DE3200086A1 - Elektronische schweissenergiequelle mit einstellbarem statischen und dynamischen verhalten fuer das lichtbogenschweissen - Google Patents

Elektronische schweissenergiequelle mit einstellbarem statischen und dynamischen verhalten fuer das lichtbogenschweissen

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DE3200086A1 DE19823200086 DE3200086A DE3200086A1 DE 3200086 A1 DE3200086 A1 DE 3200086A1 DE 19823200086 DE19823200086 DE 19823200086 DE 3200086 A DE3200086 A DE 3200086A DE 3200086 A1 DE3200086 A1 DE 3200086A1
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Description

Patentanwälte
Dr.V.Busse-Dipl.-lnni.D. Busse
Dipl.-Ing. E. Bünemann "* " mi. "OsnabrückV"28 . Mai 1 982
46OO Osnabrück · Qroßh«ncl*lerlne β sj VB/St
NACHGEREICHT
Dr.-Ing. Peter Puschner
Gut Fuchsta.l, Vaalserquartier 5100 Aachen
Bundesrepublik Deutschland
Elektronische Schweißenergiequelle mit einstellbarem statischen und dynamischen Verhalten für das Licht-? bogenschweißen.
Es sind Schweißenergiequellen bekannt, die sich mittels Transduktoren oder Thyristoren in ihren statischen Eigenschaften in Stufen oder kontinuierlich verändern lassen. Nachteilig an diesen Geräten ist, daß die dynamischen Eigenschaften .bauartbedingt durch einzelne Elemente festgelegt sind und sich nicht während des Prozeßabläufs oder während unterschiedlicher Prozeßphasen verändern lassen. Oftmals führt eine Veränderung der statischen Eigenschaften ungewollt zur Veränderung/der dynamischen Eigenschaften.
Die statischen Eigenschaften einer Schweißenergiequelle lassen sich im statischen Spannungs-Strom-Diagramm ( U-I-Diagramm ) darstellen..Sie lassen sich im statischen Betriebsfall,, also bei konstanten Lastverhältnissen, ermitteln. Die dynamischen Eigenschaften können entweder in Diagrammen Spannung über Zeit ( u = f Ct) ) und Strom über Zeit ( i = f Ct] ) oder als Spannung über Strom und auf die Zeit parametriert ( u Ct'l = f < i CtO >)als Arbeitspunktbewegungen dargestellt werden.
Sowohl statisches als auch dynamisches Verhalten-prägen die Eigenschaften einer Schweißenergiequelle und damit den Schweißprozeß. Oftmals ist das Quellenverhalten für einen bestimmten Prozeß nicht optimal. Durch die fehlende entkoppelte Eingriffsmöglichkeit bezüglich des statischen und dynamischen Verhaltens ergibt sich ein entsprechend unregelmäßiger und nicht optimierbarer Prozeßablauf.
Hier schafft die Erfindung Abhilfe.
Gegenstand ist eine elektronische Schweißenergiequelle, die sich unabhängig voneinander in ihrem statischen und dynamischen Verhalten einstellen läßt. Ihre Eigenschaften werden durch elektronische Schaltkreise bestimmt, die über einstellbare Potentiometer, digital programmierbare Widerstandsnetzwerke oder analoge Spannungen geführt werden. Die elektronischen Schaltkreise können weiterhin Signale verarbeiten, die von außen, z. B. von Prozeßrechnern oder Generatoren, vorgegeben werden und die z.B. aus dem Schweißprozeß abgeleitet werden. Zu letzteren zählen z. B. Lichtbogenstrom und Lichtbogen-, Schweiß- oder Klemmenspannung der elektronischen Schweißenergiequelle. ·
Kennzeichnend für die erfindungsgemäße elektronische Schweißenergiequelle sind einzelne Moduln, die einzeln oder in Verkettung oder Vermaschung durch elektronische Schaltkreise realisierte Funktionen übernehmen. Für das Verständnis der Erfindung lassen sich die folgenden vier Funktions-Moduln definieren:
1.) Führungs-Modul ' .
