DE3615011A1 - Vorrichtung zum elektrischen lichtbogenschweissen mit magnetisch bewegtem lichtbogen - Google Patents
Vorrichtung zum elektrischen lichtbogenschweissen mit magnetisch bewegtem lichtbogenInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/08—Arrangements or circuits for magnetic control of the arc
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen
Lichtbogenschweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen
zweier anschmelzender Werkstücke, vorzugsweise
Rohrenden, Ringen oder dergleichen, an einer
geschlossenen Nahtbahn mit einem ein Magnetfeld längs
der Nahtbahn erzeugenden Magnetsystem. Derartige
Vorrichtungen sind dem Fachmann in vielen
verschiedenartigen Ausführungsformen bekannt,
beispielsweise durch die DE-OS 30 18 199.
Bei derartigen Vorrichtungen weist das Magnetsystem eine
die Werkstücke beziehungsweise die Nahtbahn zwischen den
fest eingespannten Werkstücken auf ihrem gesamten Umfang
umgebende Polfläche auf, durch die ein durch den
Schweißspalt hindurchtretendes Feld austritt
beziehungsweise erzeugt wird, das eine radial zur
Richtung der Lichtbogenachse verlaufende Komponente hat.
Die Polfläche wird beispielsweise, wie bei der
vorgenannten Druckschrift, gebildet durch meherere, mit
ihren Polschuhen ungefähr radial zur Nahtbahn
angeordneten Magneten, so daß die Polflächen der
einzelnen Polschuhe zusammen in bekannter Weise die die
Nahtbahn beziehungsweise Werkstücke umschließende,
zylindrische und mit ihrem Öffnungsquerschnitt eine
geschlossene Kurve bildende Polfläche ergeben.
Entscheidend für die Güte der Schweißverbindung ist, daß
eine möglichst gleichmäßige Erwärmung und
Materialverteilung am ganzen Umfang der Schweißnahtbahn
erreicht wird, wenn am Ende des Schweißvorganges die
beiden zu verbindenden Werkstücke in bekannter Weise
gegeneinander gestaucht werden, um die Gefahr einer
Fehlverbindung zu vermeiden. Durch verschiedene
Einflüsse wird bei den bekannten Maschinen der eingangs
genannten Art eine solche gleichmäßige Wärme- und
Materialverteilung verhindert, wie zum Beispiel durch
unterschiedliche Wärmeableitung durch die Bauteile
selbst, oder durch die Spanneinrichtung, durch
Bauteilmaterial, Wandstärke usw. Außerdem wird bei
vertikaler Nahtbahn- beziehungsweise Schweißebene der
Lichtbogenlauf ungünstig beeinflußt durch die Bewegung
der Schmelze infolge der Gravitation. In der Steignaht
bewegt sich die Schmelze entgegen der Laufrichtung des
Lichtbogens und bremst dessen Bewegung, in der Fallnaht
hingegen bewegt sie sich in Lichtbogenlaufrichtung. Eine
weitere Störung des Lichtbogenlaufs und damit
Verungleichmäßigung des Schweißergebnisses kommt auch
durch ungleichmäßige, vom Schweißstrom herrührende
magnetische Streufelder.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zu schaffen, durch die eine weitgehende
Verminderung der vorgenannten Schwierigkeiten und eine
gleichmäßigere Erwärmung der verschiedenen Bereiche des
Schweißquerschnitts erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art das
Magnetfeld entlang des Umfangs der Nahtbahn an räumlich
verschiedenen Stellen oder Bereichen dieses Umfangs zu
einem bestimmten Zeitpunkt unterschiedlich stark ist.
Dadurch kann erreicht werden, daß der Lichtbogen in
verschiedenen Umfangsbereichen verschieden stark
angetrieben wird, so daß durch eine so erzeugte
gleichmäßige Verweildauer des Lichtbogens in allen
Umfangsbereichen eine gleichmäßige Erwärmung weitgehend
erreicht werden kann. Die Erfindung besteht also bei
einer solchen Vorrichtung in der Anwendung eines zwar -
zumindest während eines bestimmten Zeitabschnittes -
zeitlich konstanten, aber örtlich unterschiedlichen
Magnetfeldes. Es wird im Gegensatz zum Stand der Technik
bewußt ein je nach Bedarf inhomogenes Feld angestrebt.
