DE3317028C2

DE3317028C2 - Einrichtung zum Metallichtbogenschweißen

Info

Publication number: DE3317028C2
Application number: DE19833317028
Authority: DE
Inventors: Peter W. 4030 Ratingen Bodewig
Original assignee: UTP Schweissmaterial GmbH and Co KG
Current assignee: UTP Schweissmaterial GmbH and Co KG
Priority date: 1983-05-10
Filing date: 1983-05-10
Publication date: 1985-12-05
Also published as: DE3317028A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Metallichtbogenschweißen mit einer konstanten Spannungsquelle und einem Vorschubgerät für den Schweißdraht, dessen Vorschubgeschwindigkeit stromabhängig regelbar ist. Der Spannungsregler und die schweißstromabhängige Regeleinrichtung sind auf zwei Arbeitspunkte einer Stromspannungs-Kennlinie kalibrierbar. Der gewünschte Arbeitspunkt auf dieser Stromspannungs-Kennlinie ist an einem gemeinsamen Sollwertgeber einstellbar.

Description

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Ii durch einen einfachen Aufbau aus und ermöglicht in stand 19 einstellbar. Der verstärkte Istwert gelangt über

"j zuverlässiger Weise die Kalibrierung auf eine den Er- einen Widerstand 20 an den Eingang des Regelverstär-

L fordcrnissen entsprechende Strom-Spannungs-Kennli- kers 17, an dem über einen Vorschaltwiderstand 21 ein.

s: nie. Durch die Kalibrierung auf diese Kennlinie ist ge- an einem Potentiometer 22 zu einem weiter unten zu

währleistet, daß für die Schweißung immer die optima- 5 beschreibenden Zweck einstellbarer Spannungswert

len Stromspannungskombinationen gegeben sind. Bei- anliegt An den beiden Eingängen der Regelverstärker

spielsweise erfordern Änderungen des Drahtdurchmes- 10,17 wird über Vorschaltwiderstände 23,24 von einem

sers keine Nacheinstellung durch den Schweißer, son- gemeinsamen Sollwertgeber 25 der SoKwert vorgese-

dern diese werden automatisch im Sinne einer optima- hen.

len Stromsjvannungskombination berücksichtigt Mit io Es sei darauf hingewiesen, daß für die Funktion der so

dem gemeinsamen Sollwertgeber ist darüberhinaus in weit beschriebenen Einrichtung die beiden Istwertver-

überraschend einfacher Weise die Möglichkeit geschaf- stärker nicht notwendig sind. Grundsätzlich können die

fen, die Schweißenergie zu verändern, um sich verän- Istwerte über geeignete, einstellbare Widerstände auch

derten Schweißbedingungen anpassen zu können. Die unmittelbar auf den Eingang der Regelverstärker gege-

einander zugeordneten optimalen Werte von Schweiß- 15 ben werden.

spannung und Schweißstrom bleiben hierbei erhalten. Die Einstellung der Einrichtung auf die in F i g. 2 darweil lediglich eine Verschiebung auf der eingestellten gestellte Stromspannungs-Kennlinie erfolgt auf folgen-Kennlinie vorgenommen wird. Solche Änderungen der de Art und Weise:

