-
Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltungsanordnung zum
Lichtbogenschweißen von Komponenten an Werkstücke, wobei eine Komponente an
einem Werkstück mittels einer Schweißpistole angeordnet ist und nach
einem Schweißhub von dem Werkstück in einem Rückwärtshub durch
Zünden eines Vorstromlichtbogens abgehoben und bei einem Vorwärtshub
während des Brennens eines zwischengeschalteten Schweißlichtbogens auf
das Werkstück wieder aufgebracht wird, wobei eine Folgesteuerung die
Auslösemomente des Rückwärtshubes und des Vorwärtshubes als auch
des Schweißlichtbogens bestimmt und eine Überwachungsspannung von
dem Vorstromlichtbogen abgezweigt wird, der bei dem Schweißpunkt
gezündet wird.
-
Ein derartiger Schaltkreis ist aus der DE-OS 31 30 389 bekannt. In
diesem Schaltkreis wird ein Signal von der Überwachungsspannung, das
von dem Vorstromlichtbogen abgezapft wird, mit Hilfe eines
Spannungsunterscheiders abgezweigt, wenn die Überwachungsspannung über oder
unter bestimmte Spannungswerte steigt oder fällt. In diesen Fällen
bestehen ungünstige Verhältnisse in dem Schweißbereich für die
durchzuführende Schweißung, z. B. eine fettige Oberfläche, was durch eine höhere
Überwachungsspannung angezeigt wird, oder eine Spannungsbrücke in
dem Schweißbereich, der zu einem Absinken der Überwachungsspannung
führt. Wenn solche Abweichungen der Überwachungsspannung in dem
bekannten Schaltkreis ermittelt werden, kann der weitere Zyklus der
begonnenen Schweißoperation unterbrochen und ein Alarm ausgelöst
werden. Es findet kein weiterer Eingriff in den Schweißvorgang statt.
Wenn der Schweißvorgang vor seiner Vollendung abgeschaltet wird, dann
wird dies - höchstwahrscheinlich durch die Wirkung des
Vorstromlichtbogens - einen Schweißbereich erzeugen, der nicht mehr für
anschließendes perfektes Schweißen geeignet ist. Wenn die Schweißpistole vor der
Vollendung des Schweißvorganges aufgrund der Geschwindigkeit der
Folge der Schweißvorgänge nicht abgeschaltet werden kann, ergibt sich
ein mangelhaftes Schweißen, das aufgrund des Alarms dann
gekennzeichnet und beseitigt werden kann.
-
Zusätzlich ist es aus der DE-OS 16 15 517 in einer elektrischen
Steuerschaltungsanordnung zum Schweißen von Schweißbolzen bekannt, den
Schweißstrom zu messen und den letzteren verfrüht abzuschalten, wenn
dessen Stromintensität unter oder über einen bestimmten Bereich fällt.
-
Es ist ein Ziel der Erfindung, die Schweißverhältnisse auszugleichen, die
von Schweißbereich zu Schweißbereich variieren und eine perfekte
Schweißung selbst bei ungünstigen Verhältnissen zu erreichen.
-
Gemäß der Erfindung wird eine Steuerschaltungsanordnung zum
Lichtbogenschweißen von Komponenten an Werkstücke geschaffen, wobei eine
Komponente auf einem Werkstück mittels einer Schweißpistole
angeordnet ist und nach einem Schweißhub von dem Werkstück in einem
Rückwärtshub abgehoben wird durch Zünden eines Vorstromlichtbogens und
bei einem Vorwärtshub auf das Werkstück wieder aufgebracht wird
während ein dazwischengeschalteter Schweißlichtbogen brennt, wobei eine
Folgesteuerung die Auslösemomente des Rückwärts- und des
Vorwärtshubes als auch des Schweißbogens bestimmt und eine
Überwachungsspannung von dem Vorstromlichtbogen abgeleitet wird, der bei dem
Schweißpunkt gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
Überwachungsspannung durch Verwendung einer Hochfrequenz
Umschaltmodus-Netzteileinheit mittels eines Sollwertkomparators in eine
Korrekturspannung
umgewandelt wird und einer Steuerspannung überlagert wird
zum grundsätzlichen Steuern der hochfrequenzmodulierten
Umschaltmodus-Netzteileinheit, und daß die Umschaltmodus-Netzteileinheit in
Übereinstimmung mit der so korrigierten Steuerspannung ihren Ausgangsstrom
während der entsprechenden Schweißoperation auf den Widerstandswert
des Vorstrom-Lichtbogens einstellt, wobei dieser Widerstandswert von der
Überwachungsspannung festgelegt wird, welche die jeweiligen
Schweißbedingungen an dem Schweißpunkt darstellt.