2.) Statik-Modul
3.) Dynamik-Modul
4.) Leistungs-Modul . (Fig. 1)
Für die Erfindung ist es dabei unerheblich, ob bei "der Realisierung die elektronischen Operationsteile konkret in dieser Modulform vorliegen, oder mehrere Modulfunktionen in einem Operationsteil durch geeigneten Schaltungsaufbau verwirklicht werden. Letzteres ist im Hinblick auf die Reduzierung des Schaltungsaufwandes sogar wünschenswert. Ebenfalls ist es für die Erfindung nicht erforderlich, alle Funktions-Moduln zu realisieren. Beispielhaft sei hier erwähnt, daß bei einer elektronischen Schweißenergiequelle, die nur für das WIG- oder Plasmaverfahren eingesetzt wird, auf das Dynamikmodul verzichtet werden kann.
Die Erfindung erfaßt auch elektronische Stromquellen, bei denen mindestens eine der Modul-Funktionen ganz oder teilweise
mit einem Rechner und entsprechendem Rechnerprogramm ausgeführt werden.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß das Leistungs-Modul keine auf den Schweißprozeß abgestimmten Eigenschaften besitzt, wie dies z. B. bei herkömmlichen Schweißenergiequellen durch Drosseln im Schweißstromkreis oder durch den Aufbau des Transformators z. B. mit definierten Streuinduktivitäten der Fall ist. Ebenso wesentlich'ist, daß Prozeßzustände, auf die die elektronische Schweißenergiequelle mit einem bestimmten Verhalten reagieren soll, durch Messen von Spannung und/oder Strom des Schweißprozesses, was der.Einfachheit halber direkt an den Schweißstrom-Klemmen der Quelle geschehen kann, und Verarbeitung in. elektronischen Einheiten wie Statik- und/oder Dynamik-Modul erfolgen. Das Ergebnis dieser Verarbeitung wird dann zur Steuerung des Leisturigsmoduls herangezogen. Diese Technik ist besonders vorteilhaft bei kurzschlußbehafteten Lichtbogenschweißprozessen und beim MIG- bzw. MAG-Impulslichtbogenschweißen.
Die erfindungsgemäße elektronische Schweißenergiequelle ist nicht an das einfache Vorhandensein der vorab genannten vier Moduln gebunden. Vielmehr können einzelne Moduln auch mehrfach vorhanden sein, um auf unterschiedliche Prozeßanforderungen die Quelle mit unterschiedlichem Verhalten reagieren zu lassen. So kann die erfindungsgemäße Quelle beispielsweise mit unterschiedlichen Dynamik-Moduln ausgerüstet sein, die in Abhängigkeit der Kurzschlußdauer z. B. eines CO2-Prozesses elektronisch aktiviert werden. Ebenso können die Statik- und Dynamik-Moduln beispielsweise differenzierend wirken, indem sie die Spannungs- oder Stromrichtungsänderung des Schweißprozesses erkennen und auswerten.
Prinzipieller Aufbau und prinzipielle Wirkungsweise der erfindungsgemäßen elektronischen Schweißenergiequelle werden an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es handelt sich dabei um eine Ausfuhrungsform, wie sie vorzugsweise für das Schutzgas- und Unterpulver-Schweißen mit kurzschlußbehaftetem oder kurzschlußfreiem WerkstoffÜbergang und für das MIG- bzw. MAG-
OZ-UUUUU
Impulslichtbogenschweißen eingesetzt werden kann.
Bestandteil der erfindungsgemäßen Schweißenergiequelle ist eine elektronische Leistungseinheit, die entweder auf der Basis eines geschalteten Verstärkers (Chopper) oder eines analog arbeitenden Verstärkers ausgeführt ist. Geschaltete Verstärker können nach heutigem Stand der Technik mit Thyristoren oder Transistoren, analog arbeitende Verstärker nur mit Transistoren aufgebaut werden. Vorteilhafterweise soll die Leistungseinheit einen Frequenzgang von O bis einige KHz haben, im Idealfall von O bis einige MHz bei konstantem übertragungsverhalten. Zur Zeit lassen sich analog arbeitende Verstärker mit Ausgangsströmen bis zu 2000 A mit einer Grenzfrequenz im Bereich 100 KHz bis 500 KHz realisieren. Beispielhaft soll von der analog arbeitenden Variante für das Leistungs-Modul ausgegangen werden.
