DE4014275A1

DE4014275A1 - Welding current control

Info

Publication number: DE4014275A1
Application number: DE4014275A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Klebl
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1990-05-04
Filing date: 1990-05-04
Publication date: 1991-11-07

Abstract

To control the welding current, according to the weld speed when welding a continuous seam to form curved plate material into tubes and pipes, a voltage value related to speed is added to an adjustable fixed voltage value. The adjustable fixed value supply is in series with the tachogenerator, and their outputs are separately connected to the inputs of of an adding amplifier. The amplifier output acts on the regulator which has an output linked to the DC transformer. A voltage divider is between the output of the tachogenerator and the input of the adding amplifier. The power output of the welding laser is adjusted through a regulator which, at its input has, in series, a tachogenerator related to welding speed and an adjustable fixed voltage supply.

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung zur Regelung des Schweißstromes in Abhängigkeit von der Schweißgeschwindigkeit bei Gleichstrom-Lichtbogenschweißeinrichtungen zur kontinuierlichen Längsnahtverschweißung zum Rohr geformter Metallbänder, 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.The present invention is concerned with a Circuit arrangement for regulating the welding current in Dependence on the welding speed at DC arc welding equipment for continuous longitudinal seam welding to the tube shaped Metal strips in which the welding electrodes are made from a Power source via a transformer, a Actuator adjusting welding current as well Rectifier elements are fed and the actuator from a welding speed-dependent tachometer generator is influenced, which is connected to a controller.

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, dem Elektrodenabstand sowie in Abhängigkeit 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 hierbei 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.A circuit arrangement is already known (DE-OS 19 00 856), in which the electrodes of the welding device from a voltage source via a transformer the welding current adjusting actuator and one speed-dependent tachometer generator influenced will. There are means to regulate the amount of Welding current depending on the supply voltage, the Electrode distance as well as depending on Temperature fluctuations provided. With one Control circuit for DC welding is the Actual welding current value measured continuously and by means of a Disturbance control with even the slightest fluctuations affects the actuator so that the welding current corresponds to the given requirements. The Regulation can be made at short notice, so that fluctuations in the supply voltage, the Electrode spacing or temperature changes not noticeable regarding the welding current, but the welding current always receives the value which for welding through the weld seam in each case is required.

Schwierigkeiten ergeben sich jedoch dann, wenn erhöhte Fertigungsgeschwindigkeiten verlangt werden und unterschiedliche Metalle bzw. Bandstärken zum Einsatz kommen. Hohe Fertigungsgeschwindigkeiten lassen nämlich den störenden Einfluß der Welligkeit des Schweißstromes ansteigen, so daß nicht mehr gewährleistet ist, daß mit bekannten Regeleinrichtungen einwandfreie Schweißnähte hergestellt werden können.However, difficulties arise when increased Manufacturing speeds are required and different metals or strip thicknesses are used come. Because high production speeds the disruptive influence of the ripple of the welding current increase so that it is no longer guaranteed that with known control devices flawless welds can be produced.