-
Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß mit Hilfe der
Umschaltmodus-Netzteileinheit, die auf Hochfrequenz moduliert ist, einerseits eine
besonders schnelle Steuerung des Schweißstroms, der von der
Umschaltmodus-Netzteileinheit an den Schweißbereich abgegeben wird, möglich ist,
und andererseits mittels der Umschaltmodus-Netzteileinheit praktisch jede
Stromkurve unmittelbar an dessen Ausgang eingestellt werden kann,
indem dessen Modulationsverhältnis gesteuert wird. Auf diese Art wird
mittels der Korrekturspannung, die von der Überwachungsspannung
abgeleitet wird, die Umschaltmodus-Netzteileinheit unmittelbar nach dem
Messen der Überwachungsspannung proportional zu der Abweichung der
Überwachungsspannung von dem gewünschten Wert neu eingestellt, wobei
die Umschaltmodus-Netzteileinheit nach Messen der
Überwachungsspannung letztere selbst während des Vorhandenseins des Vorstromlichtbogens
neu einstellen kann, und vor allem kann die
Umschaltmodus-Netzteileinheit auch den Schweißlichtbogen in der benötigten Weise beeinflussen.
Wenn z. B. eine überhöhte Überwachungsspannung, z. B. eine
unerwünschte Fettschicht in dem Schweißbereich anzeigt, kann eine Zunahme
der Stromintensität des Vorstromlichtbogens während einer bestimmten
Zeit zugelassen werden, so daß das Fett in dem Schweißbereich durch
den erhöhten Vorstrom vollständig abgebrannt wird. Es ist auch möglich,
zusätzlich den Widerstand in dem Schweißbereich, der durch die
Fettschicht
erhöht ist, zu berücksichtigen, indem auch die Schweißung selbst
verstärkt wird. Überdies kann der Vorstrom über seine normale Dauer
hinaus verlängert oder verkürzt werden. Das gilt auch für den
Schweißstrom. Diese individuelle Berücksichtigung der Abweichung bei
Schweißverhältnissen von Schweißung zu Schweißung, ermöglicht es, durchgängig
gute Schweißresultate zu erreichen.
-
Die Steuerspannung, welche die Umschaltnetzteileinheit steuert, kann
vorzugsweise durch Vergleichen der Überwachungsspannung und des
Sollwertkomparators, der an einen programmierbaren Mikroprozessor über
einen Analog-/Digitalumwandler angeschlossen ist, variiert werden, wobei
die jeweilige Steuerspannung durch die Korrektur einer zugeordneten
Spannungskurve zur Steuerung der Umschaltnetzteileinheit in
Übereinstimmung mit der Ausgabespannung des Sollwertkomparators eingestellt
wird, welche die Korrekturspannung bildet und die Auslösemomente für
Rückwärtshub und Schweißlichtbogen in der Folgesteuerung korrigiert.
Der Mikroprozessor dient in diesem Fall gemäß einem
einprogrammierten Muster dazu, für jeden Ausgangsspannungswert des
Sollwertkomparators den zugehörigen Spannungswert der Steuerspannung und deren
Dauer zu bestimmen und ihn möglichst durch einen weiteren
Digital/Analogwandler an die Umschaltmodus-Netzteileinheit und die
Folgesteuerung abzugeben, so daß in der letzteren eine bestimmte
Stromkurvenform durch wiederholtes Wechseln des Modulationsverhältnisses
eingestellt wird.