Ein Transformator M1 lädt über einen Gleichrichter G1 einen Kondensator C1 , wobei die Serienschaltung von Kondensator C.1 , Längs-Transistor T1 und Schweißprozeß den Sekundärkreis bzw. Schweißstromkreis darstellen (Fig. 2). Der Transformator M1 hat die Aufgabe, den Kondensator C1 möglichst auf konstanter Betriebsspannung Ug zu halten. Diese Betriebsspannung Ug ist vorteilhaft geringfügig höher als die höchste an den Schweißprozeß zu liefernde Spannung zu halten. Die Basis des Längstransistors, der ggf. aus der Parallelschaltung einiger 10 - 100 handelsüblicher Leistungstransistoren mit je 100 bis 250 W Verlustleistung und entsprechenden Treibertransistoren bestehen kann, wird von einem Verstärker V4- vorteilhaft derart gesteuert', daß sich eine elektronisch steuerbare Konstantstromquelle hoher Leistung zum Treiben des gewünschten Schweißprozesses ergibt. Hierzu wird vorzugsweise über einen Shunt Sh und entsprechendem Verstärker V2 der Ist-Strom gemessen und nach Durchlaufen· eines Inverters V3 und Vergleich mit einem Soll-Strom-Signal einem Regler V4 zugeführt. Der Ausgang des Reglers V4 steuert den Leistungstransistor im Schweißstromkreis.. Vorzugsweise wird der Regler V4 als Proportionalregler mit hoher Verstärkung ausgelegt, Bei unendlicher Verstärkung ist die erzeugte Stromkennlinie einer solchen Leistungseinheit im U-I-Diagramm absolut senkrecht. Es gilt also 1 φ f. (u) . Nach oben wird die Stromkennlinie durch die
um w « m * • ι» »
• « ft 4
Kondensatorspannung begrenzt. Für die praktische Ausführung sind Verstärkungsfaktoren des Reglers V4, die sich mit Potentiometer P1 einstellen lassen, von 100 - 1000 bei einer Normierung von 1 V= 100 A als ausreichend anzusehen. Das Leistungs-Modul wird an der mit isoii bezeichneten Klemme gesteuert. Der Übersichtlichkeit halber ist nur ein einphasiger Transformator M1 mit Brückengleichrichter G1 gezeichnet. Natürlich können hier auch mehrphasige, ggf. auch thyristorgesteuerte Transformatoren oder Gleichrichter eingesetzt werden. Für besondere Anwendungsfälle kann sogar M1 und G1 durch eine Batterie mit entsprechender Kapazität ersetzt werden.
An den Eingang ison des Leistungs-Moduls ist der Ausgang A^ des Dynamik-Moduls angeschlossen. Der Eingang E(Jyn dieses Moduls ist mit dem Ausgang Astat des Statik-Moduls verbunden. Zur Erzeugung einer statischen Kennlinie mit.einstellbarer Neigung dient ein Regelkreis mit dem Regler V7 (Fig. 3). Hierzu wird der normierte Leerlaufspannungswert vom Führungs-Modul am Eingang "Sollwert U" z. B. mit Potentiometer P2 vorgegeben. Vorzugsweise wird als Normierung 1 V= 10V (Führungsspannung zu Klemmenspannung der Quelle) gewählt. Das U^g^-Signal wird mit Verstärker V6 invertiert, normiert und zusammen mit dem "Sollwert U"-Signal von V5 dem Regelverstärker V7 mit über Potentiometer P3 einstellbarer Verstärkung zugeführt. Der Reglerausgang von V7 wird über V8, der ebenso wie V9 als ideale Diode geschaltet ist, der Ausgangsklemme des Statik-Moduls Astat zugeführt. Mit P3 des Führungs-Moduls kann die Verstärkung von V7 und damit die Kennlinien-Neigung der Quelle eingestellt werden. Für Sollwert U = 4 V und Verstärkung von V7 zweifach erhält man· eine Kennlinie mit U0 - 40 V und I^ = 800 A (Fig. 4). über die ideale Diode V9 und Sollwert I, der über Potentiometer P4 des Führungsmoduls vorgegeben wird, kann ein Minimal-Strom vorgegeben werden (Fig. 5). Damit kann der Ausgang des Statik-Moduls Agtat nicht 0 werden, wodurch dem Lichtbogen unter allen Bedingungen ein Strom angeboten wird, der zur Aufrechterhaltung der Ionisierung dient.