Um hier Abhilfe zu schaffen, könnte man zwar Siebglieder in den Regelkreis einbauen, einer wesentlichen Vergrößerung solcher Siebketten sind jedoch aufgrund der Zeitkonstanten des Regelkreises Grenzen gesetzt. Auch der Ersatz bekannter Stellglieder, beispielsweise durch Transistoren, bringt nicht immer den gewünschten Effekt bzw. macht zusätzliche Aufwendungen erforderlich, z. B. dadurch, daß die überschüssige Energie über geeignete Kühlmittel, etwa Wasser oder Luft, abgeführt werden muß.In order to remedy this, you could use sieve sections built into the control loop, an essential one However, enlargement of such sieve chains are due to the Time constants of the control loop set limits. Also the Replacement of known actuators, for example by Transistors, does not always bring the desired effect or makes additional expenses necessary, e.g. B. in that the excess energy is about appropriate Coolant, such as water or air, must be removed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schweißstromregelung in Abhängigkeit von der Fertigungsgeschwindigkeit herbeizuführen, die ein problemloses Verschweißen beliebiger Metalle und Metallbänder unterschiedlicher Banddicken bei einer optimalen Schweißstromform gewährleistet.The invention is therefore based on the object Welding current control depending on the To bring about manufacturing speed that a easy welding of any metals and Metal strips of different strip thicknesses with one optimal welding current shape guaranteed.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das Stellglied eine Thyristorgleichrichteranordnung ist, die über eine nachgeschaltete, vom Regler angesteuerte Transistoreinheit gesteuert wird. Eine solche Anordnung führt zu einer Reduzierung der Verlustleistung in den Transistoren, so daß eine bisweilen oft recht aufwendige Kühlung dieser Schaltelemente entfällt. Gleichzeitig bedient man sich bei Anwendung der Erfindung aber des Vorteils kurzer Regelzeiten, die sich durch den Einsatz der Transistoren ergeben. Die Thyristorgleichrichter anordnung wird so gesteuert, daß der Spannungsabfall an den Transistoren sowie die dadurch bedingte Verlustleitung auf einem Minimum gehalten wird.This object is achieved according to the invention in that the actuator is a thyristor rectifier arrangement, which via a downstream, controlled by the controller Transistor unit is controlled. Such an arrangement leads to a reduction in the power loss in the Transistors, so that sometimes a very complex There is no cooling of these switching elements. At the same time is used when applying the invention Advantage of short control times, which are reflected in the use of the transistors result. The thyristor rectifier arrangement is controlled so that the voltage drop on the transistors and the resulting loss line is kept to a minimum.

In Durchführung der Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn im Rückführungskreis von der Transistoreinheit zur Thyristorgleichrichteranordnung ein zusätzlicher Regelverstärker vorgesehen ist. Damit ist eine problemlose Steuerung der Thyristorgleichrichter möglich, das gilt auch für hohe Fertigungsgeschwindig keiten.In carrying out the invention, it has proven to be expedient proven if in the feedback loop from the Transistor unit for thyristor rectifier arrangement additional control amplifier is provided. So that is easy control of the thyristor rectifier possible, this also applies to high production speeds keiten.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dann, wenn am Eingang des Reglers als Steuerspannung der aus der Addition eines einstellbaren Festspannungswertes und eines geschwindigkeitsabhängigen Spannungswertes ermittelte Spannungswert wirksam wird. Die Einstellung eines Festspannungswertes, etwa in Abhängigkeit von der gewählten Banddicke, bewirkt eine Nullpunktverschiebung im Strom-Geschwindigkeitsdiagramm, während die Addition des geschwindigkeitsabhängigen Spannungswertes zu der im jeweiligen Nullpunkt beginnenden Schweißstromkennlinie führt. Diese Maßnahme ermöglicht die Wahl beliebiger Stromwerte in Abhängigkeit von der Schweißgeschwindigkeit, die optimale Anpassung an beliebige Schweißbedingungen ist möglich.Another advantageous embodiment of the invention results when at the input of the controller as Control voltage from the addition of an adjustable Fixed voltage value and a speed-dependent Voltage value determined voltage value takes effect. The Setting a fixed voltage value, for example in Depending on the selected strip thickness, a Zero point shift in the current-velocity diagram, while the addition of the speed-dependent Voltage value at that beginning at the respective zero point Welding current characteristic leads. This measure enables the Choice of any current values depending on the Welding speed, the optimal adjustment to any welding conditions are possible.

