DE4090277C2

DE4090277C2 -

Info

Publication number: DE4090277C2
Application number: DE4090277A
Authority: DE
Inventors: Yoichiro Tabata; Shigeo Ueguri; Yoshihiro Agasaki Hyogo Jp Ueda; Masanori Mizuno; Yoshiaki Katou; Osama Nagoya Aichi Jp Nagano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2010-02-28
Also published as: WO1990009857A1; GB9023371D0; GB2250357A; GB2250357B; US5281791A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Impulslichtbogenschweißgerät mit einem Spannungsdetektor zum Erfassen einer Lichtbogenspannung entsprechend einer Veränderung einer zwischen einer Schweißelektrode und Werkstücken erzeugten Lichtbogenlänge und einem Stromdetektor zum Erfassen des der Schweißelektrode zugeführten Lichtbogenstroms.

Ein derartiges Impulslichtbogenschweißgerät ist aus der US-A-46 97 062 bekannt. Der von dem Stromdetektor erfaßte Strom wird in einer Steuereinheit mit einem Referenzstromsignal verglichen, wobei als Ergebnis dieses Vergleichs die Schweißstromzuführung an die Schweißelektrode beeinflußt wird. Das Referenzsignal besteht aus einer Kombination eines Impulsstroms und eines Basisstroms, welche intern in der Steuereinheit erzeugt werden. Die von dem Spannungsdetektor erfaßte Spannung wird gemittelt und mit einer in der Steuereinheit erzeugten Bezugsspannung verglichen, um ein Impulsperioden- und Basisperioden-Entscheidungssignal zu erzeugen, welches die Erzeugung des Referenzstromsignals beeinflußt. Zusätzlich ist es möglich, die vom Spannungsdetektor erfaßte Spannung mit einer intern erzeugten Bezugsspannung zu vergleichen, zur Überwachung, ob ein Lichtbogen zwischen der Schweißelektrode und den Werkstücken entsteht oder ob ein Kurzschluß dazwischen aufgetreten ist. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird zusätzlich zur Beeinflussung des Referenzstromsignals verwendet.

Das in der US-A-44 38 317 beschriebene Impulslichtbogenschweißgerät verwendet einen Spannungsdetektor zur Erfassung der Lichtbogenspannung und zwei Stromdetektoren. Aufgrund der erfaßten Lichtbogenspannung und des von dem ersten Stromdetektor erfaßten Schweißstroms steuert eine erste Steuereinheit ein Schaltelement zum Zuführen eines Schweißstroms an die Schweißelektrode derart, daß der Spitzenwert des Schweißstroms in einen vorbestimmten Bereich fällt, der durch eine Kombination der Qualität der Schweißelektrode, des Durchmessers der Schweißelektrode und der Art von Schutzgas bestimmt ist. Der zweite Stromsensor erfaßt kontinuierlich den Basisstrom des Schweißstroms, wobei der mit dem Stromdetektor erfaßte Basisstrom einer zweiten Steuereinheit zugeführt wird, die ein weiteres Schaltelement zur Beeinflussung der Stromzufuhr an die Schweißelektrode so steuert, daß ein Basisstrom des Schweißstroms in einen vorgegebenen Bereich fällt. Zusätzlich wird beschrieben, daß die Lichtbogenlänge auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden muß, um einerseits das Werkstück nicht zu sehr zu erwärmen und andererseits zu verhindern, daß geschmolzene Tröpfchen einen Kurzschluß verursachen. Die Steuereinheit bearbeitet die vom Spannungsdetektor erfaßte Lichtbogenspannung und legt ein Steuersignal an eine Drahtzuführungseinrichtung an, mit der die Lichtbogenlänge einstellbar ist. Das Steuersignal für die Drahtzuführungseinrichtung wird lediglich durch eine Verarbeitung der vom Spannungsdetektor erfaßten Lichtbogenspannung erzeugt. Dabei findet intern in der Steuereinheit keine explizite Bestimmung der Lichtbogenlänge statt, sondern es wird lediglich eine Weiterverarbeitung der vom Spannungsdetektor erfaßten Lichtbogenspannung durchgeführt.

Ganz allgemein kann man verschiedene Arten von Schweißgeräten unterscheiden, wie etwa Lichtbogenschweißgeräte, welche die durch den Lichtbogen zwischen der Schweißelektrode und den Werkstücken entwickelte Wärme verwenden, um die Werkstücke zu verschweißen, und es gibt Impulslichtbogenschweißgeräte, die eine gepulste Entladung für den Lichtbogen verwenden. Insbesondere arbeiten einige Impulslichtbogenschweißgeräte nicht nur mit einem pulsierenden Strom, sondern mit einer Gruppe von pulsierenden Strömen einschließlich Impulsfolgen. Ein derartiges Lichtbogenschweißgerät wird unter Bezugnahme auf die Fig. 47(A), 47(B) näher erläutert.

Wie in den Fig. 47(a), (b) dargestellt, arbeitet ein konventionelles Lichtbogenschweißgerät der obengenannten Art in der Weise, daß ein pulsierender Strom wiederholt synchron als Lichtbogenstrom für Lichtbogenschweißzwecke geliefert wird. Fig. 44 zeigt die Struktur eines solchen Lichtbogenschweißgerätes. Gemäß Fig. 44 weist das Lichtbogenschweißgerät folgende Komponenten auf: eine Lichtbogenschweißleistungsversorgungseinheit 1 zur Lieferung des Schweißstromes an eine Drahtelektrode 3, die von einem Schweißbrenner 2 gehalten wird, sowie an Werkstücke 4b, die miteinander verschweißt werden sollen, wobei ein Lichtbogen 4a erzeugt wird; einen Spannungsdetektor 5 zur Erfassung der zwischen der Drahtelektrode 3 und den Werkstücken 4b erzeugten Lichtbogenspannung; einen Stromdetektor 6 zur Erfassung des Lichtbogenstromes; und eine automatische Schweißungsbewertungseinheit 7a. Die automatische Schweißungsbewertungseinheit 7a, weist wiederum folgende Komponenten auf: eine Spannungseinstellvorrichtung 7a′₁ zum Einstellen einer Vergleichsspannung Va, einen Mittelwertspannungswandler 7a′₂ zum Empfangen der erfaßten Lichtbogenspannung V und zum Umwandeln der Lichtbogenspannung V in eine Mittelwertspannung ; einen Komparator 7a′₃ zum Vergleichen der Mittelwertspannung mit der Vergleichsspannung Va; eine Stromeinstellvorrichtung 7a′₄ zur Lieferung eines vorbestimmten voreingestellten Stromes von der Lichtbogenschweißleistungsversorgungseinheit 1 an den Lichtbogen 4a; einen Addierer 7a′₅ zum Empfangen eines Ausgangssignals ΔV des Komparators 7a′₃ und zum Korrigieren der Ausgabe Io der Stromeinstellvorrichtung 7a′₄; und einen Komparator 7a′₆ zum Vergleichen des vom Stromdetektor 7a′₄ gelieferten Lichtbogenstromes I mit der Ausgabe Io des Addierers 7a′₅ und zum Ausgeben eines Befehlssignals (EIN, AUS), derart, daß die Lichtbogenschweißleistungsversorgungseinheit 1 den Lichtbogenstrom I entsprechend dem eingestellten Strom Io liefert.