Bei der Erfindung empfiehlt es sich, daß das Magnetfeld
in verschiedenen räumlichen Umfangsbereichen in seiner
Stärke unterschiedlich, d.h. unabhängig von der
Einstellung im Nachbarbereich, veränderbar ist,
insbesondere auch zeitlich veränderbar ist, so daß in
den einzelnen Umfangsbereichen von Zeit zu Zeit jeweils
gewünschte Feldstärken einstellbar sind, durch welche
während eines bestimmten Zeitabschnitts beim
Schweißvorgang jeweils eine gewünschte
Lichtbogengeschwindigkeit erzeugt werden kann.
Die jeweils in einem Umfangsbereich zweckmäßigerweise
einzustellende Feldstärke hängt natürlich ab von dem
jeweils zu verarbeitenden Werkstück (Bauteilform,
Wandstärke bzw. Umriß und Querschnittsfläche) und kann
durch Versuch bei einer gegebenen Vorrichtung für jede
zu verarbeitende Werkstückart ermittelt werden. Im
Bereich einer Steignaht empfiehlt es sich, das Feld
gegenüber dem im Bereich der Fallnaht etwas zu
verstärken, um den Lichtbogenlauf bei der
Aufwärtsbewegung zu unterstützen. Bei Bereichen mit
breiter werdenden Wandflächen des Werkstücks wird man,
um den Lichtbogen dort etwas zu verlangsamen und etwas
länger verweilen zu lassen, das Feld dort hingegen
grundsätzlich, zumindest zeitweilig, etwas schwächer
ausbilden.
Die Einstellung, beziehungsweise Änderung der Feldstärke
eines Magneten läßt sich bekanntlich sowohl auf
mechanische Weise (Veränderung der Abstände
beziehungsweise Luftspalte) als auch auf elektrische
Weise (Veränderung der Erregung des Magneten, am
einfachsten durch Einstellung des Stroms in der
Erregerwicklung) erreichen. Im Rahmen der Erfindung
besteht daher die Möglichkeit, daß der Abstand zwischen
der Polfläche des Magnetsystems und dem Werkstück in
räumlich verschiedenen Umfangsbereichen unterschiedlich
ist, insbesondere unterschiedlich einstellbar ist,
beispielsweise durch Änderung des Abstands eines einen
Teil der Polfläche bildenden Polschuhes eines
Einzelmagneten.
Im Rahmen der Erfindung wird also im allgemeinen die
Lage des Werkstückquerschnitts nicht unbedingt
symmetrisch beziehungsweise konzentrisch zu dem
Mittelpunkt des Magnetsystems beziehungsweise des das
Werkstück umschließenden Öffnungsquerschnitts der
Polfläche sein. Das Werkstück kann vielmehr im
einfachsten Fall mit seinem Schweißquerschnitt
beispielsweise innerhalb dieser Polflächenöffnung
relativ zu dieser verschoben werden, um einen
gewünschten Lichtbogenlauf zu erreichen. Bei einem
kreisförmigen Rohrquerschnitt mit ungefähr gleichmäßiger
Wandstärke über den ganzen Umfang kann sich zum Beispiel
eine leichte Verschiebung beziehungsweise Annäherung des
Werkstückquerschnittes auf der Seite der Steignaht in
Richtung zu der Polfläche hin empfehlen.
Eine mögliche Ausführungsform dieser erfindungsgemäßen
Einstellung unterschiedlicher Feldstärke in
verschiedenen Umfangsbereichen läßt sich bereits dadurch
erreichen, daß die Spanneinrichtung für die Werkstücke
und das Magnetsystem der Vorrichtung relativ zueinander
in der Schweißebene verschiebbar und in einer dann
erreichten, gewünschten Lage relativ zueinander
feststellbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Polfläche gebildet
ist durch die Polschuhflächen von mehreren, ungefähr
radial zum Mittelpunkt des Magnetsystems beziehungsweise
zum Mittelpunkt des von der Polfläche umschlossenen
Schweißquerschnitts angeordneten Einzelmagneten, von
denen mindestens einer in einer Führungseinrichtung in
radialer Richtung bewegbar und feststellbar gelagert
ist. Hierdurch kann der Abstand der die zu
verschweißenden Werkstücke im Bereich der Nahtbahn
umgebenden Polfläche, zum Beispiel durch Wegbewegen
eines Einzelmagneten von der Schweißstelle in diesem
seinem Polschuh entsprechenden Umfangsbereich vergrößert
und damit das in diesem Bereich bestehende Feld etwas
geschwächt werden, wodurch der Lichtbogenlauf in diesem
Bereich etwas verlangsamt wird.