Um die genannten zusätzlichen Vorteile zu erreichen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn 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. Diese Maßnahme schließt eine unmittelbare gegenseitige Beeinflussung bei der Addition der beiden Spannungswerte von vornherein aus. Ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Ausgang des Tachogenerators und dem Eingang des Summierverstärkers ein Spannungsteiler angeordnet, dann läßt sich die Neigung der Schweißstromkennlinie beliebig einstellen, was zu einer weiteren Verbesserung der Schweißstromregelung nach der Erfindung führt.To achieve the additional benefits mentioned, it turned out to be useful if the tachometer generator and a fixed voltage source with its outputs separated are connected to the inputs of a summing amplifier, whose output acts on the controller, one output this regulator is connected to the DC converter. This measure excludes an immediate mutual Influencing the addition of the two voltage values from the start. In a further embodiment, the Invention between the output of the tachometer and the Input of the summing amplifier is a voltage divider arranged, then the inclination of the Set the welding current characteristic as desired, which leads to a further improvement of the welding current regulation after the Invention leads.

Die Aufgabe der Erfindung, durch Verringerung der Welligkeit des Schweißstromes optimale Bedingungen für das Verschweißen zum Rohr geformter Metallbänder sicherzustellen, führt in Weiterbildung des Erfindungsgedankens zu der Maßnahme, als Stellglied höherpulsige Gleichrichteranordnungen zu verwenden, beispielsweise auf eine zwölfpulsige Gleichrichtereinheit zurückzugreifen.The object of the invention, by reducing the Ripple of the welding current optimal conditions for that Welding metal strips formed into tubes ensure leads in continuing education of the Invention idea to the measure, as an actuator to use higher pulse rectifier arrangements for example on a twelve-pulse rectifier unit to fall back on.

Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 2.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, ist mit 1 die Speisespannungsquelle bezeichnet, 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 nicht dargestellten 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 ein nicht dargestelltes Netzteil.As can be seen from FIG. 1, 1 denotes the supply voltage source, which can be, for example, the 50 Hz AC network. The transformer 2 is connected to the voltage source 1 and is connected to the thyristor 3 on the secondary side. A DC converter 5 is connected between the electrodes 4 (not shown) of the welding device (not shown) and the thyristor 3 , from which a voltage corresponding to the actual value of the welding current can be tapped on the secondary side. The controller 6 receives its energy supply via a power pack, not shown.

Die Thyristorgleichrichteranordnung 3 wird bekanntlich bei jedem Nulldurchgang der Spannung wieder stromundurchlässig und muß dann jeweils wieder gezündet werden. Diese Zündung erfolgt durch den Regler 6, der 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. Diese Steuerung der Thyristoreinheit 3 durch den Regler 6 erfolgt nun aber nicht unmittelbar, sondern, wie dargestellt, über die Transistoreinheit 7, die der Thyristorgleichrichter anordnung 3 nachgeschaltet ist, aber eine Rückführung 8 zu dieser besitzt, mit deren Hilfe über einen Regelverstärker 9 die Thyristoranordnung 3 so angesteuert wird, daß der Spannungsabfall an den Transistoren 7 und damit deren Verlustleistung auf ein Minimum gehalten werden kann. Durch den Einsatz der Transistoreinheit 7 dagegen ist die Regelbarkeit weiter verbessert sowie eine wesentliche Verringerung der Welligkeit des Schweißstromes auch bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten erreicht. Eine weitere Verbesserung kann noch dadurch erreicht werden, daß, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, zwischen der Thyristorgleichrichteranordnung 3 und der nachgeschalteten Transistoreinheit 7 ein Siebglied 10 angeordnet ist.As is known, the thyristor rectifier arrangement 3 is again impermeable to current at each zero crossing of the voltage and must then be fired again in each case. This ignition takes place by the controller 6 , which sets the time of ignition of the thyristor 3 sooner or later depending on the circumstances, so that correspondingly more or less current reaches the welding electrodes 4 . This control of the thyristor unit 3 by the controller 6 is now not immediate, but, as shown, via the transistor unit 7 , which is connected downstream of the thyristor rectifier arrangement 3 , but has a feedback 8 to it, with the aid of which the thyristor arrangement is via a control amplifier 9 3 is controlled so that the voltage drop across the transistors 7 and thus their power loss can be kept to a minimum. By using the transistor unit 7, on the other hand, the controllability is further improved and a substantial reduction in the ripple of the welding current is achieved even at high take-off speeds. A further improvement can be achieved in that, as can be seen from FIG. 1, a filter element 10 is arranged between the thyristor rectifier arrangement 3 and the downstream transistor unit 7 .