Auf der Basis dieses Schaltungsaufbaus sei nunmehr die Betriebsweise des konventionellen Gerätes beschrieben. Wenn die Lichtbogenschweißspannung (im folgenden als Schweißspannung bezeichnet, die so umgewandelt ist, daß sie eine Lichtbogenstromwellenform liefert, mit Hilfe eines Schaltelementes, das die Lichtbogenschweißleistungsversorgungseinheit 1 bildet, an den Spalt zwischen der Drahtelektrode 3 und den Werkstücken 4b angelegt wird, wird zwischen der Drahtelektrode 3 und den Werkstücken 4b der Lichtbogen 4a erzeugt. Die Drahtelektrode 3 und die Werkstücke 4b werden erhitzt und durch die dabei erzeugte Wärme zum Schmelzen gebracht, während die Werkstücke 4b beim Übergang des geschmolzenen Stückes der geschmolzenen Drahtelektrode 3 das Werkstück miteinander verschweißt werden.

Wenn jedoch Störungen durch die Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit der Drahtelektrode, der Auslenkung des Schweißbrenners und des Verziehens des Werkstückes, oder dgl., auftreten, ändert sich die durch die Schweißleistungsversorgung bestimmte Wärmeerzeugung, da die Störungen die Lichtbogenschweißlast ändern. Dementsprechend tendiert der Spalt (die Lichtbogenlänge) zwischen der Schweißelektrode und den Werkstücken dahin, im Vergleich zur Ortslage der regulären Lichtbogenlänge beim normalen Schmelzen/Trennen des geschmolzenen Elektrodenstückes, zu breit oder zu schmal zu werden, so daß der Schmelzzustand instabil wird. Aus diesem Grunde werden die durch den Spannungsdetektor 5 erfaßten Spannungen V zwischen der Elektrode und dem Werkstück durch den Mittelwertspannungswandler 7a′₂ gemittelt, und die mittlere Lichtbogenspannung sowie die durch die Spannungseinstellvorrichtung 7a′₁ eingestellte Vergleichsspannung Va werden durch den Komparator 7a′₃ miteinander verglichen. Falls die mittlere Lichtbogenspannung größer als die Vergleichsspannung Va ist (ΔV < 0), wird die Lichtbogenlänge größer als eine gedachte mittlere Lichtbogenlänge betrachtet, die der Vergleichsspannung Va äquivalent wäre. Der Addierer 7a′₅ korrigiert dann den eingestellten Strom Io so, daß er ihn um den Wert C × ΔV verringert und den korrigierten Strom an den Komparator 7a′₆ liefert, wobei C in diesem Falle ein Proportionalitätsfaktor ist.

Dadurch wird die Abschmelzmenge der mit konstanter Geschwindigkeit dem Werkstück 4 zugeführten Schweißelektrode klein, während das an der Spitze der Elektrode geschmolzene Stück kaum wächst. Dementsprechend wird die Lichtbogenlänge allmählich kleiner.

Falls die mittlere Lichtbogenspannung kleiner als die Vergleichsspannung Va ist (ΔV < 0), wird die Lichtbogenlänge kürzer angenommen als die gedachte mittlere Lichtbogenlänge, die der Vergleichsspannung Va äquivalent wäre. Der voreingestellte Strom Io wird dann durch den Addierer 7a′₅ so korrigiert, daß er um den Wert C × ΔV vergrößert und der so vergrößerte Strom an den Komparator 7a′₆ geliefert wird.

Daraufhin nimmt der durch die Drahtelektrode fließende Lichtbogenstrom zu; und da die Schmelzmenge der Drahtelektrode bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit wächst, wird der Spalt (die Lichtbogenlänge) zwischen der Drahtelektrode und den Werkstücken allmählich breiter.

Wenn ein solcher einzelner pulsierender Strom zum Lichtbogenschweißen verwendet wird, während die den Lichtbogen erzeugende Drahtelektrode in der vorbestimmten Richtung über dem Werkstück in Bewegung gehalten wird, wird die in der Schweißzone ausgebildete magnetische Feldverteilung durch den Weg des Stromes vom Schweißbrenner zum Lichtbogen und vom Lichtbogen zu den Werkstücken verändert. Anders ausgedrückt, verändert sich die magnetische Feldverteilung in der Schweißzone von Fall zu Fall entsprechend der Differenz zwischen der Form der Schweißverbindung und dem Erdungspunkt. Da elektromagnetische Kräfte auf den Lichtbogen einwirken, tritt in Abhängigkeit von der Magnetfeldverteilung und der Richtung des Lichtbogenstromes eine magnetische Lichtbogenblaserscheinung auf, die den Lichtbogen in Richtung auf die Werkstücke ablenkt. Wie durch die Trennprozesse (A-1 - C-1, A-3 - C-3) der jeweils geschmolzenen Stücke nach Fig. 49 dargestellt ist, wird das geschmolzene Stück beim Auftreten der magnetischen Lichtbogenblaserscheinung angehoben. Das an der Spitze des Drahtes gebildete geschmolzene Stück wird in diejenige Richtung gekrümmt, in die sich der Lichtbogen bei der Verlängerung der Lichtbogenlänge geneigt hat, und es wird so daran gehindert, sich sanft abzulösen. Weiter besteht eine Neigung zum Entstehen instabiler Schweißzustände, da das geschmolzene Stück sich nicht auf einer Eisenplatte zur Schweißzone bewegen kann, sondern aus seiner Lage gleitet.

Um die Auslenkung des geschmolzenen Drahtstückes aufgrund des magnetischen Bogenblasens zu unterdrücken, ist ein Impulslichtbogenschweißgerät vorgeschlagen worden, das eine Gruppe pulsierender Ströme verwendet, die durch Teilung eines einzelnen Impulses in eine Vielzahl von Impulsen als Lichtbogenstrom zur Verwendung beim Schweißen erzeugt werden; vgl. dazu Fig. 48.

