DE3134331C2

DE3134331C2 - Maschine zum Widerstandsabbrennstumpfschweißen

Info

Publication number: DE3134331C2
Application number: DE19813134331
Authority: DE
Inventors: Boris L. Kiew/Kiev Grabchev; Vadim P. Krivonos; Sergei I. Kuchuk-Yatsenko; Vladimir K. Lebedev; Boris E. Paton; Nikolai V. Podola
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1981-08-31
Filing date: 1981-08-31
Publication date: 1987-04-16
Also published as: DE3134331A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Schweißtechnik. Die Maschine enthält Schweißtransformatoren (1) mit in den Primärstromkreis des jeweiligen Transformators eingeschalteten und mit einem zugehörigen Phasenschieber (14) elektrisch gekoppelten steuerbaren Ventilen (13). Die Sekundärwicklung des Schweißtransformators (1) ist in den mit mehreren Stromzuführungen (2) zu den Schweißstücken versehenen Schweißstromkreis eingeschaltet. Der Programmgeber (12) ist an einen der Eingänge des Phasenschiebers (14) angeschlossen. Er gibt einen Freigabebefehl zur Überwachung der Abschmelzkontinuität in den Meßkreis, der durch einen Schweißstromwandler (4), einen Kurzschlußgeber (5), einen Sollwerteinsteller der überwachten Kurzschlußdauer mit einer Vergleichseinheit (6) sowie einen Anzeigeblock (9) gebildet ist. Die jeweilige Stromzuführung (2) ist mit einem getrennten Meßkreis versehen. Ferner ist sie mit einem zugehörigen Schweißstromwandler (4) gekoppelt. Die steuerbaren Ventile (13) sind kurzschlußrückgekoppelt. Die steuerbaren Ventile (13) sind kurzschlußrückgekoppelt, was mittels ODER-Schaltung (7) zustandekommt. Die Maschine ist zusätzlich mit einer ODER-Schaltung (8), einer UND-Schaltung (10) sowie einem Trigger (11) ausgestattet, mit deren Hilfe die logischen Verknüpfungen zwischen den Signalen in der Maschine zustandekommen. Die Erfindung wird zum Verschweißen vorzugsweise von Schweißstücken mit größerer Querschnittsstärke und großer Querschnittslänge verwendet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Widerstandsabbrennstumpfschweißen vorzugsweise von Schweißstücken mit größerer Querschnittsstärke und großer Querschnittslänge, enthaltend mindestens einen Schweißtransformator, in dessen Primärstromkreis mit dem Ausgang eines Phasenschiebers elektrisch gekoppelte steuerbare Ventile eingeschaltet sind, während die in den Schweißstromkreis des Schweißtransformators eingeschaltete Sekundärwicklung mit mehreren Stromzuführungen zu den Schweißstücken versehen ist, einen an einen der Eingänge des Phasenschiebers angeschlossenen Programmgeber zur Vorgabe der Schweißparameter und Ausgabe eines Freigabebefehls zur Überwachung der Abschmelzkontinuität und mindestens einen Meßkreis, gebildet durch einen Schweißstromwandler sowie durch, hintereinandergeschaltet, Kurzschlußgeber, Sollwerteinsteller der überwachten Kurzschlußdauer, Einheit zum Vergleichen der Ausgangssignale des Kurzschlußgebers und des Sollwerteinstellers und eine Anzeigeeinrichtung.
Die Erfindung kann beim Verschweißen von Schweißstücken mit größerer Querschnittsstärke und großer Querschnittslänge, beispielsweise von Großrohren und Stahlblechen, verwendet werden, bei denen die Abbrennlänge der Schweißkanten mehrere Meter erreichen kann. Mit dem größten Nutzeffekt kann die Erfindung beim Verschweißen von Schweißstücken des erwähnten Typs verwendet werden.
Es sind Maschinen zum Widerstandsstumpfschweißen durch ununterbrochenes Abschmelzen bekannt (siehe beispielsweise UdSSR-Urheberschein 1 65 260). Diese Maschinen enthalten einen Schweißtransformator, in dessen Primärstromkreis zur Spannungserzeugung in der Sekundärwicklung des Schweißtransformators und folglich im Schweißstromkreis bestimmte steuerbare Ventile eingeschaltet sind. Diese Maschinen sind mit Einrichtungen zur Überwachung der Schweißparameter ausgerüstet. Einen der wichtigsten zu überwachenden Schweißparameter stellt die Kontinuität des Abschmelzvorgangs dar, welche entweder nach der Schweißstromamplitude (US-PS 31 51 290), oder nach dem Vorhandensein von hochfrequenten Schweißstrompulsationen (UdSSR-Urheberschein 2 19 710) 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 Primärstromkreis des Schweißtransformators eingeschalteten Stromwandlers problemlos festgestellt werden kann.
