festgestellt werden kann.
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3eim Verschweißen von Schweiß stücken mit größerer Querschnittsstärke
und großer Querschnittslänge, beispielsweise Großrohren bzw. Stahlblechen, kommen
Kurzschlüsse auf einzelnen Abschnitten der zu verschweißenden Oberflächen zustande,
während der Abschmelzvorgang auf anderen Abschnitten fortdauert. Bs ist klar, daß
örtlich begrenzte Kurzschlüsse zwischen den Schweiß stücken vor deren Stauchung
die Beeinträchtigung der Sicherheit der gesamten Schweißvebindung zur folge haben.
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Bei Verwendung der bisher bekannten Maschinen kann unter den geaeDenen
Bedingungen das erwünschte Resultat nicht sichergestellt werden, weil der im Primärstromkreis
des Schweißtransfonaators fließende Strom die örtliche Schweißvorgangsstabilität
auf der gesamten Länge der abzuschmelzenden utoerflåchen nicht wiederspiegelt.
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Ferner sind ivalaschinen zum Widerstands stumpf schweißen von Scliweißstücken
mit größerer Querschnittsstärke und großer Querschnittslänge bekannt, die mit mehreren
Schweißtransformatoren ausgestattet sind. Die Sekundärwicklungen dieser iransformatoren
weisen mehrere auf der Länge der abzuschmelzenden Oberflächen gleichmäßig verteilte
Stromzuführungen auf.
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Daher führt die Uoerwachung des Stromes im Primär stromkreis
des
åeweiligen Schweißtransformators, die mittels in den Primärstromkreis eingeschalteter
Schweißstronwandler zustandekommt, ebenfalls nicht zu dem erwünschten Ergebnis.
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bs ist ferner eine maschine zum ,çiderstandsstumpfschweißen durch
ununterbrochenes Abschmelzen bekannt (DE-tS P2914539.9), welche einen Schweißtransformator
enthalt, in dessen Primärwicklung zwecks Spannungsregelung mit dem Ausgang eines
Phasenschiebers elektrisch gekoppelte steuerbare Ventile eingeschaltet werden können.
Die Sekundärwicklung dieses i1ransformators ist in den Schweißstromkreis eingeschaltet.
Die Maschine enthält ferner einen an der Primärwicklung des Schweißtransformators
geschalteten Meßkreis, der aus hintereinander ge schaltetern Schweiß stromwandler,
kurzschlußgeber, Sollwerteinsteller der überwachten Kurzschlußdauer, Einheit zum
Vergleichen der Ausgangssignale des Kurzschlußgebers und des Sollwerteinstellers
sowie anzeigeblock besteht. Der Schweißstromkreis-Kurzschlußgeber entnält einen
Schweißstromanzeiger sowie einen weber für Schweißstrom-Frequenzpulsationen, deren
Ausgänge an den Sollwerteinsteller der überwachten Kurzschlußdauer über eine zur
KurzschluifesLstellung Bestimmte logische Einneit angeschlossen ist. Im Falle eines
Kurzschlusses im Schweißstromkreis kommen am Eingang der für die KurzschlußfesGstellung
bestimmten logischen einheit Signale über das Vorhandensein von Schweißstrom und
Fehlen von dessen hochfrequenten Pulsationen an. Daher bibt die logische einheit
eine Zeitmeßbeginnberehl ab. Balls die Kurzschlußdauer den vorgegebenen
höchstzulässigen
Zeitabstand überschreitet, wird der Anzeigeolock eingeschaltet und diese Information
gespeichert.