Schweißenergie sind insbesondere dann sinnvoll, wenn Bei unterbrochenem Schweißstrom wird der gemeinder Schweißer bei einer Schweißnaht zum Oberkopf- 20 same Sollwertgeber 25 auf maximalen Sollwert eingeschweißen übergeht oder am Ende des Schweißvorgan- stellt Die Kalibrierungspotentiometer 15, 22 werden ges Kraterbildung vermeiden wilL auf Null eingestellt Danach wird die Schweißspannung In einer besonderen Ausführungsform der Einrich- eingeschaltet und am Kalibrierungswiderstand 12 auf tung ist der Regeleinrichtung ein Istwertverstärker vor- einen gewünschten, maximalen Spannungswert eingegeschaltet, in dessen Rückführkreis ein Kalibrierwider- 25 stellt Nach dieser Einstellung erfolgt die Einstellung des stand zur Einstellung des Verstärkungsfaktors des Schweißstromes. Dazu wird zunächst der Motor 8 auf Schweißstroms angeordnet ist Entsprechend ist in einer eine für die gewünschte Schweißstromstärke als pasweiteren Ausführungsform dem Spannungsregler ein send geschätzte Vorschubgeschwindigkeit eingestellt. Istwertverstärker vorgeschaltet in dessen Rückführ- Die exakte Einstellung erfolgt am Kalibrierungspotenkreis ein Kalibirierwiderstand zur Einstellung des Ver- 30 tiometer 19 derart daß ein Schweißstrom fließt der auf Stärkungsfaktors der Schweißspannung angeordnet ist- der Stromspannungs-Kennlinie bei dem eingestellten Ein geringer schaltungstechnischer Aufwand ist inso- Spannungswert liegt.

weit erforderlich. Für die Einstellung des zweiten Arbeitspunktes wird Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der am gemeinsamen Sollwertgeber 25 ein kleinerer Soll-Zeichnung dargestellten Ausfühmngsbeispiels näher er- 35 wert z. B. der kleinste mögliche Sollwert, eingestellt, läutert Es zeigt Am Kalibrierungspotentiometer 15 erfolgt dann die F i g. 1 das Schaltbild einer Einrichtung zum Metall- Einstellung eines Spannungswertes. Danach erfolgt am ichtbogenschweißen und Kalibrierungspotentiometer 22 die Einstellung des die-F i g. 2 die Stromspannungs-Kennlinie der Einrich- sem Spannungswert auf der Stromspannungs-Kennlinie tung zum Metallichtbogenschweißen. 40 entsprechenden Stromwertes.

Ein zu schweißendes Werkstück 1 liegt über einem Nachdem auf diese Art und Weise zwei Arbeitspunk-Shunt 2 am Minuspol 3 der Spannungsquelle. Der Plus- te auf der Stromspannungs-Kennlinie festgelegt sind, pol 4 der Spannungsquelle ist über eine Leistungsstufe 5 läßt sich durch Einstellung am gemeinsamen Sollwert- : mit einer Kontaktdüse 6 des Brenners verbunden, der geber 25 jeder beliebige Punkt auf der eine Gerade der Schweißdraht 7 von einem Vorschubgerät züge- 45 bildenden Stromspannungskennlinie einstellen. Das umführt wird. Das Vorschubgerät besteht aus einem Motor ständliche, individuelle Einstellen von Strom und Span-8 und einem in der Zeichnung nur schematisch angedeu- nung ist also nicht mehr erforderlich. Auch eine Nachju-■'■■■ teten, vom Motor 8 angetriebenen, Abspulorgan 9. stierung des Schweißstromes fällt weg, wenn am SoIl-Die Leistungsstufe 5 wird von einem Regelverstärker wertgeber zunächst einmal ein bestimmter Arbeits-10 derart gesteuert, daß eine konstante Spannung zwi- 50 punkt eingestellt worden ist

sehen Werkstück 1 und Kontaktdüse 6 ansteht Zu die-

sem Zweck wird der Istwert der Spannung am Ausgang Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

der Leistungsstufe dem Eingang des Regelvorstärkers

10 über einen Istwertverstärker 11 zugeführt Der Verstärkungsfaktor des Istwertverstärkers 11 ist am Kali- 55
brierungswiderstand 12 einstellbar. Der verstärkte Istwert gelangt über einen Widerstand 13 an den Eingang
des Regelverstärkers 10. An diesem Eingang liegt über
einem weiteren Widerstand 14 eine weitere, an einem
Potentiometer 15 zu einem weiter unten noch zu be- eo
schreibenden Zweck einstellbare Spannung.