Die Fig. 45 stellt ein Blockschaltbild eines konventionellen Impulslichtbogenschweißgerätes der vorgenannten Art dar.

Das in Fig. 45 dargestellte Impulslichtbogenschweißgerät weist eine Lichtbogenschweißleistungsversorgungseinheit zur Lieferung des aus pulsierenden Strömen zusammengesetzten Lichtbogenstromes an eine Schweißvorrichtung auf. Die Leistungsversorgung weist weiter folgende Komponenten auf: eine Wechselrichterschaltung 1a zum Umrichten einer Dreiphasenwechselspannung in eine vorbestimmte Frequenz und damit zur Lieferung der so umgewandelten Spannung an einen Transformator 1c; eine Wechselrichtersteuerschaltung 1b zum Steuern der Wechselrichterschaltung; und Dioden 1d, 1d zum Gleichrichten der transformierten Wechselrichterausgabe und damit zur Gewinnung des aus pulsierenden Strömen zusammengesetzten Lichtbogenstromes. Das Impulslichtbogenschweißgerät weist weiter folgende Komponenten auf: einen Schweißbrenner 2; eine Drahtelektrode 3, die von einer Drahtrolle durch Zuführungsrollen an die Werkstücke 4b herangeführt wird, wobei zwischen der Drahtelektrode 3 und den Werkstücken 4b ein Lichtbogen 4a erzeugt wird; einen Spannungsdetektor 5 zur Erfassung der Lichtbogenspannung; einen Stromdetektor 6 zur Erfassung des Lichtbogenstromes; einen Drahtzubringer 8a zum Heranführen der Drahtelektrode 3 an das Werkstück 4a; eine Drahtvorschubgeschwindigkeits-Einstellvorrichtung 8b zum Einstellen der Drahtzuführungsgeschwindigkeit; eine Mittelwertsspannungseinstellvorrichtung 13 zum Einstellen einer mittleren Lichtbogenspannung; und eine Impulsstromwellenform-Steuerschaltung 14 zum Einstellen einer Gruppe von Impulsströmen und damit zur Abgabe der Gruppe der Impulsströme als Lichtbogenstrom. Die Impulsstromwellenform-Steuerschaltung 14 weist folgende Komponenten auf: einen Impulsformer 14a; eine Einstellvorrichtung 14b zum Einstellen der Impulsfolgeperiode CB; eine Einstellvorrichtung 14c zum Einstellen des Impulsfolgeintervalls X; eine Einstellvorrichtung 14d zum Einstellen der Impulsfolgewellenform; eine Einstellvorrichtung 14e zum Einstellen der Immpulsbreite τ; eine Einstellvorrichtung 14f zum Einstellen einer Impulsperiode CA; einen Addierer 14g zum Addieren der Basisstromausgabegröße der Basisstromausgabevorrichtung 14h zur Gruppe der so gebildeten Ströme; und einen Komparator 14i zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenstromwertes mit dem Ausgangswert der Gruppe der pulsierenden Ströme.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des konventionellen Gerätes beschrieben. Zunächst werden ein Impulsfolgewellenformsignal, ein Signal der Impulsbreite τ und ein Signal der Impulsperiode CA jeweils von der Einstellvorrichtung 14d der Impulsfolgewellenform, der Einstellvorrichtung 14e der Impulsbreite τ und der Einstellvorrichtung 14f der Impulsperiode CA an den Impulsformer 14a geliefert. Weiter werden ein Signal der Impulsfolgeperiode CB und ein Signal des Impulsfolgeintervalls X jeweils von der Einstellvorrichtung b der Impulsfolgeperiode CB und der Einstellvorrichtung 14c der Impulsfolgeperiode X an den Impulsformer 14a geliefert. Der Formgeber 14a der Impulswellenform gestaltet das Impulsfolgesignal, das eine spezifische Impulsfolgewellenform und eine spezifische Impulsperiode CA besitzt, in eine in Fig. 48 dargestellte intermittierende Impulsfolgewellenform entsprechend dem Signal der Impulsfolgeperiode CB und dem Signal des Impulsfolgeintervalls X um. Außerdem benutzt der Impulsformer 14a einen Basisstrom IB der Basisstromausgabevorrichtung 14h, um zum Zwecke der Formerneuerung der intermittierenden Impulsfolgewellenform einen Gleichstrom IB zu überlagern. Durch Eingeben des so geformten Impulsstromgruppensignals und des durch den Stromdetektor 6 erfaßten Stromsignals in den Komparator 14i wird von der Wechselrichtersteuerschaltung 1a ein Wechselrichtersteuersignal, das dem Verhältnis von breit und schmal zwischen dem Impulsstromgruppensignal und dem erfaßten Stromsignal entspricht, an die Wechselrichterschaltung 1b übertragen, so daß der Wechselrichter angetrieben wird.

Wenn der Wechselrichter in dieser Weise angetrieben wird, wird die in Fig. 48 dargestellte Gruppe der gepulsten Lichtbogenströme in die Schweißzone geliefert. Gleichzeitig mit der Lieferung der Gruppe der gepulsten Lichtbogenströme wird die Drahtelektrode 3 durch einen Motor (nicht dargestellt) in die Lichtbogenlastzone geführt. Dementsprechend ruft die Gruppe der gepulsten Lichtbogenströme die gepulste Lichtbogenentladung zwischen der Drahtelektrode 3 und den Werkstücken 4b hervor, wodurch die Werkstücke 4b und die Spitze der Drahtelektrode 3 geschmolzen werden. Der geschmolzene Teil der Drahtelektrode 3 fällt kontinuierlich in Tropfen auf die geschmolzenen Partien der Werkstücke 4b zur Herstellung der Schweißverbindung. Dabei wird die Drahtelektrode 3 natürlich laufend verbraucht, und dementsprechend wird die Drahtelektrode 3 durch den Motor laufend zum Schweißbrenner 2 zum Ausgleich des verbrauchten Drahtes zugeführt.