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Die Schweißstromüberwachung in dieser Maschine wird ferner mit Hilfe
eines an die Primärwicklung des Schweißtransformators angeschlossenen Meßkreises
vorgenommen, so daß man bei der benutzung des letzteren auf dieselben Schwierigkeiten,
wie vorstehend beschrieben, stößt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Jiiider
standsstumpf schwe ißen von Schweißstükken mit großerer Querschnittsstärke und großer
Querschnittslänge zu entwickeln, deren bauliche Gestaltung es ermöglicht, infolge
der Berücksichtigung von örtlich begrenzten Kurzschlüssen im Schweißstromkreis,
die Sicherheit der gesamten Schweißverbindung zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer maschine zum iderstandsstumpfscfreißen
vorzug weise von Schweißstücken mit größerer Querschnittsstärke und großer Querschnittslänge,
enthaltend einen Schweißtransformator, in dessen Primärstromkreis mit dem Ausgang
eines Phasenscäiebers elektrisch gekoppelte steuerbare Ventile eingeschaltet sind,
während dessen Sekundärwicklung in den mehrere Stromzurunrungen zu den Schweißstücken
aufweisenden Schweißstromkreis eingeschaltet ist, sowie einen an einen der Eingänge
des Phasenschiebers angeschlossenen Programmgeber zur Vorgabe aer Schweißparameter
und zur Ausgabe eines Freigabebelehls zur Uberwachung der Abschmelzkontinuität in
aen Meßkreis, gebildet durch einen Schweißstromwandler sowie durch hintereinander
geschaltet Kurzschlußgeber,
Soliwerteinsteller der überwachten Kurzschlußdauer,
einheit zum Vergleichen der Ausgangssignale des Kurzschlußgebers und des erwähnten
Sollwerteinstellers und Anzeigeblock, erfindungsgemäß mindestens ein Schweißtransformator
zusätzlich vorgesehen ist, wobei die jeweilige Stromzufuhrung mit einem setrennten
Meßkreis versehen ist und der Schweißstromwandler jedes Meßkreises an die tromzuführung
angreschlossen ist, die steuerbaren Ventile des Jeweiligen Schweißtransformators
bei einem eventuellen Kurzschluß zu dem betreffenden Schweißstromkreisabschnitt
ruckgekoppelt sind, wozu die Maschine Je Schweißtransformator zusätzlich eine ODER-Schaltung
enthält, deren Eingänge an die Ausgänge der Kurzschlußgeber angeschlossen sind und
der en Ausgang mit dem Eingang des betreffenden Phasenschiebers verbunden ist, während
die Ausgange der Vergleichseinheiten über eine andere ODER-Schaltung an einen der
eingänge einer bND-Schaltung angeschlossen sind, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang
des Programmgebers und der en Ausgang über einen Trigger mit dem Anzeige block verbunden
ist.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der erfindungs0:?exfäßen
Widerstandsstumpfschweißmaschine bietet die Möglichkeit, den Schweißvorgang an der
jeweiligen Stromzuführung getrennt zu überwachen und, infolge der oestehenden logischen
Verknupfung zsischen den Ausgangssignalen der Kurzschlußgeber örtlich zu steuern.
Dies ermöglicht es einer seits, die Sicherheit der Schweißverbindung über den ges
am ten Querschnitt der Schweiß stücke zu erhöhen.
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Im weiteren wird das Wesen der Erfindung durch Beschreibung einer
. oevorzugtez Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert. Es zeien: einer Fi. 1 den Blockschaltplan erfindungsgemäßen Widerstandsstumpfschweißmaschine;
E'i, 2 den Wirkschaltplan eines Stromkreises zur Messung der Kurzschlußdauer in
der erfindungsgemäßen Maschine; Fig. 3 Schweißstrom- und Spannungskurven, die die
Funktion der steuerbaren Ventile in der erfindungsgemäßen Maschine veranschaulichen.