-
Die Technik, Modus-Netzteilheiheiten zu schalten, ist bekannt. Die
Grundlagen für eine Hochkapazität-Umschaltmodus-Netzteileinheit, die zur
Verwendung bei der Erfindung geeignet ist, wurden auf der neunten
internationalen PCI'84 Konferenz beschrieben, die in Paris im Oktober
1984 abgehalten wurde und in den PCI OCTOBER 1984
PROCEEDINGS
(Intertec Communications Inc. USA) auf Seiten 1 bis 9
wiedergegeben sind. Die Umschaltmodus-Netzteileinheit, die im
erfindungsgemaßen Sinn verwendet wird, ist in der deutschen Patentanmeldung P
36 11 825.7 ""Umschaltmodus-Netzteileinheit zur Leistungsversorgung für
Anlagen, die hohe Ströme verbrauchen" beschrieben, die sich
insbesondere auf einen elektrischen Schweißapparat bezieht.
-
Da die mit hoher Frequenz modulierte Umschaltmodus-Netzteileinheit
eine besonders schnelle Steuerung des Schweißstroms ermöglicht, der von
dieser Umschaltmodus-Netzteileinheit angeliefert wird, kann man
vorteilhaft die Überwachungsspannung während des Vorhandenseins des
Vorstromlichtbogens und des Schweißlichtbogens messen, um ein Signal
von der Kurzschlußschaltungsanordnung des Schweißlichtbogens am Ende
des Vorwärtshubs abzuzweigen, um die Umschaltmodus-Netzteileinheit
abzuschalten. Das Abschalten des Schweißstroms, der gleichzeitig mit dem
Abschalten der Umschaltmodus-Netzteileinheit erfolgt, ist somit von der
Kurzschlußschaltungsanordnung des Schweißlichtbogens und daher von
dem Eintauchen des jeweiligen Schweißbolzens in die Schmelze des
Werkstücks abhängig.
-
Mit Hilfe der Umschaltmodus-Netzteileinheit ist es daher möglich, in
Übereinstimmung mit der Überwachungsspannung, den Ausgabestrom der
Umschaltmodus-Netzteileinheit bezüglich seiner Stromstärke, seiner Dauer
und auch bezüglich seiner aufsteigenden und abnehmenden Flanken
einzustellen, so daß die Ausgabestromkurve der
Umschaltmodus-Netzteileinheit auf den gemessenen Widerstandswert des Vorstromlichtbogens
eingestellt wird.
-
Die Einstellung der Ausgabestromkurve der Umschaltmodus-Netzteileinheit
kann in die Folgesteuerung integriert werden, so daß die Folgesteuerung
in die Umschaltmodus-Netzteileinheit übergeht in Übereinstimmung mit
der Überwachungsspannung, dem Auslösemoment des Schweißlichtbogens,
in einem Voraus- oder Verzögemngsbereich bezüglich des
Auslösemoments des Vorwärtshubes. Dadurch können außerordentlich kurze
Schweißzeiten eingestellt werden, wie z. B. bis zu einer Millisekunde,
wobei diese Schweißzeiten kürzer sind, als die Dauer des Vorwärtshubes
(Bewegung) der Schweißpistole. Selbstverständlich können auch
Schweißzeiten erreicht werden, die so lang wie oder länger als die Dauer des
Vorwärtshubes sind.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend im
größeren Detail mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
wobei:
-
Fig. 1 ein funktionales Blockdiagramm einer Steuerschaltungsanordnung
gemaß der Erfindung ist,
-
Fig. 2 die Folgesteuerung (Zählkette) zeigt, und
-
Fig. 3 und 4 Diagramme sind, die die chronologische Folge des
Schweißstroms, des Schweißbolzenhubs und der
Schweißspannung zeigen.