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Fig. 6 zeigt ein einfaches Dynamikmodul mit seinem Eingang E(Jyn und dem Ausgang Α^νη. Es beinhaltet zwei Trennverstärker V10 und V11 sowie ein einstellbares R-C-Glied, bestehend aus P5 und C2. P5 ist Bestandteil des Führungsmoduls. Im Betrieb verhält sich die erfindungsgemäße Schweißenergiequelie dann so, als wäre im Schweißstromkreis eine Drossel. Durch Ändern des Widerstandswertes von P5 läßt sich diese Drosselwirkung auch während des Schweißens verändern.
Eine andere vorteilhafte Ausführung des Dynamik-Moduls zeigt Fig. 7. Der in seiner Verstärkung über P6 des Führungsmoduls einstellbare Regelverstärker V12 vergleicht das Ein- und über Inverter VI3 das Ausgangssignal dieses Dynamik-Moduls, verstärkt die sich aus dem Vergleich ergebende Regelabweichung und steuert über zwei Potentiometer P7 und P8 des Führungsmoduls zwei als steuerbare Konstantstromquellen geschaltete Verstärker V14 und V15, die über gegensinnig .gepolte Dioden D1 und D2 einen Kondensator C3 laden bzw. entladen. V16 dient als Trennverstärker mit hohem Eingangswiderstand und liefert das Ausgangssignal A(Jyn. Wählt man die Verstärkung von V12 mittels Potentiometer P6 gleich 1 und stellt P7 = P8 ein, so wirkt das Modul wie ein RC-Glied ähnlich Fig. 6. Die Zeitkonstante wird durch das mit P7 und P8 festgelegte Teilerverhältnis eingestellt. Die Übergangsfunktion b€ sprunghafter Eingangssignal-A'nderung ist eine e-Funktion.
Wählt man die Verstärkung von V12 mittels P6 gegen unendlich, .so ergibt sich eine Rampen-Funktion, die Ausgangssignale von Vl6 sind also über der·Zeit dargestellt Geraden, die entweder horizontal (für UA = UE) oder in der Neigung mittels P7 und P8 einstellbar steigen (für UE > UA) oder fallen (für UE c Ua). Wählt man das Teilerverhältnis von P7 ungleich dem Teilerverhältnis von P8, so ergeben sich unterschiedlich schnelle Anstiegsund Abfallbewegungen. Dies gilt für alle einstellbaren Verstärkungen von V12. Natürlich sind auch alle Zwischenwerte von P6 möglich.
Entsprechend dem Ausgangssignal des Dynamik-Moduls verändert sich auch die Stromkennlinie des Leistungs-Moduls und damit der Strom des Schweißprozesses.