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Die Maschine (Fig. 1) den enthält Schweißtransformatoren 1 mit Stromzuführungen
2 von Sekundärwicklungen zum Schweißstück 3. An der jeweiligen Stromzuführung 2
ist ein Schweißstromwandler 4 angeordnet, der als eine induktivitätsspule ausgebildet
ist. Die Ausgänge der Schweißstromwandler 4 sind an die Eingänge , entsprechender
Geber 5 zur Indizierung von Kurzschlüssen im Schweiß str omkreis angeschlossen,
deren Ausgänge einerseits mit Sollwerteinstellern der überwachten Kurzschlußdauer
mit Vergleichseinheiten6 und andererseits mit einer entsprechenden in beeinflussungsfreieinkückkopplungskreis
gelegenen ODER-Schaltung 7 verbunden sind. Dabei sind die Ausgänge der Vergleichseinheieiner
ten 6 mit im Stromkreis zur Messung der Kurzschluß dauer gelegenen ODER-Schaltung
d verbunden, deren Ausgang über den einer einen ersten Eingang UND-Schaltung 10
und Trigger 11 an den Anzeigeblock 9 angeschlossen ist, während der andere
Eingang
der UND-Schaltung 10 an den für die Vorgabe der Schweißparameter und Ausgabe eines
Freigabebefehls zur Überwachung der Abschmelzkontinuität bestimmten @rogrammgeber
12 angeschlossen ist.
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Die Primärwicklungen der Schweißtransformatoren 1 sind an das Stromversorgungsnetz
über entsprechende steuerbare Ventile 13, beispielsweise Thyristorschützem, angeschlossen.
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Die Eingänge der steuerbaren Ventile 13 sind mit dem Ausgang des betreffenden
Phasenschiebers 14 gekoppelt. Einer der Eingänge des Phasenschiebers 14 ist an den
Ausgang des isrogrammgebers 12 angeschlossen, während dessen anderer Eingang an
den Ausgang der im Rückkopplungskreis belegenen ODER-Schaltung 7 angeschlossen ist.
Eine Ausführungsform des Kanals zur Messung der Kurzschlußdauer, der mit integrierten
Mikroschaltungen aufgebaut ist, ist in Fig. 2 dargestellt.
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Gemäß dieser Ausführungsform enthält der Kurzschlußgeber 5 einen Schweißstromanzeiger
15 sowie einen Geber 16 für Schweißstrom-Frequenzpulsationen. Die Ausgänge des Schweißstromanzeigers
15 und des Gebers 16 für Schweißstrom-Frequenzpulsationen sind an eine zur Feststellung
eines eventuellen Kurzschlusses bestimmte logische einheit 17 mit einem an ihrem
Ausgang geschalteten Inverter 18 angeschlossen. Die Eingänge des Schweißstromanzeigers
15 und des Gebers 16 für Schweistrom-Prequenzpulsationen sind an die iiicklung des
Schweißstromwandlers 4 angeschlossen. Der letztere ist an der Sromzuführung 2 derart
angeordnet, daß die Kraftlinien des durch den über die betreffende Stromzuführung
fließenden
Schweiß strom erzeugten eleKtromagnetischen Feldes die
Spulenwindungen rechtwinklig kreuzen. Dabei wird in der Spule eine dem Schweiß strom
proportionale elektromotorische Kraft induziert.
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Der Sollwerteinsteller der überwachten Kurzschlußdauer und ie Vergleichseinheit
6 sind durch ein integrierendes Netzwerk 19, 20 und eine UND-Schaltung 21 gebildet.
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Als rogrammgeber 12 und Phasenschieber 14 können an sich bekannte
Einrichtungen verwendet werden.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Maschine besteht in
folgendem. Nach Beginn des Abschmelzvorgangs-wird durch den Programmgeber 12 an
den Phasenschieber 14 ein Befehl für die linderung des Einschaltwinkels der steuerbaren
ventile 13 zwecks ubergangs zum Schweißen bei herabgeminderter Speisespannung abgegeben.
