DE4011647A1 - Verfahren zur regelung des schweissstromes in abhaengigkeit von der schweissgeschwindigkeit bei lichtbogenschweisseinrichtungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Regelung des Schweißstromes in Abhängigkeit von der Schweißgeschwindigkeit bei Gleichstrom- Lichtbogenschweißeinrichtungen zur kontinuierlichen Längsnahtverschweißung zum Rohr geformter Metallbänder.

Bekannt ist bereits eine Schaltungsanordnung (DE-OS 19 00 856), bei welcher die Elektroden der Schweißeinrichtung aus einer Spannungsquelle über einen Transformator, ein den Schweißstrom einstellendes Stellglied und einen geschwindigkeitsabhängigen Tachogenerator beeinflußt werden. Dabei sind Mittel zur Regelung der Höhe des Schweißstromes in Abhängigkeit von der Speisespannung, den Elektrodenabstand und von Temperaturschwankungen vorgesehen. Bei einer solchen Regelschaltung für die Gleichstromschweißung wird der Schweißstrom-Istwert ständig gemessen und mittels einer Störgrößenaufschaltung bei schon geringsten Schwankungen das Stellglied beeinflußt, so daß die Schweißstromstärke den jeweils gegebenen Anforderungen entspricht. Die Regelung kann kurzfristig vorgenommen werden, so daß sich Schwankungen der Speisespannung, des Elektrodenabstandes oder auch Temperaturveränderungen bezüglich des Schweißstromes nicht bemerkbar machen, sondern die Schweißstromstärke immer den Wert erhält, welcher zur Durchschweißung der Schweißnaht jeweils erforderlich ist.

Schwierigkeiten ergeben sich jedoch dann, wenn erhöhte Fertigungsgeschwindigkeiten verlangt werden und unterschiedliche Metalle bzw. Bandstärken zum Einsatz kommen. Dann ist nicht mehr gewährleistet, daß mit der bisherigen Regelung einwandfreie Schweißnähte hergestellt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schweißstromregelung in Abhängigkeit von der Fertigungsgeschwindigkeit herbeizuführen, die ein problemloses Schweißen beliebiger Metalle und Metallbänder unterschiedlicher Banddicken gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß zu einem einstellbaren Festspannungswert ein geschwindigkeitsabhängiger Spannungswert addiert wird. Die Einstellung eines Festspannungswertes, etwa in Abhängigkeit von der gewählten Banddicke, bewirkt eine Nullpunktverschiebung im Strom-Geschwindigkeitsdiagramm, während die Addition des geschwindigkeitabhängigen Spannungswertes zu der im jeweiligen Nullpunkt beginnenden Schweißstromkennlinie führt. Diese Maßnahme ermöglicht die Wahl beliebiger Stromwerte in Abhängigkeit von der Schweißgeschwindigkeit, die Anpassung an beliebige Schweißbedingungen ist möglich.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung hat sich eine Schaltungsanordnung als zweckmäßig erwiesen, bei der die Schweißelektroden aus einer Spannungsquelle über einen Transformator, ein den Schweißstrom einstellendes Stellglied sowie Gleichrichterelemente gespeist werden sowie das Stellglied von einem geschwindigkeitsabhängigen Tachogenerator beeinflußt wird, der einem Regler zugeschaltet ist. Wesentlich hierbei ist, daß in Weiterführung der Erfindung in Reihe mit dem Tachogenerator eine einstellbare Festspannungsquelle geschaltet ist. Der Tachogenerator liefert dabei die geschwindigkeitsabhängige Spannung von z. B. 0-20 V, wahrend die einstellbare Festspannungsquelle, etwa ein beliebiger Stufenschalter einen Basis-Spannungswert von 0-10 V zur Verfügung stellt.

Die in einer entsprechenden Schaltung addierten Spannungswerte werden dann dem einen Eingang eines Schweißstromreglers zugeführt, während am anderen Eingang vom Stromwandler herkommend der Schweißstrom-Istwert eingegeben wird. Ein Soll-Istwert-Vergleich im Schweißstromregler führt dann am Ausgang zum benötigten Schweißstrom.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit ist in Durchführung der Erfindung die, daß die Schweißelektroden aus einer Spannungsquelle über einen Transformator, ein den Schweißstrom einstellendes Stellglied sowie Gleichrichterelemente gespeist werden, wobei das Stellglied von einem schweißgeschwindigkeitsabhängigen Tachogenerator beeinflußt wird, der einem Regler zugeschaltet ist. Hierbei sind in Durchführung der Erfindung der Tachogenerator und eine Festspannungsquelle mit ihren Ausgängen getrennt mit den Eingängen eines Summierverstärkers verbunden, dessen Ausgang auf einen Eingang des Schweißstromreglers einwirkt, während ein weiterer Eingang dieses Reglers mit dem Gleichstromwandler verbunden ist. Bei dieser Anordnung ist eine unmittelbare gegenseitige Beeinflussung bei der Addition der beiden Spannungswerte ausgeschlossen, es sind klare elektrische Verhältnisse geschaffen. Die Ausgangsspannung des Summierverstärkers wird dann, wie oben bereits erwähnt, auch hier dem einen Eingang eines Schweißstromreglers zugeführt, während der andere Eingang dieses Reglers vom Stromwandler her mit dem Schweißstrom-Istwert gespeist wird.

Eine weitere Verbesserung der Schweißstromregelung ist noch dadurch gesichert, daß zwischen dem Ausgang des Tachogenerators und dem Eingang des Summierverstärkers ein Spannungsteiler vorgesehen ist. Mit dessen Hilfe ist die Neigung der Schweißstromkennlinie einstellbar.

Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, ist mit 1 die Speisespannungsquelle bzeichnet, bei welcher es sich beispielsweise um das 50 Hz-Wechselstromnetz handeln kann. An die Spannungsquelle 1 ist der Transformator 2 angeschlossen, der sekundärseitig mit dem Thyristor 3 verbunden ist. Zwischen den mit (+) und (-) bezeichneten Elektroden 4 der Schweißeinrichtung und dem Thyristor 3 ist ein Gleichstromwandler 5 angeschlossen, an welchem sekundärseitig eine dem Istwert des Schweißstromes entsprechende Spannung abgegriffen werden kann. Der Regler 6 erhält seine Energieversorgung über das Netzteil 7. Der Thyristor 3 wird bekanntlich bei jedem Nulldurchgang der Spannung wieder stromundurchlässig und muß dann jeweils wieder gezündet werden. Diese Zündung wird durch den Regler 6 vorgenommen, der nun den Zeitpunkt der Zündung des Thyristors 3 je nach den Gegebenheiten früher oder später legt, so daß entsprechend mehr oder weniger Strom an die Schweißelektroden 4 gelangt.

Wesentlich für die Erfindung ist nun, daß der Regler 6 mit einer Spannung beaufschlagt wird, die sich aus einem einstellbaren Festspannungswert und einem geschwindigkeitsabhängigen Spannungswert ergibt. Um das zu erreichen, ist eine Additionsschaltung aus dem Tachogenerator 8 und der einstellbaren Spannungsquelle 9 vorgesehen. Der aus 8 und 9 ermittelte Spannungswert wird an den Regler 6 gegeben, der mit dem Gleichstromwandler 5 verbunden ist und von dort den Schweißstrom-Istwert erhält, der dann mit dem vom Tachogenerator 8 und der einstellbaren Spannungsquelle 9 gelieferten Spannungswert verglichen und zur Regelung heransgezogen wird. Der Gleichstromwandler 5 kann auch durch einen Nebenwiderstand (Shunt) mit nachgeschaltetem Trennverstärker gebildet werden.

Abweichend hiervon ist in der Fig. 2 eine Anordnung gewählt, bei der zur Addition der beiden Spannungswerte ein Summierverstärker 10 handelsüblicher Bauart verwendet wird. Der Ausgang dieses Summierverstärkers ist mit dem einen Eingang des Reglers 6 verbunden, während der andere Eingang an den Stromwandler 5 angeschlossen ist. Der für die Addition benötigte Festspannungswert wird von der einstellbaren Spannungsquelle 11 dem einen Eingang des Summierverstärkers 10 zugeführt, wobei die Einstellung des jeweiligen Spannungswertes durch den Spannungsteiler 12 vorgenommen wird. Der geschwindigkeitsabhängige Wert wird vom Tachogenerator 13 geliefert, wobei die Steilheit der geschwindigkeitsabhängigen Kennlinie durch den Stufenschalter 14 einstellbar ist.

Die Wirkungsweise der in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Schaltungen zeigt die Fig. 3 in einem Diagramm. Über der Schweißgeschwindigkeit in m/min ist der Schweißstrom in A aufgetragen. Der dem Summierverstärker 10 zugeführte fest einstellbare Spannungswert führt zu einem bestimmten Basisstrom, eine Änderung dieses Spannungswertes führt, wie aus der Figur ersichtlich, zu einer Parallelverschiebung des Nullpunktes in Richtung der Stromachse bzw. zu einer entsprechenden Parallelverschiebung der Kurvenschar C. Wesentlich für die Erfindung ist ferner, daß durch den dem Tachogenerator 13 vorgeschalteten Stufenschalter 14 die Neigung der Kurvenschar 10 veränderbar ist, so daß je nach den Erfordernissen in Abhängigkeit von der Schweißgeschwindigkeit mit kleineren oder größeren Schweißstromstärken pro Zeiteinheit gefahren werden kann. Insbesondere die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäßen Vorteile, die sich dadurch ergeben, daß die vom Tachogenerator 13 und der Festspannungsquelle 11 dem Summierverstärker zugeführten Spannungswerte einander nicht beeinflussen und daß ein gemeinsamer Nullpunkt vorhanden ist.

Claims (4)

1. Verfahren zur Regelung des Schweißstromes in Abhängigkeit von der Schweißgeschwindigkeit bei Gleichstrom-Lichtbogenschweißeinrichtungen zur kontinuierlichen Längsnahtverschweißung zum Rohr geformter Metallbänder, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem einstellbaren Festspannungswert ein geschwindigkeitsabhängiger Spannungswert addiert wird.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der die Schweißelektroden aus einer Spannungsquelle über einen Transformator, ein den Schweißstrom einstellendes Stellglied sowie Gleichrichterelemente gespeist werden und das Stellglied von einem schweißgeschwindigkeitsabhängigen Tachogenerator beeinflußt wird, der einem Regler zugeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Tachogenerator eine einstellbare Festspannungsquelle geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der die Schweißelektroden aus einer Spannungsquelle über einen Transformator, ein den Schweißstrom einstellendes Stellglied sowie Gleichrichterelemente gespeist werden und das Stellglied von einem schweißgeschwindigkeitsabhängigen Tachogenerator beeinflußt wird, der einem Regler zugeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet daß der Tachogenerator und eine Festspannungsquelle mit ihren Ausgängen getrennt mit den Eingängen eines Summierverstärkers verbunden sind, dessen Ausgang auf den Regler einwirkt, wobei ein Ausgang dieses Reglers mit dem Gleichstromwandler verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Tachogenerators und dem Eingang des Summierverstärkers ein Spannungsteiler angeordnet ist.