Wie bereits ausgeführt, kann es für die Erfindung bisweilen vorteilhaft sein, wenn der Regler 6 mit einer Spannung beaufschlagt wird, die sich aus einem einstellbaren Festspannungswert und einem geschwindigkeitsabhängigen Spannungswert zusammensetzt. Um dies zu erreichen, ist eine Additionsschaltung aus dem Tachogenerator 11 sowie einer über den Widerstand 12 einstellbaren Spannungsquelle 13 vorgesehen. Der aus den Schaltelementen 11 und 13 resultierende Spannungswert wird an den Regler 6 gegeben, der mit dem Gleichstromwandler 5 verbunden ist und von dort den Gleichstrom-Istwert erhält, der dann mit dem vom Tachogenerator 11 und der einstellbaren Spannungsquelle 13 gelieferten Spannungswert verglichen und zur Regelung herangezogen wird. As already stated, it can sometimes be advantageous for the invention if the regulator 6 is acted upon by a voltage which is composed of an adjustable fixed voltage value and a speed-dependent voltage value. In order to achieve this, an addition circuit comprising the tachometer generator 11 and a voltage source 13 which can be set via the resistor 12 is provided. The voltage value resulting from the switching elements 11 and 13 is passed to the controller 6 , which is connected to the DC converter 5 and receives the actual DC value from there, which is then compared with the voltage value supplied by the tachometer generator 11 and the adjustable voltage source 13 and for regulation is used.

Abweichend von dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 2 eine Anordnung dargestellt, bei der die z. B. sechspulsige Thyristorgleichrichteranordnung 3 durch eine zwölfpulsige Anordnung 14 ersetzt ist. Dementsprechend ist auch der von der Speisespannungsquelle 15 gespeiste Transformator 16 mit einer zweiten Sekundärwicklung ausgestattet. Alle anderen Schaltelemente der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung entsprechen denen, wie sie in der Fig. 1 zur Durchführung der Erfindung verwendet worden sind.Deviating from the embodiment shown in FIG. 1, an arrangement is shown in FIG. 2, in which the z. B. six-pulse thyristor rectifier arrangement 3 is replaced by a twelve-pulse arrangement 14 . Accordingly, the transformer 16 fed by the supply voltage source 15 is also equipped with a second secondary winding. All other switching elements of the circuit arrangement according to the invention correspond to those as have been used in FIG. 1 for carrying out the invention.

Claims

1.Circuit arrangement for controlling the welding current as a function of the welding speed in the case of direct current arc welding devices for continuous longitudinal seam welding to form metal strips in which the welding electrodes are fed from a voltage source via a transformer, an actuator which adjusts the welding current and rectifier elements, and the actuator from a welding speed dependent tachometer generator is influenced, which is connected to a controller, characterized in that the actuator is a thyristor rectifier arrangement which is controlled by a downstream transistor unit controlled by the controller.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that in the feedback loop from the Transistor unit for Thyristor rectifier arrangement an additional Control amplifier is provided.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that at the entrance of the Regulator as the control voltage resulting from the addition of a adjustable fixed voltage value and one determined speed-dependent voltage value Voltage value is effective.

4. Circuit arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the Tachometer generator and a fixed voltage source with their Outputs separated with the inputs of a Summing amplifier are connected, the output of which acts on the controller, an output of this controller is connected to the DC converter.

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized characterized in that between the exit of the Tachogenerators and the entrance of the Summing amplifier arranged a voltage divider is.

6. Circuit arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that as an actuator a twelve-pulse rectifier arrangement is provided is.

7. Circuit arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that between the Thyristor rectifier assembly and the downstream transistor unit a filter element is arranged.