Als nächstes werden die Hochfrequenzeigenschaften einer gepulsten Lichtbogenstromwellenform IB unter Bezugnahme auf Fig. 46 beschrieben. In dem Maße, wie im Impulsbreite τ eines Impulsstromes gleichzeitig mit dem Vorhandensein intermittierender Ströme in der Gruppe der pulsierenden Ströme X kürzer wird, ändert sich plötzlich die Stärke der durch den pulsierenden Strom erzeugten elektromagnetischen Kraft entsprechend dem Anliegen des pulsierenden Stromes. Dabei wird die auf das geschmolzene Stück 3a an der Spitze der Drahtelektrode 3 ausgeübte Kraft hauptsächlich durch die elektromagnetische Kraft F des Impulsspitzenstromwertes IP dargestellt. Wenn die Zufuhr des pulsierenden Stromes unterbrochen wird, wird die als Reaktion auf die magnetische Kraft während der Zufuhr des pulsierenden Stromes, der Oberflächenspannung des geschmolzenen Stückes oder der Gravitation entstandene Kraft erheblich stärker als die vom Basisstrom herrührende elektromagnetische Kraft und wirkt daher auf das geschmolzene Stück 3a eine Einschnürungskraft P. Die Folge ist, daß das an der Spitze der Drahtelektrode 3 gebildete geschmolzene Stück 3a aufgrund der Impulsfrequenz der Gruppe der pulsierenden Ströme X zu schwingen beginnt. Beim Schwingen des geschmolzenen Stückes 3a kann spontan eine "Schulter B" entstehen, sogar im Bereich des Impulsspitzenstromwertes, wo gemäß dem Stande der Technik an der Schnittstelle zwischen Drahtelektrode und geschmolzenem Stück kaum eine "Schulter" entstehen könnte. Das geschmolzene Stück 3a kann also leicht abgetrennt werden.

Das durch die Gruppe der pulsierenden Ströme X abgetrennte geschmolzene Stück wird zu einem feinen Partikel, ehe es regulär auf die Werkstücke übertragen wird, um eine in der Qualität gleichmäßige Schweißraupe während der Schweißarbeit zu bilden. Es ist daher erforderlich, das Auftreten der Gruppe der pulsierenden Ströme X mit vorherbestimmter Periode CB zu wiederholen, wobei die Gruppe der pulsierenden Ströme X aus der Vielzahl der Ströme zusammengesetzt ist, die mit Impulsintervallen TA bei einer Impulsbreite τ eingestellt wurden.

Nun wurde jedoch beim konventionellen Lichtbogenschweißgerät die Veränderung der Lichtbogenlänge durch Vergleichen der Vergleichsspannung zum Einstellen der gedachten mittleren Lichtbogenlänge mit dem mittleren Lichtbogenspannungswert zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück erfaßt. Desungeachtet kann sich der mittlere Lichtbogenspannungswert mit der Veränderung des Lichtbogenstromes ändern, vorausgesetzt, daß die Lichtbogenlänge konstant ist. Selbst wenn die Veränderung der Lichtbogenlänge mit der Veränderung des mittleren Lichtbogenspannungswertes als Kriterium benutzt wird, liegt die Lichtbogenlänge immer noch außerhalb des Einwirkungsbereiches einer präzisen Steuerung. Das Problem besteht darin, daß ein Lichtbogenschweißen guter Qualität noch nicht in Aussicht ist. Im Falle, daß das Werkstück als Basismetall beispielsweise um einen festen Prozentsatz verzogen ist, wie in Fig. 50(a) gezeigt ist, und daß sich die Länge (Ex) der vorstehenden Drahtelektrode und die Lichtbogenlänge ändern, wenn das Werkstück verzogen ist, kann die Änderung der Lichtbogenlänge aus dem mittleren Lichtbogenspannungswert erfaßt werden, der proportional zur Veränderung der Länge des Lichtbogens ist. Wenn sich jedoch die Innenseite des Schweißbrennerchips so weit abnutzt, daß sich der Chipdurchmesser bei der Kontakthaltung mit der Drahtelektrode vergrößert, derart, daß die Drahtelektrode unregelmäßig Kontakt mit der Innenseite gibt, ändert sich der Punkt, an dem der Lichtbogenstrom der Drahtelektrode zugeführt wird, unvermittelt, was bedeutet, daß sich die Länge (E_x) der vorspringenden Drahtelektrode ebenfalls schlagartig ändert.

Falls sich der Kontaktpunkt der Drahtelektrode zur Innenseite des Chips wegen dessen Neigung zum Krümmen ändert, ändert sich auch der erwähnte Punkt, an welchem der Strom zugeführt wird, unregelmäßig, was wiederum mit der Änderung der vorstehenden Länge (Ex) und damit der augenblicklichen Änderung der Lichtbogenlänge vergleichbar ist. Weiter ändert sich die Lichtbogenlänge schlagartig, wenn der Schweißbrenner durch einen Schweißroboter oder eine Schweißvorrichtung oder aufgrund einer Spieländerung im Kabelweg der Drahtelektrode von der Drahtelektrodenrolle zum Schweißbrenner zum unregelmäßigen oder scharfen Auslenken veranlaßt wird. Aus diesem Grunde ist ein Verlaß auf den erfaßten mittleren Lichtbogenspannungswert nicht möglich, um die augenblickliche Änderung der Lichtbogenlänge zu steuern, und dies ergibt insofern ein Problem, als die abrupte Änderung der Lichtbogenlänge während der Schweißarbeit Schweißfehler hervorruft, wie etwa ein Unterschneiden der Schweißkonstruktion. Obgleich die augenblickliche Änderung der Lichtbogenlänge zur Vermeidung der vorgenannten Probleme kontrollierbar gemacht werden muß, ist es schwierig geblieben, das Lichtbogenschweißen präzise zu steuern, und zwar in Anbetracht der periodischen Ortsänderung der Lichtbogenlänge aufgrund des Schmelzens und Trennens des geschmolzenen Elektrodenstückes.

Beim Impulslichtbogenschweißgerät mit dem aus einer Gruppe pulsierender Ströme gebildeten Lichtbogenstrom ist die pulsierende Strombelastungsgröße gleichbleibend, da die Wellenform der Gruppe der pulsierenden Ströme zum Einstellen der Gruppe der pulsierenden Ströme, die Ausgabeperiode der Gruppe der pulsierenden Ströme, usw. in die voreingestellten Werte aufgenommen worden sind. Der Kontaktpunkt der Drahtelektrode mit der Innenseite des Chips verändert sich wegen der Neigung der Drahtelektrode zum Verbiegen unregelmäßig, wodurch sich die projektierte Länge Ex verändert und wodurch sich auch die Lichtbogenlänge schlagartig verändert. Auch wenn sich die Lichtbogenlänge plötzlich ändert, da das Lichtbogenschweißgerät durch einen Schweißroboter oder eine Schweißvorrichtung oder wegen der Spieländerung im Kabelweg des Schweißelektrodendrahtes von der Drahtelektrodenrolle zum Schweißbrenner zum unregelmäßigen oder scharfen Umbiegen veranlaßt wird, kann die Größe des zuzuführenden Lichtbogenstroms unkontrollierbar sein, selbst wenn ein Versuch zur Korrektur der Änderung der Lichtbogenlänge unternommen wird. Diese bisher ungelösten Probleme wirken sich nachteilig auf die Schweißqualität aus.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Impulslichtbogenschweißgerät der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß es möglich ist, den Trenn- und Kurzschlußzeitpunkt der Tröpfchen gleichzeitig mit der Erfassung der wahren Lichtbogenlänge genau festzustellen, die tatsächliche Änderung einschließlich der spontanen Änderung der Lichtbogenlänge zu erfassen und eine Schweißung entsprechend einer voreingestellten Ziellichtbogenlänge stabil durchzuführen.