Ein kompletter Funktionsablauf sei für einen Kurzschlußzyklus beim MAG-Schweißeri unter CO2 erläutert. Ausgegangen wird von einem stationär brennenden Lichtbogen mit seiner Kennlinie Kg und mit der Spannung U1 und dem Strom Ii (Fig. 8, Fig. 9). Ist über P2 eine Spannung von 4 V vorgegeben und die Verstärkung von V7 gleich 2 gewählt, so ergibt sich bei den vorgenannten Normierungswerten eine statische Kennlinie Ks mit U0 = 40 V und IR = 800 A {Fig. 9). Der sich durch U-j und I1 ergebende Arbeitspunkt A1 ist durch die statische Kennlinie und den Prozeßwiderstand festgelegt. Für den Fall, daß dieser"Zustand vor ti lang genug vorhanden ist, gilt für das Dynamik-Modul E^yn = A^yn, also Eingangssignal gleich Ausgangssignal, Das Leistungsmodul wird also mit einem konstanten Signal angesteuert und liefert die Stromkennlinie K1 mit dem Strom I1 (Fig. 9).
Kommt es nun im Zeitpunkt t2 zu einer Kurzschlußbrücke im Prozeß, so wird zunächst am Eingang von V7 sich die Differenz von "Sollwert U" und Ujst sprunghaft verändern, da sich der Prozeßarbeitspunkt von A1 nach A2 entlang der statischen Kennlinie K1 des Leistungs-Moduls verschoben hat nach A2. Die Prozeßkennlinie während der Kurzschlußbrücke sei mit K^ angenommen. Sie wird hier vereinfachend für die Dauer des Kurzschlusses als konstant angenommen. Galt vor dem Zeitpunkt t2: E(Jyn = A^yn, so gilt nach t2: E^yn > Adyn. Ist die Verstärkung von V12 gleich 1 gewählt, so wird nun der Ausgang von VI2, der vor.t2 gleich 0 war zur Zeit t2 einen positiven Wert, nämlich (E(Jyn - A dyn) * 1 annehmen und die Konstantstromquelle V14 aktivieren, die. den Kondensator C3 über D1 auflädt. Während des Aufladens verringert sich durch das Rückführungssignal über V13 das Ausgangssignal und damit der •Strom der Konstantstromquelle V14. Die Spannung an C3 steigt langsamer. Sie nimmt damit den Verlauf einer e-Funktion an lind steuert über den Ausgang von VI6 das Leistungsmodul. Dadurch steigt der Strom des Schweißprozesses exponentiell an. Die Stromkennlinie verschiebt sich von K1 nach K2. Da die Kurzschlußkennlinie des Prozesses als konstant angenommen worden ist, ver-
schiebt sich der Arbeitspunkt entlang von Kfc von A2 nach A3. Letzterer ist beschrieben durch U3 und I3 (Fig. 8, Fig. 9). Durch physikalische Effekte kommt es zum Zeitpunkt t3 zur Zerstörung der Kurzschlußbrücke und zum Wiederzünden des Lichtbogens. Der Prozeßwiderstand steigt nahezu sprunghaft. Da nach wie vor K2 des Leistungsmoduls wirkt, erhöht sich sprunghaft die Ausgangsspannung des Leistungsmoduls von U3 auf U4, der Arbeitspunkt verschiebt sich von A3 nach A4. Die Prozeßkennlinie sei mit Kw für den Augenblick des Bogen-Wiederzündens angenommen.. Unmittelbar nach t3 bekommt das Statik-Modul über V6 die Spannungsrückmeldung U 4 und stellt fest, daß dieser Spannungswert außerhalb der festgelegten statischen Kennlinie K3 liegt. Für U4 < Uo stellt sich am Ausgang von V7 ein kleiner positiver, für U4 > Uo ein negativer Wert ein. Dies führt zur sprunghaften Verringerung von E0Jyn. Da je nach Prozeßkennlinie Kw U4 auch größer Uo werden kann und damit der Ausgang von V7 negativ, kann über P4 ein Minimalwert vorgegeben werden, so daß E«äyn in jedem Fall positiv bleibt, so daß auch unter extremen Bedingungen der Lichtbogen stabil bleibt. Da nun E^yn <· A(Jyn ist, wird Stromquelle V15 aktiviert und entlädt C3, wodurch die Stromkennlinie K2 des Leistungsmoduls wieder zu niedrigeren Stromwerten verschoben wird, bis der stationäre Arbeitspunkt A1, definiert durch Κ·\ und K3 sowie Kg des brennenden Lichtbogens wieder eingeschwungen ist. Mit den sich ändernden Lichtbogenverhältnissen ändert sich.die momentane Prozeßkennlinie Kw kontinuierlich während der Rückverschiebung von A4 nach A-) von Kw nach Kg. Sowohl die Quelle als auch der Prozeß machen eine Kennlinienverschiebung durch.