Die Drehzahl des Motors 8 des Vorschubgerätes für
den Schweißdraht 7 wird über eine Leistungsstufe 16
von einem Regelverstärker 17 eingestellt. Der Regelverstärker 17 erhält als Istwert eine dem Schweißstrom 65
proportionale, am Shunt 2 abgegriffene Spannung über
einen Istwertverstärker 18. Der Verstärkungsfaktor des
Istwertverstärkers 18 ist an einem Kalibrierungswider·-

Claims

1 2 einem Schweifklektroden-Oberstand oder anderen Patentansprüche: Schweißparametern der Schweißstrom während des Betriebs konstant gehalten wird. Sofern beispielsweise

1. Einrichtung zum Metallichtbogenschweißen, der Strom aus irgendeinem Grund eine abfallende Tenmit einem Spannungsregler für eine Spannungsquel- 5 denz aufweist wird das Vorschubgerät automatisch auf Ie, mit einem Vorschubgerät für einen Schweißdraht eine größere Geschwindigkeit gesteuert um den Strom und mit einer vom Schweißstrom abhängigen Regel- auf den zuvor eingestellten Wert wieder anzuheben, einrichtung zur Einstellung der Vorschubgeschwin- Durch die Einstellung der Sollwerte für die Spannung digkeit des Vorschubgeiätes, wobei dem Span- und den Schweißstrom an beiden Sollwertgebern ist nungsregler und der Regeleinrichtung jeweils ein 10 eine bestimmte Stromspannungskombination vorgege-Sollwertgeber zugeordnet ist und ferner der Istwert ben, die für die jeweilige Schweißbedingung unter Bevon Schweißspannung bzw. SchweiGstrom züge- rücksichtigung der Materialien des Schweißdrahtes, des führt wird, Werkstückes, dem Winkel des Werkstückes bezüglich dadurch gekennzeichnet, daß im Span- der horizontalen und zahlreichen anderen Faktoren nungsregler (10) und in der Regeleinrichtung (17) je 15 vorzugeben ist Sollen jedoch die Schweißbedingungen zwei Kalibrierelemente zur Einstellung einer Strom- verändert werden, beispielsweise, wenn der Schweißer Spannungs-Kennlinie für die Istwerte vorgesehen bei einer Schweißnaht zum Oberkopfschweißen übersind geht oder am Ende des Schweißvorganges eine Kraterurid daß dem Spannungsregler (10) und der Regel- bildung vermeiden will, so müssen beide Sollwertgeber einrichtung (17) ein gemeinsamer Sollwertgeber (25) 20 in entsprechender Weise verstellt werden. In der Praxis zur Einstellung eines gewünschten Arbeitspunktes kann beim Schweißen jedoch die Verstellung sowohl auf der Strom-Spannungs-Kennlinie vorgeschaltet der Spannung als auch des Stromes kaum zufriedenstellst, lend so durchgeführt werden, daß eine optimale Strom-

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekenn- Spannungskombination gewährleistet ist

zeichnet daß der Regeleinrichtung (17) ein Istwert- 25 In der DE-OS 23 21 357 ist eine Schweißvorrichtung

verstärker (18) vorgeschaltet ist in dessen Rückführ- beschrieben, deren Spannungsquelle eine einstellbare

kreis ein Kalibrierwiderstand (19) zur Einstellung Schweißspannung liefert Hierzu ist der Spannungsquel-

des Verstärkungsfaktors angeordnet ist Ie ein Verstärker vorgeschaltet dessen Kennlinie mitteis

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Regelgliedern bzw. Potentiometern einstellbar ist Dem gekennzeichnet daß dem Spannungsregler (10) ein 30 Verstä.kereingang wird über einen Tachogenerator ein Istwertverstärker (11) vorgeschaltet ist, in dessen Signal entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit des Rückführkreis ein Kalibrierwiderstand (12) zur Ein- Schweißdrahtes zugeführt In Abhängigkeit der eingestellung des Verstärkungsfaktors angeordnet ist stellten Verstärkerkennlinie entspricht die Schweißspannung dem Istwert der Vorschubgeschwindigkeit