Die obige Aufgabe wird durch ein Impulslichtbogenschweißgerät gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfaßt.

Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt die Lichtbogenlängen-Wandlerschaltung eine Multiplizierschaltung zum Empfangen eines vom Stromdetektor gelieferten, erfaßten Lichtbogenstromwertes, welcher sich momentan verändert, sowie zum Multiplizieren des erfaßten Stromwertes mit einer Funktion; eine Addierschaltung zum Addieren einer Gleichspannung zu der von der Multiplizierschaltung gelieferten Ausgangsgröße, um eine Bezugslichtbogenspannung zu liefern; und ein Lichtbogenlängenberechnungsmittel zum Empfangen der vom Spannungsdetektor gelieferten und sich momentan mit der Lichtbogenlänge verändernden Lichtbogenspannung, um ein Lichtbogenlängensignal L(l) zu liefern, das die Veränderung der Lichtbogenlänge aufgrund des Vergleichs der Lichtbogenspannung mit der Bezugslichtbogenspannungsausgangsgröße der Addierschaltung anzeigt. Die sich auf den Lichtbogenstrom stützende Funktion wird durch das Lichtbogenlängenberechnungsmittel nach der gleichzeitigen Erfassung der Lichtbogenspannung und des Lichtbogenstromes jeweils durch den Spannungsdetektor und den Stromdetektor bestimmt. Das durch die Addition des Gleichstromes zur Ausgabe, die vom Multiplizierer zum Multiplizieren des Stromwertes mit einer Funktion geliefert wird, erhaltene Bezugslichtbogenspannungssignal wird in der Schaltung simuliert. Entsprechend der simulierten Bezugslichtbogenspannung wird die Lichtbogenspannung zum Vegleich berechnet, und daraufhin wird das Lichtbogenlängensignal L(l), das vollständig der wahren Änderung der Lichtbogenlänge entspricht, ausgegeben. Daher ermöglichen es die Form der Auftragung der Schweißung und die Eindringtiefe der, gestützt auf die wahre Lichtbogenlänge, erzeugten Schweißraupe, den sich momentan ändernden Schweißraupenzustand über die momentane Änderung des Lichtbogenlängensignals L(l) zu beurteilen. Die Bewertung hat die Wirkung eines Sensors zur Verbesserung der Schweißqualität im Hinblick auf eine Verbesserung der Produktqualität.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Impulslichtbogenschweißgerät eine Differenzierschaltung zur Erfassung des Pegels des Lichtbogenlängensignals, das durch die Lichtbogenlängenberechnungsmittel der ersten Erfindung im Zeitpunkt des scharfen Anstiegs und Abstiegs des Signals erzeugt wurd, sowie eine Entscheidungsschaltung auf, welche das Signal nur im Zeitpunkt des Anstiegs entsprechend dem Ausgangssignal der Differenzierschaltung wählt. Die Anbringung eines zusätzlichen Detektors zur Entscheidung darüber, daß das Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung ein Signal ist, das den Zeitpunkt darstellt, zu dem das geschmolzene Elektrodenstück auf die Werkstücke übergeht, stellt sicher, daß der Trennzeitpunkt des geschmolzenen Stückes während der Lichtbogenschweißung als ein einzelnes Phänomen genau erkennbar gemacht werden kann. Demgemäß kann die Trennperiode des geschmolzenen Stückes entsprechend der Ungleichmäßigkeit einer Schweißraupe gemessen werden. Da somit auch die genaue Bewertung der Schweißqualität erfolgen kann, trägt die Schaffung der Entscheidungsschaltung als Sensor zur Qualitätsverbesserung bei.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Impulslichtbogenschweißgerät eine weitere Entscheidungsschaltung zur Wahl des Signals nur im Abstiegszeitpunkt entsprechend dem Ausgangssignal der Differenzierschaltung auf. Die Anbringung des zusätzlichen Detektors zur Entscheidung darüber, daß das Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung ein Signal ist, das dem Zeitpunkt entspricht, zu dem das geschmolzene Stück und die Werkstücke kurzschließen, stellt sicher, daß der Kurzschlußzeitpunkt des geschmolzenen Elektrodenstückes und der Werkstücke während des Lichtbogenschweißens als einzelnes Phänomen genau erkennbar gemacht werden kann. Daher ist es möglich, jeden Defekt der Schweißraupe aufgrund des Kurzschlusses sowie den Fehlschweißungsquotienten aufgrund des Anhaftens von Spritzern durch Messen der Anzahl der Kurzschlüsse oder der Kurzschlußzeitpunkte zu bewerten. Auf diese Weise trägt das Anbringen der Entscheidungsschaltung als Sensor zur Verbesserung der Schweißqualität bei.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Impulslichtbogenschweißgerät ein Mittel zum Vergleichen des Lichtbogenlängensignals L(l) mit einem Bezugssignal A und eine Entscheidungsschaltung zur Entscheidung über einen Zeitpunkt auf, zu dem das Lichtbogenlängensignal L(l) das Bezugssignal A übersteigt. Das Anbringen eines zusätzlichen Detektors zur Entscheidung darüber, daß das Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung ein Signal ist, das den Zeitpunkt darstellt, zu dem das geschmolzene Stück auf die Werkstücke übergeht, stellt sicher, daß zusätzlich zur Wirkung der zweiten Erfindung die Trennung des geschmolzenen Elektrodenstückes zur selben Zeit erfaßt werden kann, wie die Erfassung seiner Abtrennung durch den Pegelwert des Bezugssignals A entschieden wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Impulslichtbogenschweißgerät ein Mittel zum Vergleichen des Lichtbogenlängensignals L(l) mit einem Bezugssignal B, dessen Pegel niedriger als derjenige des Bezugssignals A ist, sowie eine Entscheidungsschaltung zur Entscheidung über den Zeitpunkt auf, zu dem das Lichtbogenlängensignal L(l) durch die genannten Vergleichsmittel kleiner wird als das Bezugssignal B. Das Anbringen des zusätzlichen Detektors zur Entscheidung darüber, daß das Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung ein Signal ist, das den Zeitpunkt darstellt, zu dem das geschmolzene Stück der geschmolzenen Elektrode und des Werkstückes kurzschließen, stellt sicher, daß zusätzlich zur Wirkung der dritten Erfindung der Kurzschluß zur gleichen Zeit erfaßt wird, wie er entsprechend dem Pegelwert des Bezugssignals B bestimmt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Impulslichtbogenschweißgerät zum Schweißen von Werkstücken durch den Übergang des an der Spitze einer Schweißdrahtelektrode gewachsenen und geschmolzenen Stückes auf die Schweißzone aufgrund der Wärme, die durch den zwischen dem an die Werkstücke herangeführten Schweißdraht und die Werkstücke angelegten Strom erzeugt wird, folgende Komponenten auf: einen Lichtbogenlängendetektor zur momentanen Erfassung der Lichtbogenlänge zwischen der Spitze der Schweißdrahtelektrode und den Werkstücken, um ein Lichtbogenlängensignal auszugeben; eine Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung zum Einstellen der vorsimulierten momentanen Änderung der Lichtbogenlänge entsprechend dem Fortschreiten des Schweißprozesses; eine Stromwellenformeinstellvorrichtung zum Einstellen einer Bezugsschweißstromwellenform; einen Komparator zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenlängenwertes entsprechend dem momentanen Fortschritt des Schweißprozesses mit dem eingestellten Lichtbogenlängenwert, um ein Differenzsignal auszugeben; und ein Berechnungselement zum Korrigieren des Impulsspitzenwertes oder der Impulsbreite der Bezugsschweißstromwellenform entsprechend dem Differenzsignal und zum Herbeiführen und Liefern eines Schweißstromes zur Gewinnung einer Ziellichtbogenlänge. Das durch Vergleich des durch den Lichtbogenlängendetektor erfaßten momentanen Länge mit der voreingestellten, durch die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung eingestellte Simulationslichtbogenlänge erhaltene Differenzsignal wird zur Korrektur der Bezugsschweißstromwellenform verwendet, um eine korrigierte Schweißstromwellenform herbeizuführen und zu liefern, damit die Schweißung stabil ausgeführt werden kann, während die Drahtelektrode während des Schweißprozesses die Simulationslichtbogenlänge beibehält.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Berechnungselement mit der Funktion der Korrektur eines Basisstromes ausgestattet, der die Bezugsschweißstromwellenform entsprechend dem Differenzsignal besitzt. Durch Anheben des Wellenformpegels der Bezugsschweißstromwellenform während der Schmelzperiode bewirkt die momentane Änderung der Lichtbogenlänge das Absinken des Lichtbogenlängenpegels, und die Änderung der Lichtbogenlänge wird korrigiert.