Falls es auf einem beliebigen abschnitt beziehungsweise auf mehreren Abschnitten
der abzuschmelzenden Oberflächen zu einem Kurzschluß kommt, so spricht der betreffende
Kurzschlußgeber 5 an. Dabei werden an den Ausgängen des Schweißstromanzeigers 15
und des Gebers 16 für Schweißstrom-Frequenzpulsation <Signale> logische <>
"1" erzeugt. Das zeigt Fehlen der Hochfrequenzpulsationen und Vorhandensein von
Strom an. Am Ausgang des Inverters 18 wird ebenfalls ein Signal "1" erzeugt, welches
über die ODER-Schaltung 7 auf den Phasenschieber 14 einwirkt und die steueroaren
ventile 13 in Betriebsart Vollaussteuerung orinbt. Der Anstieg der dem betreffenden
Abschnitt der abzuschmelzenden Uberrlächen zugeführten elektrischen Leistung hat
eine beschleunigte Erwärmung und die
Zerstörung der auf diesem
Anschnitt enGstandenen Kurzschlußbrücken zur Folge. Der Abschmelzvorgang wird wiederhergestellt
und die beeinflussungsfreie Kurzschluß-Rückkopplung wird abgeschaltet. Am Ausgang
des Frequenzgebers 16 für Schweißstrompulsation und, entsprechend, am Ausgang des
Inverters 18 wird ein Signal "0" erzeugt. Der Schweißvorgang wird bei herabgeminderter
3peisespannung fortgesetzt.
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Im bndstadium der Abschmelzung wird vor dem Stauchen die Kontrolle
der Unterbrechungsdauer des Schweißvorgangs vorgenommen. din Befehl zur Freigabe
der hontrolle wird durch den Programmgeber 12 abgegeben, von welchem dem zweiten
xingang der UND-Schaltung 10 (Fig. 2) ein Signal zugeführt wird. Falls auf einem
beliebigen abschnitt der abzuschmelzenden Oberflächen die Kurzschlußdauer den durch
das integrierende Netzwerk 19, 20 vorgegebenen höchstzulässigen zert überschreitet,
so wird am Ausgang der Ver-Õleichseinheit ein Signal ' ??O und am Ausgang der ODER-Schaltung
tr ein Signal "1" erzeugt. Infolgedessen wird am Ausgang der UND-Schaltung 10 ein
Signal "O" erzeugt, so daß der Trigger in den entgegengesetzten Zustand gebracht
und die Meldelampe 22 des Anzeigeblocks 9 eingeschaltet wird. Um einer Fehlauslösung
beim Stauchen der Schweiß stücke vorzuoeugen, wird dem eingang der UND-Schaltung
10 vom Programmgeber 12 ein Signal "O", d.h. ein Verbotsbefehl der 'Vornahme einer
hontrolle zugeführt.
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Nach Abschluß des Schweiß zyklus schaltet die ßedienungsperson
die
Meldelampe 22 durch Betätigung des Abstellknopfes 23 aus.
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In Fig. 3 sind auf dem Registrierband eines registrierenden Meßgerätes
aufgezeichnete Strom- und Spannungskurven des Schweißstransformators dargestellt,
die die punktion der erfindungsgemäßen Maschine veranschaulichen. Bei Betrachtung
dieser Kurven wird klar, daß dank Vorhandenseins der beeinflussungsfreien Rückkupplung
der Abschmelzvorgang oei einer herabgeminderten Speisespannung konstant vor sich
geht und durch andauernde Kurzschlüsse nicht unterorochen wird.
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In den Fällen, in denen die Speisequelle über eine Spannungsreserve
verfügt, funktioniert die beeinflussungsfreie Kurzschluß-Rückkopplung beim Schweißen
sowohl mit einer hohen, als auch einer niedrigen Spannung.
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Die Ernöhung der Stabilität des Abschmelzvorgangs und die selbsttätige
Feststellung von örtlichen Unterbrechungen des Schweißvorgangs tragen zur rechtzeiüigen
Entdeckung schadhafter Stumpfstoßverbindungen bei.