Beim Verschweißen von Schweißstücken 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. Es ist klar, daß örtlich begrenzte Kurzschlüsse zwischen den Schweißstücken vor deren Stauchung die Beeinträchtigung der Sicherheit der gesamten Schweißverbindung zur Folge haben.
Bei Verwendung der bisher bekannten Maschinen kann unter den gegebenen Bedingungen das erwünschte Resultat nicht sichergestellt werden, weil der im Primärstromkreis des Schweißtransformators fließende Strom die örtliche Schweißvorgangsstabilität auf der gesamten Länge der abzuschmelzenden Oberfläche nicht wiederspiegelt.
Ferner sind Maschinen zum Widerstandsstumpfschweißen von Schweißstücken mit größerer Querschnittsstärke und großer Querschnittslänge bekannt, die mit mehreren Schweißtransformatoren ausgestattet sind. Die Sekundärwicklungen dieser Transformatoren weisen mehrere auf der Länge der abzuschmelzenden Oberflächen gleichmäßig verteilte Stromzuführungen auf. Daher führt die Überwachung des Stromes im Primärstromkreis des jeweiligen Schweißtransformators, die mittels in den Primärstromkreis eingeschalteter Schweißstromwandler zustande kommt, ebenfalls nicht zu dem erwünschten Ergebnis.
Es ist ferner eine Maschine um Widerstandsstumpfschweißen durch ununterbrochenes Abschmelzen bekannt (DE-PS 29 14 539), welche einen Schweißtransformator enthält, in dessen Primärwicklung zwecks Spannungsregelung mit dem Ausgang eines Phasenschiebers elektrisch gekoppelte steuerbare Ventile eingeschaltet werden können. Die Maschine enthält einen an der Primärwicklung des Schweißtransformators geschalteten Meßkreis, der aus hintereinander geschaltetem Schweißstromwandler, Kurzschlußgeber, Sollwerteinsteller der überwachten Kurzschlußdauer, Einheit zum Vergleichen der Ausgangssignale des Kurzschlußgebers und des Sollwerteinstellers sowie Anzeigeeinrichtung besteht. Der Schweißstromkreis-Kurzschlußgeber enthält einen Schweißstromanzeiger sowie einen Geber für Schweißstrom-Frequenzpulsationen, deren Ausgänge an den Sollwerteinsteller der überwachten Kurzschlußdauer über eine zur Kurzschlußfeststellung bestimmte logische Einheit angeschlossen ist. Im Falle eines Kurzschlusses im Schweißstromkreis kommen am Eingang der für die Kurzschlußfeststellung bestimmten logischen Einheit Signale über das Vorhandensein von Schweißstrom und Fehlen von dessen hochfrequenten Pulsationen an. Daher gibt die logische Einheit einen Zeitmeßbeginnbefehl ab. Falls die Kurzschlußdauer den vorgegebenen höchstzulässigen Zeitabstand überschreitet, wird die Anzeigeeinrichtung eingeschaltet und diese Information gespeichert.
Die Schweißstromüberwachung in dieser Maschine wird ebenfalls 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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genanntenArt zum Widerstandsabbrennstumpfschweißen von Schweißstücken mit größerer Querschnittsstärke und großer Querschnittslänge bezüglich der Sicherheit der erzielten Schweißverbindung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Unteranspruch gekennzeichnet. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Schweißvorgang an der jeweiligen Stromzuführung getrennt überwacht und infolge der bestehenden logischen Verknüpfung zwischen den Ausgangssignalen der Kurzschlußgeber örtlich gesteuert wird und unzulässige Kurzschlußdauern angezeigt werden, was die Sicherheit der Schweißverbindung über den gesamten Querschnitt der Schweißstücke zu erhöhen gestattet.
Im weiteren wird die Erfindung durch Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 den Blockschaltplan einer erfindungsgemäßen Widerstandsstumpfschweißmaschine;
Fig. 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.
Die Maschine (Fig. 1) enthält Schweißtransformatoren 1 mit Stromzuführungen 2 von den 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 Schweißstromkreis angeschlossen, deren Ausgänge einerseits mit Sollwerteinstellern der überwachten Kurzschlußdauer mit Vergleichseinheiten 6 und andererseits mit einer entsprechenden in beeinflussungsfreiem Rückkopplungskreis gelegenen ODER-Schaltung 7 verbunden sind. Dabei sind die Ausgänge der Vergleichseinheiten 6 mit einer im Stromkreis zur Messung der Kurzschlußdauer gelegenen ODER- Schaltung 8 verbunden, deren Ausgang über den ersten Eingang einer UND-Schaltung 10 und einen Trigger 11 an eine Anzeigeeinrichtung 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 Programmgeber 12 angeschlossen ist.