Während die Ziellichtbogenlänge beibehalten wird, kann also ein stabiles Schweißen durchgeführt und die Simulationsziellichtbogenlängenwellenform leicht in Übereinstimmung mit der Bezugsschweißstromwellenform eingestellt werden, so daß ein hochwertiges Universalschweißgerät geschaffen wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Impulslichtbogenschweißgerät einen Kurzschlußintervalldetektor zur Erfassung des Kurzschlusses zwischen dem geschmolzenen Elektrodenstück und den Werkstücken entsprechend dem Lichtbogenlängensignal, und zum Ausgeben eines Kurzschlußintervall-Erfassungssignals auf, wenn der Kurzschluß eintritt. Wenn der Kurzschlußzustand des geschmolzenen Stückes von dem oberen Pegel des Simulationslichtbogenlängenwellenformsignals erfaßt wird, korrigiert das Berechnungselement die Bezugsschweißstromwellenform, bildet und liefert den Schweißstrom, so daß die Drahtelektrode stabil die Schweißung durchführen kann, während die Simulationslichtbogenlänge in Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt aufrechterhalten wird, zu der der Kurzschluß auftritt.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung weist das Impulslichtbogenschweißgerät eine Vorrichtung zum Einstellen der Stromwellenformperiode auf, um die Perioden zu synchronisieren, mit denen die von der Stromwellenformeinstellvorrichtung gelieferte Bezugsschweißstromwellenform und die von der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung gelieferte und aus der Simulation der momentanen Änderung der Lichtbogenlänge resultierende Simulationslichtbogenlängenwellenform gelesen wird. Da die Simulationslichtbogenlängenwellenform von der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung synchron mit der Leseperiode gelesen wird, kann die Frequenzperiode jedes Schweißphänomens aus der Stromwellenformperiode beurteilt werden, und weiter kann das Frequenzperiodenintervall bei jedem Schweißprozeß auch in Übereinstimmung mit der Änderung der Schweißzustände geregelt werden. Weiter ist das Differenzsignal, das durch Vergleichen der Simulationslichtbogenlänge mit der vom Lichtbogenlängendetektor erfaßten wahren Lichtbogenlänge erhalten wird, für die Korrektur der Bezugsschweißstromwellenform verwendbar. Auf diese Weise wird die korrigierte Schweißstromwellenform hervorgerufen und geliefert, so daß die Drahtelektrode eine Schweißung stabil ausführen kann, während die Simulationslichtbogenlänge bei jedem Schweißprozeß trotz des Wechsels der Schweißbedingungen aufrechterhalten wird. Im Vergleich zur sechsten Erfindung wird die Vielseitigkeit des Lichtbogenschweißgerätes weiter erhöht, wodurch nicht nur die Schweißqualität vergrößert wird, sondern auch die Geschwindigkeit der Schweißsteuerung.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Impulslichtbogenschweißgerät einen Trenndetektor zum Ausgeben eines Trennerfassungssignals zu dem Zeitpunkt auf, zu dem sich das geschmolzene Stück an der Spitze der Drahtelektrode entsprechend dem Lichtbogenlängensignal ablöst. Die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung stellt bei jedem Schweißprozeß die Simulationslichtbogenlängenwellenform nach der Abtrennung des geschmolzenen Stückes synchron mit dem Ausgangssignal des Trenndetektors ein. Die Simulationslichtbogenlängenwellenform wird mit dem eingestellten Lichtbogenlängenwert im Komparator verglichen und die Bezugsschweißstromwellenform wird im Berechnungselement entsprechend dem nach dem Vergleich erzeugten Differenzsignal korrigiert, so daß der Schweißstrom erzeugt und geliefert wird. Während die Lichtbogenlänge in Übereinstimmung mit der nach dem Ablösen des geschmolzenen Stückes eingestellten Simulationslichtbogenlängenwellenform aufrechterhalten wird, kann die Lichtbogenschweißung stabil ausgeführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Impulslichtbogenschweißgerät einen Kurzschlußintervalldetektor zur Erfassung des Kurzschlusses zwischen den Werkstücken und dem geschmolzenen Stück an der Spitze der Drahtelektrode zur Ausgabe des Kurzschlußintervallsignals, und ein Berechnungselement auf, das nur dann arbeitet, wenn kein Kurzschlußintervallsignal ausgegeben wird, so daß die Operation der Korrektur der Bezugsschweißstromwellenform gesteuert wird, wenn das Kurzschlußintervallsignal auftritt. Die Korrektur der Bezugsschweißstromwellenform im Berechnungselement aufgrund des Differenzsignals wird während der Ausgabe des Kurzschlußintervallsignals eingeschränkt, mit der Wirkung, daß die Erzeugung eines übermäßig großen Schweißstromes unterdrückt wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Impulslichtbogenschweißgerät zum Schweißen von Werkstücken durch den Übergang des an der Spitze der Schweißdrahtelektrode entstandenen geschmolzenen Stückes auf die Schweißzone unter Verwendung der Wärme, die durch den an die Werkstücke und an dem den Werkstücken zugeführten Schweißdraht angelegten Strom erzeugt wird, folgende Komponenten auf: einen Lichtbogenlängendetektor zum Ausgeben eines Lichtbogenlängensignals entsprechend der Änderung der Lichtbogenlänge zwischen der Spitze der Drahtelektrode und den Werkstücken; einen