-
In Fig. 1 ist schematisch eine Schweißpistole 1 gezeigt. Von dem
vorderen Ende der Schweißpistole 1 ragen drei Stützbeine 2, die auf dem
Werkstück 3 ruhen. Zwischen den Stützbeinen 2 ist ein Bauteil 4
angeordnet, das an seinem vorderen Ende einen Schweißbolzen 5 hält. Das
Bauteil 4 kann in die Schweißpistole 1 mittels eines Magneten 6
zurückgezogen werden, der in bekannter Weise gegen die Wirkung einer Feder
(nicht dargestellt) wirkt. Durch Erregen des Magneten 6 wird das Bauteil
4, zusammen mit dem Schweißbolzen 5 bis 1,5 mm in die Schweißpistole
1 (Rückhub) zurückgezogen. Wenn der Magnet 6 entregt ist, wird das
Bauteil 4 zusammen mit dem Schweißbolzen 5 dann unter der Wirkung
der Feder wieder vorwärtsgedrückt (Vorwärtshub). Diese Vorgänge und
5die dazu benötigten Komponenten sind bekannt.
-
Im Handgriff 7 der Bolzenschweißpistole 1 verläuft eine Anzahl Drähte,
die für den normalen Betrieb der Bolzenschweißpistole 1 erforderlich
sind. Über die Drähte 10 und 11 fließt der Erregerstrom für den
Magneten 6. Von dem Handgriff 7 verläuft ein zusätzlicher Draht 13, der
nicht nur den Strom für den Vorstromlichtbogen, sondern auch den
Strom des Schweißlichtbogens leitet. Weiterhin ist das Werkstück 3 mit
einem Draht 14 verbunden, so daß ein Schaltkreis besteht, der den
Draht 13, das Bauteil 4, den Bolzen 5, das Werkstück 3 und den Draht
14 umfaßt. Die Drähte 10 und 11 sind mit einer Folgesteuerung 8
verbunden, die eine bekannte Zusammenbaueinheit umfaßt und in dieser
Form regelmäßig in Verbindung mit Bolzenschweißpistolen gebraucht
wird. Die Drähte 13 und 14 sind mit einer
Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 verbunden, die den Strom für den Vorstromlichtbogen und
den Schweißlichtbogen liefert. Die Folgesteuerung 8, die genauer unten
beschrieben wird, betätigt den Schalter 16 auf bekannte Art, wodurch
zum Zeitpunkt t2 der Erregerstromkreis für den Magnet 6 geschlossen
wird und zum Zeitpunkt t7 (Fig. 3) oder t6 (Fig. 4) geöffnet wird (siehe
auch Fig. 2).
-
Gemäß Fig. 2, 3 und 4 wird der Schalter 17 zu dem Zeitpunkt t1
geschlossen, welcher darauf über den Draht 18 die Steuerspannung für
den normalen Betrieb der Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 an deren
Steuereingabe 19 liefert, worauf letztere in die Schaltungsanordnung
eingesetzt ist und in Übereinstimmung mit der Stromstärke der
Steuerspannung,
die an dem Steuereingang 19 anliegt, einen bestimmten Strom
über die Drähte 13 und 14 an das Bauteil 4, den Bolzen 5 und das
Werkstück 3 liefert. Mit dieser Steuerung als Grundlage wird die
Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 für einen optimalen Schweißbetrieb in
5bezug auf normale Schweißverhältnisse eingestellt, insbesondere mit Bezug
auf den Vorstrom und den Schweißstrom. Aufgrund eines weiteren
auslösenden Impulses in der Folgesteuerung 8 wird Schalter 16 zum
Zeitpunkt t2 geschlossen, worauf der Magnet 6 erregt und zurückgezogen
wird. Auf diese Art wird das Bauteil 4 zusammen mit dem Bolzen 5
vom Werkstück 3 abgehoben, und auf diese Art wird der Kontakt
zwischen Schweißbolzen 5 und Werkstück 3 unterbrochen. Der
Vorstromlichtbogen wird daher gezogen, so daß der Strom, der dazu benötigt
wird, durch die Drähte 13 und 14 fließt.