Die Primärwicklungen der Schweißtransformatoren 1 sind an das Stromversorgungsnetz über entsprechende steuerbare Ventile 13, beispielsweise Thyristorschützen, angeschlossen. 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 Programmgebers 12 angeschlossen, während dessen anderer Eingang an den Ausgang der im Rückkopplungskreis gelegenen ODER- Schaltung 7 angeschlossen ist. Eine Ausführungsform des Kanals zur Messung der Kurzschlußdauer, der mit integrierten Mikroschaltungen aufgebaut ist, ist in Fig. 2 dargestellt. 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 Schweißstrom-Frequenzpulsationen sind an die Wicklung des Schweißstromwandlers 4 angeschlossen. Der letztere ist an der Stromzuführung derart angeordnet, daß die Kraftlinien des durch den über die betreffende Stromzuführung fließenden Schweißstrom erzeugten elektromagnetischen Feldes die Spulenwindungen rechtwinklig kreuzen. Dabei wird in der Spule eine dem Schweißstrom proportionale elektromotorische Kraft induziert.
Der Sollwerteinsteller der überwachten Kurzschlußdauer und die Vergleichseinheit 6 sind durch ein integrierendes Netzwerk 19, 20 und eine UND-Schaltung 21 gebildet.
Als Programmgeber 12 und Phasenschieber 14 können an sich bekannte Einrichtungen verwendet werden.
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 Änderung des Einschaltwinkels der steuerbaren Ventile 13 zwecks Übergang zum Schweißen bei herabgeminderter Speisespannung abgegeben. Falls es auf einem beliebigen Abschnitt bzw. 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-Frequenzpulsationen logische Signale "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 steuerbaren Ventile 13 in Betriebsart Vollaussteuerung bringt. Der Anstieg der dem betreffenden Abschnitt der abzuschmelzenden Oberflächen zugeführten elektrischen Leistung hat eine beschleunigte Erwärmung und die Zerstörung der auf diesem Abschnitt entstandenen 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 Speisespannung fortgesetzt.
Im Endstadium der Abschmelzung wird vor dem Stauchen die Kontrolle der Unterbrechungsdauer des Schweißvorgangs vorgenommen. Ein Befehl zur Freigabe der Kontrolle wird durch den Programmgeber 12 abgegeben, von welchem dem zweiten Eingang der UND-Schaltung 10 (Fig. 2) ein Signal "1" zugeführt wird. Falls auf einem beliebigen Abschnitt der abzuschmelzenden Oberflächen die Kurzschlußdauer den durch das integrierende Netzwerk 19, 20 vorgegebenen höchstzulässigen Wert überschreitet, so wird am Ausgang der Vergleichseinheit ein Signal "0" und am Ausgang der ODER-Schaltung 8 ein Signal "1" erzeugt. Infolgedessen wird am Ausgang der UND-Schaltung 10 ein Signal "0" erzeugt, so daß der Trigger in den entgegengesetzten Zustand gebracht und die Meldelampe 22 der Anzeigeeinrichtung 9 eingeschaltet wird. Um einer Fehlauslösung beim Stauchen der Schweißstücke vorzubeugen, wird dem Eingang der UND-Schaltung 10 vom Programmgeber 12 ein Signal "0", d. h. ein Verbotsbefehl der Vornahme einer Kontrolle zugeführt.
Nach Abschluß des Schweißzyklus schaltet die Bedienungsperson die Meldelampe 22 durch Betätigung des Abstellknopfes 23 aus.
In Fig. 3 sind auf dem Registrierband eines registrierenden Meßgerätes aufgezeichnete Strom- und Spannungskurven des Schweißtransformators dargestellt, die die Funktion der erfindungsgemäßen Maschine veranschaulichen. Bei Betrachtung dieser Kurven wird klar, daß dank Vorhandenseins der beeinflussungsfreien Rückkopplung der Abschmelzvorgang bei einer herabgeminderten Speisespannung konstant vor sich geht und durch andauernde Kurzschlüsse nicht unterbrochen wird.
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, wobei die Anzeigeeinrichtung 9 betätigt wird, wenn im Endstadium des Abschmelzvorgangs die Kurzschlußdauer an einer der Stromzuführungen einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Claims