Mittelwertslichtbogenlängenwandler zum Ausgeben eines Mittelwertslichtbogenlängensignals entsprechend dem Lichtbogenlängensignal; eine
Ziellichtbogenlängeneinstellvorrichtung zum Einstellen einer Ziellichtbogenlänge; einen Komparator zum Ausgeben eines zwischen der mittleren Lichtbogenlänge und der Ziellichtbogenlänge sich ergebenden Differenzsignals; eine Stromgruppenausgabeeinheit zum periodischen Ausgeben einer Vielzahl von Impulsfolgen (die Wellenform der Gruppe der pulsierenden Ströme); eine
Ladungsmengeneinstellvorrichtung zum Einstellen der Belastung der Gruppe der pulsierenden Ströme einschließlich des Impuls- oder Basisstromes während der Periode; und eine Steuereinheit zum Unterbrechen der Versorgung der Gruppe der pulsierenden Ströme, wenn das Ausgangssignal der eingestellten Ladungsmengeneinstellvorrichtung und der zu lieferende Belastungsbetrag der Gruppe der pulsierenden Ströme einen vorbestimmten Wert erreicht.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird der Mittelwertslichtbogenlängenwandler durch einen Abtastlichtbogenlängenwandler zum Entnehmen und Abtasten eines Lichtbogenlängensignals in einem besonderen Zeitpunkt ersetzt, während die Ziellichtbogenlängeneinstellvorrichtung durch eine Zielabtastlichtbogenlängeneinstellvorrichtung ersetzt wird. Gemäß dieser zwölften und dreizehnten Erfindung wird die Breite der Gruppe der den Lichtbogenstrom bildenden Impulse korrigiert, und zwar in Übereinstimmung mit dem Unterschied zwischen der Lichtbogenlänge, die durch den Ziellichtbogenlängendetektor eingestellt wurde, und der durch den Lichtbogenlängendetektor erfaßten wahren Lichtbogenlänge, so daß der Belastungsbetrag des Lichtbogenstromes gesteuert wird. Die Schmelzmenge des geschmolzenen Stückes an der Spitze der Drahtelektrode wächst daher bei jedem Schweißprozeß regulär an. Infolgedessen kann die mittlere Lichtbogenlänge so gesteuert werden, daß sie konstant ist und daß infolgedessen die Menge der Auftragung der Schweißung und die Eindringtiefe der Schweißraupe keinen Veränderungen unterliegen. Damit wird eine Schweißung guter Qualität durchgeführt. Gemäß der letzten beiden Ausgestaltungen wird die Breite der den Lichtbogenstrom bildenden Gruppe von Impulsen in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen der voreingestellten Lichtbogenlänge durch den Ziellichtbogenlängendetektor und der durch den Lichtbogenlängendetektor erfaßten wahren Lichtbogenlänge erweitert, so daß die Ladungsmenge der Lichtbogenlänge erhöht wird. Die Schmelzmenge des geschmolzenen Stückes an der Spitze der Drahtelektrode kann daher bei jedem Schweißprozeß regulär anwachsen. Deshalb kann die mittlere Lichtbogenlänge so gesteuert werden, daß sie unabhängig vom Strom konstant bleibt und somit die Eindringtiefe der Schweißnaht an einer Veränderung gehindert wird. Selbst wenn der mittlere Schweißstrom sich mit der Veränderung der Dicke des Werkstückes ändert, kann das Schweißen mit einer voreingestellten konstanten Lichtbogenlänge erfolgen. Somit kann ein Lichtbogenschweißen guter Qualität wirksam durchgeführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist ein Impulslichtbogenschweißgerät vom Kurzschlußtransfertyp ein Mittel zur Erfassung eines Kurzschlußintervalls, ein Mittel zur Entscheidung über ein Lichtbogenintervall mit Hilfe des Kurzschlußintervalls, und ein Mittel zur Begrenzung des Lichtbogenstromes während des Lichtbogenintervalls auf, wenn der Ladungsbetrag während des Lichtbogenintervalls und der eingestellte Ladungsbetrag einen vorbestimmten Wert erreichen. Auf diese Weise kann die mittlere Lichtbogenlänge gesteuert werden, so daß sie während des Lichtbogenintervalls konstant bleibt, selbst im Falle des Kurzschlußtransferlichtbogenschweißens. Infolgedessen werden das Kurzschluß- und das Lichtbogenintervall konstant gehalten, und das Schweißen kann unter Wiederholung des Lichtbogens mit der Wirkung durchgeführt werden, daß die Auftragungsmenge der Schweißung und die Eindringtiefe der Schweißnaht unverändert bleiben. Somit kann ein Lichtbogenschweißen guter Qualität wirksam durchgeführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist ein Impulslichtbogenschweißverfahren ein Mittel zur Einhaltung der Impulsstromgruppenausgabe und zur Übermittlung der Ausgabe derselben an die Steuereinheit für die Versorgung der Gruppe der pulsierenden Ströme auf, bis ein Signal von der Steuereinheit zur Entscheidung darüber geliefert wird, daß der Belastungsbetrag der Gruppe der pulsierenden Ströme konstant ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird der Mittelwertlichtbogenlängenwandler ersetzt durch einen Abtastlichtbogenlängenwandler zum Entnehmen und Abtasten eines Lichtbogenlängensignals zu einem bestimmten Zeitpunkt, während die Ziellichtbogenlängeneinstellvorrichtung durch eine Zielabtastlichtbogenlängen-Einstellvorrichtung ersetzt wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Impulsgruppenperiodeneinstellvorrichtung durch eine Vorrichtung zum