Unterschiedliche Stellungen der Potentiometer P7 und P8 des Führungsmoduls führen zu unterschiedlichen Zeitkonstanten von stromanstieg und -abfall (Fig. 8). Der Vorgang zeigt, daß die sich während dynamischer Prozeßphasen ergebenden Arbeitspunktbewegungen nicht auf der statischen Kennlinie K5 liegen müssen.' Das Statik-Modul stellt jedoch fest, ob der momentane Arbeitspunkt oberhalb oder unterhalb der definierten Kennlinie Ks liegt und liefert entsprechende Signale, um das Dynamik-Modul zu · steuern. Dieses (versucht dann über ein einstellbares Zeitverhalten den momentanen Arbeitspunkt wieder auf die statische Kennlinie K5 zurückzuführen.
« · • ·
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen elektronischen Schweißenergiequelle erhält man, wenn beispielsweise anstelle des vom Führungsmodul mit Potentiometer P2 gelieferten statischen Eingangssignals ein Pulsgenerator mit einstellbarer Pulshöhe, Pulsdauer und Pulsfrequenz an den Eingang von V5 (Sollwert U) angeschlossen wird. Eine solchermaßen geführte Quelle ist besonders geeignet für das MIG- bzw. MAG-Impulsschweißen, wobei über Sollwert I der sog. Grundstrom eingestellt wird.
.Für einen Puls-Prozeß unter Mischgas mit 82 % Air und 18 % CO2 mit 1,2 mm Drahtelektrode wählt man die Pulshöhe beispielsweise 38 V (normiert 3,8 V) und eine Pulszeit von beispielsweise 2 ms. Schaltet man nach Beendigung des Pulses das Eingangssignal von V5 nicht auf 0 zurück, sondern auf einen Wert wenig unterhalb der minimalen Brennspannung des Lichtbogens, so wirkt das Statik-Modul zusätzlich, wie ein Detektor, der bei Bogenverlöschen durch. Kurzschlußbrücken zwischen Elektrode und Schmelzbad bzw. Werkstück selbsttätig durch entsprechende Steuerung des Dynamik-Moduls einen Puls mit Stromanstieg auslöst, bis sich die Kurzschlußbrücke geöffnet und der Lichtbogen wiedergezündet hat. Damit wird eine Prozeßstabilisierung erzielt, wie sie bislang nicht möglich war.
Eine andere vorteilhafte Ausbildung erhält man, wenn der Sollwert I zu 0 gemacht wird und die Quelle nur über den Eingang Sollwert I geführt wird. Man erhält so eine Quelle für das WIG-, Plasma- und Stabelektrodenschweißen. Schließt man an den Eingang von V9 anstel] von P 4 des Führungs-Moduls einen Puls- oder Funktionsgenerator an, so erhält man eine Quelle mit Puls- oder Stromprogramm und einstellbaren Rampen- und Flankenzeiten (Slopes).
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Schweißenergiequelle werden die beiden Eingänge· der Verstärker V5 und V9 von Analogausgängen eines Rechners geführt. Alle Potentiometer P3, P6, P7, P8 und ggf. P1 und P5 des Führungs-Moduls werden durch programmierbare Widerstandsnetzwerke ersetzt und von Digitalausgängen des Rechners gesteuert.
Unbeschadet der Erfindung können natürlich auch.die Funktionen der beschriebenen Moduln komplett oder teilweise durch entsprechende Algorithmen über Software realisiert werden, so daß der Rechner
υ υ υ υ υ
beispielsweise direkt über einen Analogausgang auf den Sollwerteingang iso]i des Leistungs-Moduls wirkt. Das Rückführungssignal uIst wirc^ dem Rechner in diesem Fall durch einen Analog-Eingang zugänglich gemacht.