Die Art der Feldstärkeeinstellung ist vor allem von der
Art des Spulensystems, weiterhin dann vom Bauteil
abhängig.
In bevorzugter Ausführungsform ist hierbei die
Erregerwicklung mindestens eines von mehreren, mit ihren
Polschuhen die Polflächen bildenden, radial um die
Nahtbahn herum angeordneten Einzelmagneten, die also aus
einem ferromagnetischen Kern mit einer darauf
gewickelten Erregerspule bestehen, an eine Einrichtung
zur Regelung des Stroms in der Wicklung geschaltet ist.
In dieser Ausführungsform sieht die Erfindung also eine
unterschiedliche Erregung der einzelnen Magnete des
Magnetsystems vor, die mit ihren Polschuhen gemeinsam
die Polfläche bilden. Besonders vorteilhaft ist die
Kombination beider Möglichkeiten, die
Feldstärkeeinstellung sowohl auf mechanischem, wie auch
auf elektrischem Wege.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und
schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Anordnung mit einem aus vier
Einzelmagneten bestehenden Magnetsystem
mit Draufsicht auf den Querschnitt eines
zu verschweißenden Werkstücks und
Fig. 2 einen zeitlichen Stromverlauf in den
Erregerwicklungen der Magnete.
Bei der dargestellten Schweißvorrichtung besteht das
Magnetsystem aus vier Einzelmagneten (1, 2, 3, 4), die in
bekannter Weise jeweils aus einem Kern aus
ferromagnetischem Material bestehen, eine
(zweckmäßigerweise bei allen Magneten gleich
ausgebildete) Erregerwicklung (5) aufgebracht ist und
mit ihren Polschuhen gemeinsam die Polfläche (6) bilden.
Die Polfläche (6) ist hier im wesentlichen kreisförmig
ausgebildet, nachdem auch das zu verschweißende
Werkstück (7), hier ein Rohrstück, einen kreisförmigen
Außenquerschnitt aufweist.
Jeder der Magnete (1, 2, 3,) ist hier jeweils in einer
Führungseinrichtung (8) gelagert und in radialer
Richtung gemäß Pfeil (9) bewegbar geführt und mit seinem
Polschuh in einem gewünschten Abstand vom Werkstück (7)
einstellbar und fixierbar. Hierdurch kann also der
ursprüngliche, hier dargestellte Kreisquerschnitt der
Polfläche (6) in der oben bereits erwähnten Weise zwecks
Feldänderung im Bereich des verstellten Polschuhes
beziehungsweise Magneten verändert werden.
Zusätzlich zu der mechanischen Veränderung der
Feldstärke kann diese auch geändert werden durch Ändern
des Erregerstroms in den Erregerwicklungen (5). Hierzu
sind diese an eine Stromstelleinrichtung (10), hier in
Form eines Stellwiderstandes, angeschaltet, über die der
Strom geliefert wird.
Die räumlich unterschiedliche Einstellung der Feldstärke
in verschiedenen Bereichen des Nahtumfangs kann auf
mechanische und elektrische Art einzeln für sich, oder
auch in Kombination beider Arten erfolgen. Das
dargestellte Beispiel zeigt eine rein elektrische
Einstellung der Feldstärke. Die Polung der Magnete und
der Richtung des Schweißstroms sind bei diesem Beispiel
so gewählt, daß der Lichtbogen gemäß Pfeil (11) umläuft.