1. Maschine zum Widerstandsabbrennstumpfschweißen vorzugsweise von Schweißstücken mit größerer Querschnittsstärke und großer Querschnittslänge, enthaltend:

1 mindestens einen Schweißtransformator, in dessen Primärstromkreis

2 mit dem Ausgang eines Phasenschiebers elektrisch gekoppelte steuerbare Ventile eingeschaltet sind, während

3 die in den Schweißstromkreis des Schweißtransformators eingeschaltete Sekundärwicklung mit mehreren Stromzuführungen zu den Schweißstücken versehen ist,

4 einen an einen der Eingänge des Phasenschiebers angeschlossenen Programmgeber zur Vorgabe der Schweißparameter und Ausgabe eines Freigabebefehls zur Überwachung der Abschmelzkontinuität und

5 mindestens einen Meßkreis, gebildet durch

5.1 einen Schweißstromwandler sowie durch hintereinander geschaltet

5.2 Kurzschlußgeber,

5.3 Sollwerteinsteller der überwachten Kurzschlußdauer,

5.4 Einheit zum Vergleichen der Ausgangssignale des Kurzschlußgebers und des Sollwerteinstellers und

5.5 eine Anzeigeeinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß

6 jede Stromzuführung (2) mit einem eigenen Meßkreis versehen ist, in dem

6.1 der Schweißstromwandler (4) an die Stromzuführung (2) angeschlossen ist,

7 die steuerbaren Ventile (13) jedes Schweißtransformators (1) so gesteuert sind, daß beim Auftreten eines Kurzschlusses an einer der Stromzuführungen die Schweißspannung für die Dauer dieses Kurzschlusses hochgeregelt wird und

8 die Meßkreise so geschaltet sind, daß die Anzeigeeinrichtung betätigt wird, wenn im Endstadium des Abschmelzvorgangs die Kurzschlußdauer an einer der Stromzuführungen einen vorgegebenen Wert übersteigt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Schweißtransformator

8.1 eine ODER-Schaltung (7) vorgesehen ist, deren Eingänge an die Ausgänge der Kurzschlußgeber (5) angeschlossen sind und deren Ausgang mit dem Eingang des Phasenschiebers (14) verbunden ist, und daß

9 die Ausgänge der Vergleichseinheiten (6) über eine andere ODER-Schaltung (8) an einen der Eingänge einer UND- Schaltung (10) angeschlossen sind, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Programmgebers (12), und deren Ausgang über einen Trigger (11) mit der Anzeigeeinrichtung (9) verbunden ist.