Die vorab angeführten Beispiele zeigen nur einige Möglichkeiten von vorteilhaften Ausführungen des erfindungsgemäßen Gedankens auf. Natürlich lassen sich die Funktionen der Moduln auch in Parallelschaltung oder anderer Vermaschung elektronisch ausführen. Wesentlich für die Erfindung ist, daß die statischen und die dynamischen Eigenschaften der Quelle durch elektronische Schaltkreise erzeugt werden, die eine oder mehrere Leistungseinheiten steuern. Ebenso sind auch über Schaltfunktionen abrufbare unterschiedliche Eigenschaften beherbergende Moduln denkbar, wobei das Abrufen z.B. auch auf Anforderung durch den Prozeß selbst geschehen kann.
Durch die vorab beschriebene Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:
1.) Die Quelle ist frei einstellbar bezüglich ihres statischen und dynamischen Verhaltens.
2.) Alle Eigenschaften können auch während des Schweißens verändert und optimiert werden.
3.) Alle Einstellungen sind reproduzierbar und übertragbar.
4.) Die eingestellten Quelleneigenschaften sind völlig unabhängig vom treibenden Netz.
5.) Es lassen sich prozeßgesteuerte Drosselwirkungen mit unterschiedlichem Anstiegs- und Abfallverhalten erzielen.
6.) Für das MIG-MAG-Lichtbogenimpulsschweißen lassen sich Pulse mit Charakteristiken erzeugen, die entweder zu einem harten, treibenden oder zu einem weichen, nicht treibenden Lichtbogen führen.
7.) Durch Optimieren der Reaktionsgeschwindigkeiten des Dynamik-Moduls läßt sich der bei höheren Pulsfrequenzen störend wirkende Lichtbogen-Schall auf ein Minimum herabsetzen.
8.) Beim MIG-MAG-Pulsen läßt sich der Grundstrom bis an die Prozeßstabilitätsgrenze absenken.
9.) Alle Parameter für das Pulsschweißen sind frei wählbar und nicht vom Netz abhängig. .
10.) Durch Detektor-Wirkung des Statik-Moduls ergibt sich eine hohe Prozeßstabilität beim MIG-MAG-Pulsen sowohl während des Schweißens als auch in der Zündphase.
11.) Vorgebbarer Minimalstrom beim MIG-MAG- und UP-Schweißen erhöht die Prozeßstabilität.
12.) Unsymmetrische Drosselwirkung führt zur Spritzerreduzierung beim Bogenwiederzünden nach einer Materialbrücke.
13.) Alle Schweißprogramme können über Rechner geführt und archiviert werden.
14.) Die Kennlinien-Moduln können mehrere Leistungs-Moduln in Parallelschaltung für Prozesse mit hohen Stromstärken steuern. Dabei gibt es keine Stromverteilungsprogleme, wenn die Leistungsmoduln als Konstantstromquellen arbeiten.
15.) Die elektronische Schweißenergiequelle läßt sich in hervorragender Weise über Batterien betreiben.
Bezüglich der Beschreibung und der Fig. 2, 3, 6 und 7 sind alle Versorgungs- und Hilfsspannungen für die elektronischen Schaltkreise nicht aufgeführt worden, um den erfindungsgemäßen Gedanken, der sich auf den Signalverlauf und die Signalverarbeitung bezieht, klar herauszustellen.

Claims (10)

  1. PATENTANWÄLTE .·""··· · ': j**". - .". .'
    Dr.V. Busse-Dipl.-Ing. D. Busse Osnabrück,·-38. Mai 1982
    Dipl.-I'ig. E- Eünemann VB/St
    46OO Osnabrück · GroBhandelarlng β
    Ansprüche
    NACHGEREICHTJ
    Elektronische Schweißenergiequelle für das Lichtbogenschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß einer steuerbaren Leistungs-Stromquelle über einen ersten elektronischen Schaltkreis das statische und über einen zweiten elektronischen Schaltkreis das dynamische Verhalten vorgegeben werden.