Das Werkstück (7), das mit einem anderen des gleichen
Querschnitts zu verschweißen ist, hat hier
beispielsweise im unteren Bereich eine vergrößerte
Wandstärke. Um dort den Lichtbogen zwecks ausreichender
Erwärmung etwas länger verweilen, also etwas langsamer
laufen zu lassen, wird gemäß Figur 2) zunächst während
eines ersten Zeitabschnittes (t < t 1) der
Erregerstrom (I) des Magneten (1) etwas schwächer als
bei den anderen Magneten eingestellt. Nach Ablauf der
Zeit (t 1), nach der sich die Erwärmung einigermaßen
gleichmäßig ausgebreitet hat, wird dann der Erregerstrom
der Magnete abgesenkt (t < t 1) während er bei den
Magneten (1) und (2) noch auf einem etwas höheren Wert
gehalten wird, zumal es sich im Bereich der Steignaht
empfiehlt den Lichtbogen entgegen der ablaufenden
Schmelze etwas stärker anzutreiben.
Claims (6)
1. Vorrichtung zum elektrischen Lichtbogenschweißen mit
magnetisch bewegtem Lichtbogen zweier anschmelzender
Werkstücke, vorzugsweise Rohrenden, Ringe oder
dergleichen, an einer geschlossenen Nahtbahn mit einem
ein Magnetfeld längs der Nahtbahn erzeugenden
Magnetsystem, dadurch gekennzeichnet, daß
das Magnetfeld entlang des Umfangs der Nahtbahn in
räumlich verschiedenen Umfangsbereichen unterschiedlich
stark ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Magnetfeld in
verschiedenen Umfangsbereichen in seiner Stärke
unterschiedlich veränderbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen
der Polfläche (6) des Magnetsystems (1, 2, 3, 4) und dem
Werkstück (7) in verschiedenen Umfangsbereichen
unterschiedlich ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Polfläche (6) gebildet ist durch die Polschuhflächen von
mehreren, ungefähr radial angeordneten Einzelmagneten
(1, 2, 3, 4), von denen mindestens einer in einer
Führungseinrichtung (8) in radialer Richtung bewegbar
und feststellbar gelagert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
magnetische Erregung, insbesondere der Erregerstrom, für
verschiedene Umfangsbereiche des Magnetsystems (1, 2, 3, 4)
auf unterschiedliche Werte einstellbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erregerwicklung (5) mindestens eines von mehreren, mit
ihren Polschuhen die Polflächen bildenden, radial
angeordneten Einzelmagneten (1, 2, 3, 4) an eine
Einrichtung (10) zum Einstellen des Stroms in der
Wicklung geschaltet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863615011 DE3615011A1 (de) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | Vorrichtung zum elektrischen lichtbogenschweissen mit magnetisch bewegtem lichtbogen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863615011 DE3615011A1 (de) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | Vorrichtung zum elektrischen lichtbogenschweissen mit magnetisch bewegtem lichtbogen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3615011A1 true DE3615011A1 (de) | 1987-11-05 |
Family
ID=6300099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863615011 Ceased DE3615011A1 (de) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | Vorrichtung zum elektrischen lichtbogenschweissen mit magnetisch bewegtem lichtbogen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3615011A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202008005534U1 (de) | 2008-04-21 | 2009-09-17 | Kuka Systems Gmbh | Schweißeinrichtung |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2321070B2 (de) * | 1973-04-26 | 1975-08-28 | Keller & Knappich Augsburg, Zweigniederlassung Der Industrie-Werke Karlsruhe Augsburg Ag, 8900 Augsburg | Vorrichtung zum Verbindungsschweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen |
DE3018199A1 (de) * | 1980-05-13 | 1981-11-19 | Industrie-Werke Karlsruhe Augsburg AG Zweigniederlassung Keller & Knappich Augsburg, 8900 Augsburg | Vorrichtung zum elektrischen lichtbogenschweissen |
-
1986
- 1986-05-02 DE DE19863615011 patent/DE3615011A1/de not_active Ceased
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2321070B2 (de) * | 1973-04-26 | 1975-08-28 | Keller & Knappich Augsburg, Zweigniederlassung Der Industrie-Werke Karlsruhe Augsburg Ag, 8900 Augsburg | Vorrichtung zum Verbindungsschweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen |
DE3018199A1 (de) * | 1980-05-13 | 1981-11-19 | Industrie-Werke Karlsruhe Augsburg AG Zweigniederlassung Keller & Knappich Augsburg, 8900 Augsburg | Vorrichtung zum elektrischen lichtbogenschweissen |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE202008005534U1 (de) | 2008-04-21 | 2009-09-17 | Kuka Systems Gmbh | Schweißeinrichtung |
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