-
Zum Zeitpunkt t4, der der Verzögerung (Wartezeit) folgt, die zum
Zeitpunkt t3 beginnt, wird der Schalter 20 geschlossen, wodurch über
Drähte 21 und 22 eine Überwachungsspannung U, die durch den
Vorstromlichtbogen bestimmt ist, an den Schweißbolzen 5 und das Werkstück
3 angelegt wird, um den Verstärker 23 zu dämpfen, dessen
Ausgabespannung ein Äquivalent für die Spannung des Vorstromlichtbogens ist. Diese
Spannung U wird über den Draht 24 an den Sollwertkomparator 25
angelegt, welcher eine Sollwertspannung V von einem Trennschalter 26
empfängt. Diese Spannung V ist wahlweise einstellbar entsprechend dem
Bolzentyp, der geschweißt werden soll (z. B. Aluminium oder Stahl). Der
Sollwertkomparator 25 liefert jetzt gemäß dem durch ihn erzeugten
Vergleich zwischen der tatsächlichen Spannung, die über den Draht 24
geliefert wird und der gewünschten Sollwertspannung V eine
Korrekturspannung über einem Draht 27, welche durch einen
Analog-/Digitalumwandler 28 in bekannter Weise in eine digitale Spannungskurve
umgewandelt wird, welche die analoge Korrekturspannung darstellt, die
über den Draht 27 geliefert wird. Die digitale Korrekturspannung, die
von dem Analog-/Digitalumwandler 28 abgegeben wird, liegt jetzt am
Mikroprozessor 30 an, der die angelieferte Korrekturspannung in eine
digitalisierte Spannungskurve umwandelt, weiche nach Umwandlung durch
den Digital-/Analogumwandler über einen Draht 35 an dem
Steuereingang 19 der Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 ankommt, an welcher
zusätzlich die Steuerspannung anliegt, die über den Draht 18 (s. o.)
angeliefert wird, welche somit die Spannungskurve überlagert, die von
dem Digital-/Analogumwandler 34 geliefert wird.
-
Der Mikroprozessor 30 wandelt daher entsprechend einem
einprogrammierten Muster die zugeführte Korrekturspannung in eine spezifische
zugeordnete Spannungskurve um, welche für die Korrektur der
Steuerspannung der Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 geeignet ist. Der
Mikroprozessor 30 wird somit in bekannter Weise für eine Umwandlung eines
digitalen Wertes in einen spezifischen zugeordneten anderen digitalen
Wert oder Kette von digitalen Werten verwendet, wobei die
Programmierbarkeit des Mikroprozessors 30 voll genutzt wird, da dieser darin
abgespeicherte Muster zuläßt, welchen jeweils digitale Werte zugeordnet
sind. Das Abspeichern des jeweiligen Musters kann bewirkt werden,
indem ein nichtlöschbares Speicherelement (ROM) angeschlossen wird.
-
Der Mikroprozessor 30 wird für die Abgabe einer digitalisierten
Spannungskurve an den Digital-/Analogumwandler 34 über einen Draht 40
betrieben, der von der Folgesteuerung 8 kommt. Folgesteuerung 8
erzeugt zum Zeitpunkt t5 ein Signal, welches über den Draht 40 an den
Mikroprozessor 30 abgegeben wird. Von der sicherstellenden Abgabe der
digitalisierten Spannungskurve produziert der Digital-/Analogumwandler 34
dann in der oben beschriebenen Weise eine analoge Spannungskurve,
welche der Steuerspannung an dem Steuereingang 19 der
Umschaltmodus-Netzteileinheit
15 überlagert wird und macht anschließend eine
Korrektur dieser Steuerspannung, so daß der Zustand des
Schweißbereichs, der von der Überwachungsspannung U ermittelt wurde, die von
den Drähten 21 und 22 abgezapft wurde, berücksichtigt wird, wie dies
5genauer an einem Betriebsbeispiel erklärt wird.