  2. 2.) Elektronische Schweißenergiequelle für das Lichbogenschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß einer steuerbaren Leistungs-Stromquelle, die über einen oder mehrere parallelgeschaltete Leistungstransistoren im Analogverstärkerbetrieb von einem Stromregler gesteuert wird, über einen ersten elektronischen Schaltkreis das statische und über einen zweiten elektronischen Schaltkreis das dynamische Verhalten vorgegeben werden.
  3. 3.) Elektronisch Schweißenergiequelle für das Lichtbogenschweißen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der erste oder der zweite elektronische Schaltkreis entfällt.
  4. 4.) Elektronische Schweißenergiequelle für das Lichtbogenschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß über einen ersten elektronischen Schaltkreis ein Spannungsabgleich zwischen einem Sollwert U und der Quellen- oder Prozeßspannung uIst durchgeführt, die Regelabweichung um einen beliebig vorgebbaren Faktor verstärkt und als Stellgröße auf einen zweiten elektronischen Schaltkreis gegeben wird, das mit beliebig vorgebbarem Zeitverhalten dieses so beeinflußte Signal auf den Strömführungseingang einer steuerbaren Leistungs-Stromquelle gibt.
  5. 5.) Elektronische Schweißenergiequelle für das Lichtbogenschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß über einen ersten elektronischen Schaltkreis ein Spannungsvergleich zwischen einem Sollwert U und der Quellen- oder Prozeßspannung Ujs^_ durchgeführt, die Regelabweichung um einen beliebig vorgebbaren Faktor verstärkt und als Stellgröße auf den Eingang eines zweiten elektronischen Schaltkreises gegeben wird, in dessen Strecke mindestens ein einstellbares Zeitglied eingeschleift ist und der die Abweichung
    des Streckenausgangs vom Eingang feststellt und die Abweichung mit einem einstellbaren Faktor verstärkt auf diese Strecke gibt und daß das Ausgangssignal des zweiten elektronischen Schaltkreises auf den Stromführungseingang einer steuerbaren Leistungs Stromquölle gegeben wird.
  6. 6.) Elektronische Schweißenergiequelle für das Lichtbogenschweißen nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Führungssignal Sollwert I entweder vor oder hinter dei elektronischen Schaltkreis mit vorgebbarem Zeitverhalten derart zu dem bereits am Eingang bzw. Ausgang liegenden Signal eingekoppelt wird, daß nur das momentan größere Signal am Koppelpunkt die Führung der nachfolgenden Stufe übernimmt.
  7. 7.) Elektronische Schweißenergiequelle für das Lichtbogenschweißen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert von einem Funktionsgenerator gesteuert wird, welcher Impulse vorgegebener Form, Höhe und Dauer einmalig, mehrfach, periodisch oder durch eine geeignete Prozeßrückführung gesteuert, abgibt.
  8. 8.) Elektronische Schweißenergiequelle für das Lichtbogenschweißen nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert U zu Null gemacht wird und daß der Sollwert I von einem Funktions generator gesteuert wird, welcher Impulse vorgebbarer Form, Höhe und Dauer einmalig, mehrfach, periodisch oder durch eine geeignete Prozeßrückführung gesteuert, abgibt.
  9. 9.) Elektronische Schweißenergiequelle für das Lichtbogenschweißen nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, des Funktionsgenerators am Pulsende nur soweit zurückgenommen wird, daß,der nun anliegende Sollwert U die minimale Brennspannung des Lichtbogens gerade unterschreitet*
  10. 10.) Elektronische Schweißenergiequelle für das Lichtbogenschweißen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert U wenig unterhalb der Lichtbogenbrennspannung vorgegeben und mit Sollwert I ein Wert für den gewünschten Schweißstrom während der Lichtbogenbrennphase vorgegeben wird. .
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