35 Die Vorschubgeschwindigkeit kann ebenfalls eingestellt

werden, doch es erfolgt keine Regelung, geschweige denn eine schweißstromabhängige Regelung der Vor-

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Metall- Schubgeschwindigkeit. Die Kennlinie des Verstärkers

lichtbogenschweißen mit einem Spannungsregler für ei- kann zwar mittels der genannten Regelglieder einge-

ne Spannungsquelle, mit einem Vorschubgerät für einen 40 stellt werden, doch ist hierbei eine direkte Eichung in

Schweißdraht und mit einer schweißstroKiabhängigen Stromwerte oder Spainnungswerte nicht möglich. Hier-

Regeleinrichtung zur Einstellung der Vorschubge- durch ergeben sich in der Praxis nicht unwesentliche

schwindigkeit des Vorschubgeräts, wobei dem Span- Schwierigkeiten, zumal in der Tabelle für den jeweils

nungsregler bzw. der Regeleinrichtung jeweils ein Soll- verwendeten Schweißdraht das Werkstück und sonsti-

wertgeber zugeordnet ist und ferner der Istwert von 45 ge Schweißbedingungen in der Regel nur die Werte für

Schweißspannung bzw. Schweißstrom zugeführt wird. Spannung und Strom angegeben sind. Bei einer Anpas-

In der DE-OS18 04 943 ist eine Einrichtung zum elek- sung an geänderte Bedingungen muß der Schweißer die trischen Lichtbogenschweißen beschrieben, deren Schweißraupe beobachten und die Einstellung entspre-Spannungsregler mit einem Sollwertgeber versehen ist chend vornehmen, wobei Fehler mit der erforderlichen der eine auf Spannung geeichte Skala sowie einen Dreh- 50 Sicherheit nicht ausgeschlossen werden können. Durch knopf aufweist Dem Spannungsregler wird der Istwert diese Druckschrift ist jedoch bekannt auf welche Weise der Lichtbogenspannung zugeführt und am Ausgang sich Kennlinien einstellen lassen,
der Spannungsquelle bzw. der Stromversorgungsein- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung liegt die dem eingestellten Sollwert entspre- richtung der eingangs genannten Art mit einem gerinchende konstante Spannung. Der an einem Widerstand 55 gen Aufwand dahingehend weiterzubilden, daß einer- oder dergleichen abgegriffene Istwert des Schweißstro- seits die Einstellung einer optimalen Stromspannungsmes wird einer Regeleinrichtung zugeführt die als kombination in einfacher Weise erfolgen kann und zum Spannungsquelle ausgebildet ist und welcher der Vor- anderen eine Anpassung an veränderte Schweißbedinschubmotor für den Schweißdraht nachgeschaltet ist gungen zuverlässig vorgenommen werden kann.
Der Regeleinrichtung ist ein Sollwertgeber mit einer auf ω Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß Stromstärke geeichten Skala und mit einem Drehknopf im Spannungsreglers und in der Regeleinrichtung je zugeordnet Mittels der Regeleinrichtung kann zur Auf- zwei Kalibrierelemente zur Einstellung einer Stromrechterhaltung eines konstanten Schweißstromes die Spannungs-Kennlinie für die Istwerte vorhanden sind Vorschubgeschwindigkeit umgekehrt proportional zu und daß dem Spannungsregler und der Regeleinrichden Stromänderungen verändert werden. Mit der be- 65 tung ein gemeinsamer Sollwertgeber vorgeschaltet ist kannten Einrichtung soll die Geschwindigkeit des Vor- zur Einstellung eines gewünschten Arbeitspunktes auf schubgerätes automatisch so gesteuert werden, daß un- der Strom-Spannungs-Kennlinie,
abhängig von Änderungen in der Lichtbogenspannung, Die vorgeschlagene Schweißeinrichtung zeichnet sich