-
Wenn nun z. B. eine erhöhte Spannung über die Drähte 21 und 22 in
bezug zu der normalen Überwachungsspannung U des
Vorstromlichtbogens aufgrund einer unerwünschten Fettschicht auf dem Werkstück 3
gemessen wird, dann erzeugt der Sollwertkomparator 25 eine
diesbezügliche Korrekturspannung über den Draht 27, welche die Abweichung von
der gewünschten Spannung anzeigt. Dieser Korrekturwert erzeugt dann
die Korrektur der Steuerspannung am Eingang 19 der Umschaltmodus-
Netzteileinheit 15. Die Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 erzeugt somit
eine bestimmte Ausgabestromkurve, aufgrund eines entsprechenden
Anderns des Impulssollfaktors der Hochfrequenz, welche die
Umschaltmodus-Netzteileinheit abtastet, welche z.B. in dem Vorstrom von t5 und
auch in dem Schweißstrom von t6 eine Intensivierung dieser Ströme
erzeugt, durch welche die erwähnte Fettschicht vollständig abgebrannt
wird und der Schweißstrom somit an einen sauberen Schweißbereich
angelegt wird. Als Folge des vorher erwähnten Impulses über den Draht
40 wird die Spannungskurve über den Draht 35 in der Zeitdauer t5 bis
t6 (siehe Fig. 3 und 4) erzeugt. Die Umschaltmodus-Netzteileinheit 15
wird mit der korrigierten Steuerspannung von dem Zeitpunkt t5 an
geliefert. Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, erzeugt die korrigierte
Steuerspannung eine Intensivierung des Vorstroms, wie durch den schattierten
Bereich zwischen t5 und t6 dargestellt ist und somit ein Wegbrennen der
Fettschicht.
-
Zum Zeitpunkt t6 wird ein Signal von der Folgesteuerung 8 an den
Mikroprozessor 30 über den Draht 41 abgegeben, welcher den letzteren
veranlaßt, die Korrektur der Steuerspannung, welche von ihm
durchgeführt wird, auf den Schweißlichtbogen zu erstrecken, da zu diesem
5Zeitpunkt eine intensivierte Steuerspannung der
Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 über den Draht 18 von der Folgesteuerung 8 zugeführt wird,
welche die Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 von Vorstrom auf den
Schweißstrom umschaltet. Wäre vorher eine Fettschicht wie oben
beschrieben auf dem Werkstück 3 entdeckt worden, würde eine Korrektur
der Steuerspannung durch den Mikroprozessor auf die oben beschriebene
Weise durchgeführt werden, welche zu einem leicht intensivierten
Schweißstrom führen würde (siehe den schattierten Bereich in Fig. 3 und
4 nach dem Zeitpunkt t6).
-
Zum Zeitpunkt t7 erfolgt die Entregung des Magneten 6 der
Schweißpistole 1 durch das Öffnen des Schalters 16 als Folge eines
diesbezüglichen Impuls es von der Folgesteuerung 8, so daß der Bolzen
5 zu dem Werkstück 3 bewegt wird und schließlich damit in Kontakt
kommt, wo er, wie allgemein bekannt, eine geschmolzene Masse antrifft
und somit an das Werkstück 3 geschweißt wird. Nachdem der Bolzen
zum Zeitpunkt t8 in Kontakt mit dem Werkstück 3 gekommen ist, wird
ein Kurzschluß zwischen dem Bolzen 5 und dem Werkstück 3 erzeugt,
welcher einen Zusammenbruch der Bogenspannung zur Folge hat (siehe
die abnehmende Kurve der Bogenspannung nach dem Zeitpunkt t8 in
Fig. 3 und 4). Dieser Zusammenbruch der Bogenspannung wird als
Spannungssprung über Drähte 21 und 22 Pufferverstärker 23 und Draht 36 an
das Unterscheidungselement 37 signalisiert, welches ein Stoppsignal aus
diesem Spannungssprung erzeugt, welches über den Draht 39 an den
Steuereingang 19 der Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 abgegeben wird,
welche aufgrund eines diesbezüglichen Potentials dieses Signals abschaltet
und somit den Schweißvorgang beendet.
-
Der Mikroprozessor 30 ist weiterhin mit der Folgesteuerung 8 über einen
Draht 42 verbunden, um einen Wechsel der Zeitfolge in der
Folgesteuerung 8 zu erzeugen. Die Folgesteuerung 8 umfaßt eine Zählkette Z (Fig.
2) mit einer Serie von Stufen, deren Aktivierung die Freigabe von
Signalen an den Zeitpunkten t1 bis t8 veranlaßt. Die Zählkette wird
durch den Multivibrator M, der an dem Kopf der Schaltungsanordnung
eingesetzt ist, weitergestellt. Dies betrifft daher eine übliche
Steuereinrichtung für eine Folgesteuerung. Der Multivibrator M hat einen
Steuereingang 43 (Fig. 2), welcher ein Potential von dem Mikroprozessor 30
über den Draht 42 empfängt. Entsprechend der Höhe des Potentials
kann der Multivibrator M entweder gestoppt oder in eine höhere
Frequenzposition geschaltet werden, in welcher er dann jeweils die damit
verbundene Zählkette Z weiterstellt. Auf diese Art ist es möglich, z. B.
erforderlichenfalls die Zeitdauer zwischen t5 und t6 zu verlängern, so
daß ein entsprechendes Potential von dem Mikroprozessor 30 über den
Draht 42 an den Multivibrator M abgegeben wird. Dasselbe gilt auch
beispielsweise für die Zeitdauer zwischen t6 und t7.
-
An Hand von Fig. 3 und 4, werden zwei unterschiedliche
Betriebsbeispiele beschrieben. In diesen beiden Figuren sind in drei überlagernden
Diagrammen die Zeitfolge in der horizontalen Achse und der
Bogenstrom in der vertikalen Achse, die Bewegung des Schweißbolzens und die
Bogenspannung dargestellt. Der jeweilige Betriebszyklus startet zum
Zeitpunkt t1, zu welchem beim Schließen des Schalters 17 (Fig. 1) die
Umschaltemodus-Netzteileinheit 15 und somit der Vorstrom über den
Schweißbolzen 5 angeschaltet wird, der auf dem Werkstück 3 ruht. Zum
Zeitpunkt t2 wird durch Schließen des Schalters 16 der Magnet 6 erregt,
und der Schweißbolzen 5 beginnt sich von dem Werkstück 3 abzuheben,
wodurch in der oben beschriebenen Art der Vorstromlichtbogen gezogen
und auf diese Weise eine entsprechende Bogenspannung erzeugt wird.
Zum Zeitpunkt t3 hat der Schweißbolzen 5 dann seine hintere
Endposition erreicht. Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 ist eine Verzögerung
vorhanden, um den Vorstromlichtbogen zu stabilisieren. Während der
Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 findet, wie oben
beschrieben, die Auswertung der Überwachungsspannung statt, die über die
Drähte 21 und 22 abgezapft wird. Angenommen, daß als Folge der
gemessenen Überwachungsspannung eine Korrektur der Steuerspannung
am Eingang 19 der Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 erforderlich ist,
werden zwei unterschiedliche Überwachungsspannungen in zwei
Betriebsbeispielen gemessen, welche zwei jeweils unterschiedliche Korrekturen zur
Folge haben, was im einzelnen mit Hilfe der Fig. 3 und 4 nachfolgend
beschrieben wird.
-
Gemäß Fig. 3 wird der Vorstromlichtbogen von einem intensivierten
Strom von dem Zeitpunkt t5 an aufrecht erhalten, wie dies durch den
schattierten Bereich zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 dargestellt ist.
Dieser wird in dem Diagramm durch eine Zunahme der Bogenspannung
ausgedrückt, in dem die Bogenspannung dargestellt wird. Zum Zeitpunkt
t6 wird der Schweißlichtbogen in der oben beschriebenen Weise
angeschaltet, so daß für den Vorstromlichtbogen eine Korrektur des
Stromwerts des Schweißlichtbogens durchgeführt wird, nämlich mit Wirkung
einer Schweißstromintensität, wie durch den schattierten Bereich
symbolisiert ist. Dieser intensivierte Schweißstrom herrscht bis zum Zeitpunkt
t8 vor, welcher in dem Diagramm der Bogenspannung durch eine
entsprechend angehobene Kurve gezeigt ist. Vorher wurde zum Zeitpunkt t7
Magnet 6 entregt, worauf der Schwelßbolzen 5 auf das Werkstück 3
zubewegt wird und an dem letzteren zum Zeitpunkt t8 ankommt. Der
Schweißlichtbogen wird auf diese Art kurzgeschlossen, so daß dessen
Spannung plötzlich auf den Wert 0 abfällt. Als Folge dieses
Spannungssprungs wird die Umschaltmodus-Netzteileinheit 15 in der oben
beschriebenen Weise abgeschaltet, so daß daraus resultiert, daß der Strom
schnell nach dem Zeitpunkt t8 abfällt.
-
Das Beispiel gemäß Fig. 4 betrifft im wesentlichen dieselben Folgen und
ähnliche Korrekturen, nur wird der Anschaltzeitpunkt des
Schweißlichtbogens, verglichen mit dem Beispiel nach Fig. 3, auf einen späteren
Zeitpunkt verlegt. Beim Beispiel gemäß Fig. 4 findet die Entregung des
Magneten 6 zum Zeitpunkt t6 statt, zu welchem jedoch der
Vorstromlichtbogen noch brennt. Das Einschalten des Schweißstromlichtbogens
findet dann gemaß Fig. 4 an dem Zeitpunkt t7 statt, welcher nach der
Entregung des Magneten 6 liegt (Zeitpunkt t6). Das Abschalten des
Schweißstromlichtbogens findet wie in dem Betriebsbeispiel gemaß Fig. 3
dann statt, wenn der Schweißbolzen 5 in Anlage gegen das Werkstück 3
zum Zeitpunkt t8 kommt.
-
Aus dem Vergleich der Fig. 3 und 4 kann gesehen werden, daß infolge
der Stärke der Steuerschaltung, die mit Hilfe der Fig. 1 und 2
beschrieben ist, das Auslösemoment für das Einschalten des Schweißlichtbogens
in einem relativ großen Bereich liegen kann, nämiich in einem Bereich,
der das Vorsetzen dieses Auslösemoments und die Verzögerung bezüglich
der Entregung des Magneten 6 (Auslösemoment für den Vorwärtshub)
erlaubt. Die Steuerschaltung erlaubt es somit, den Schwelßlichtbogen über
eine Zeitdauer angeschaltet zu haben, welche kürzer, so lang wie oder
länger als die Zeit ist, welche der SchweiBbolzen braucht, um sich auf
das Werkstück 3 herabzubewegen (Zeitdauer t7 bis t8 in Fig. 3,
Zeitdauer t6 bis t8 in Fig. 4).
-
Die obige Erläuterung der Steuerschaltungsanordnung gemäß Fig. 1
beruht auf der Messung der Überwachungsspannung über die Drähte 21
und 22, welche durch die Spannung des Vorstromlichtbogens gegeben
wurde. Es ist auch möglich, die Stromintensität (Stromstärke) des
Vorstromlichtbogens als Kriterium für den Zustand des Schweißbereiches zu
benutzen.
-
Eine geeignete Schaltungsanordnung ist in Fig. 1 in punktierten Linien
gezeichnet. In die Linie 14 ist ein Meßwiderstand 44 eingezeichnet, bei
welchem eine Spannung abfällt, wenn der Vorstromlichtbogen geschlossen
ist, was über die Leiter 45 und 22 gemessen wird. Der Schalter 20 ist
zu diesem Zweck am Schaltpunkt 46 am Ende der Linie 45 angeordnet.
Da in dem Fall eines Meßwiderstands 44 ein extrem niedriger
Widerstand erforderlich ist, um Verluste zu vermeiden, wird aus dieser
Messung eine entsprechend kleine Spannung erhalten, die anpassende
Abänderungen der weiteren Komponenten des Schaltkreises, insbesondere
des Pufferverstärkers 23 erforderlich macht.