Ausgeben eines Kurzschlußfreigabesignals ersetzt. Weiter sind vorgesehen: ein Mittel zur Erfassung des Kurzschlußintervalls; ein Mittel zur Entscheidung über das Lichtbogenintervall mit Hilfe des Kurzschlußintervalls; ein Signalausgangsunterstützungsmittel zum Anlegen des Ausgangsbefehlsignals der Gruppe der pulsierenden Ströme an eine Impulsgruppenausgabeeinheit, nachdem das Kurzschlußintervall freigegeben wurde, wobei die genannten Mittel zur Bildung eines Schweißgerätes vom Kurzschlußtransfertyp dienen. Die mittlere Lichtbogenlänge beim Lichtbogenintervall kann so gesteuert werden, daß sie auch beim Kurzschlußtransferlichtbogenschweißen konstant ist. Dementsprechend können das Kurzschluß- und das Lichtbogenintervall konstant gemacht werden; und da das Schweißen durch methodisches Wiederholen des Kurzschließens und des Lichtbogenziehens durchgeführt wird, kann sich die Eindringtiefe der Schweißnaht nicht verändern. Es kann daher ein Lichtbogenschweißen guter Qualität wirksam ausgeführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist ein Impulslichtbogenschweißgerät zum Schweißen von Werkstücken durch Übergang des an der Spitze einer Schweißdrahtelektrode entstandenen geschmolzenen Stückes auf die Schweißzone, wobei die Wärme durch den an die Werkstücke und an den Werkstücken zugeführten Schweißdraht angelegten Schweißstrom erzeugt wird, folgende Komponenten auf: eine Impulswellenformeinstellvorrichtung zum Einstellen der Wellenform eines einen Schweißstrom bildenden pulsierenden Stromes, um den pulsierenden Strom zu liefern; und eine Steuereinheit für die Impulsstromversorgung zum Einstellen der Ladungsmenge des gemäß dem Differenzsignal gelieferten Impulsstromes und zum Vergleichen der eingestellten Ladungsmenge mit der Ladungsmenge des Impulsstromes, die von der Impulsstromwellenformeinstellvorrichtung geliefert wird, um die Zufuhr des Impulsstromes zu unterbrechen, wenn die Ladungsmenge des gelieferten Impulsstromes die eingestellte Ladungsmenge erreicht. Die Schmelzmenge des an der Spitze der Drahtelektrode geschmolzenen Stückes kan so bei jedem Schweißprozeß regulär wachsen. Infolgedessen wird die mittlere Lichtbogenlänge konstant gemacht, so daß ein stabiles Schweißen möglich ist. Damit kann ein Lichtbogenschweißen guter Qualität stattfinden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Impulslichtbogenschweißgerät mit der zusätzlichen Funktion der Bestimmung des Spitzenwertes der Gruppe der pulsierenden Ströme entsprechend der Differenzsignaleinstellung betraut, sowie mit dem periodischen Ausgeben der Wellenfom der Gruppe der pulsierenden Ströme beim Spitzenwert.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird der Mittelwertslichtbogenlängenwandler durch einen Abtastlichtbogenlängenwandler zum Entnehmen und Abtasten eines Lichtbogenlängensignals zu einem spezifischen Zeitpunkt ersetzt, während die Ziellichtbogenlängeneinstellvorrichtung durch eine Zielabtastlichtbogenlängen-Einstellvorrichtung ersetzt wird. Durch diese Anordnung verändert sich die von der Schweißleistungsversorgung gelieferte Wärmeeingabe mit der Änderung der Lichtbogenbelastung, und zwar wegen der Veränderung (Störung) der projektierten Länge (Ex), wenn die vom Lichtbogenlängensignal angezeigte wahre Lichtbogenlänge von der Ziellichtbogenlänge abweicht, die durch die Ziellichtbogenlängeneinstellvorrichtung voreingestellt wurde. Entsprechend der Entscheidung darüber, daß die Lichtbogenlänge verlängert worden ist, wird der Spitzenwert der Gruppe der pulsierenden Ströme durch die Veränderung des Lichtbogens korrigiert, und gleichzeitig wird auch die Impulsgruppenbreite der Gruppe der pulsierenden Ströme in der Impulsstromversorgungssteuereinheit korrigiert, wodurch die Versorgungslademenge des gepulsten Lichtbogenstromes gesteuert wird. Aus diesem Grunde wird der Lichtbogenstrom so gesteuert, daß die von der Schweißleistungsversorgung gelieferte Wärmeeingabe in Übereinstimmung mit der Veränderung der Lichtbogenlast unterdrückt wird, so daß die Lichtbogenlänge an die Ziellichtbogenlänge angenähert und daher konstant gemacht wird. Dementsprechend kann sich die Auftragung der Schweißung und die Eindringtiefe der Schweißraupe nicht ändern. Auf diese Weise kann eine Lichtbogenraupe guter Qualität wirksam gelegt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Impulslichtbogengerät ein Mittel zur Erfassung des Kurzschlußintervalls; ein Mittel zur Entscheidung über das Lichtbogenintervall unter Verwendung des Kurzschlußmittels; und ein Mittel zur Begrenzung des Lichtbogenstromes im Lichtbogenintervall auf, wenn die Ladungsmenge beim Lichtbogenintervall und die eingestellte Ladungsmenge einen im wesentlichen konstanten Wert erreichen. Die mittlere Lichtbogenlänge im Lichtbogenintervall wird dementsprechend so gesteuert, daß sie auch beim Kurzschlußtransferlichtbogenschweißen konstant ist und daß dementsprechend auch das Kurzschließen und Lichtbogenziehen konstant gemacht werden. Da das Schweißen durch Wiederholung des methodischen Kurzschließens und Lichtbogenziehens erfolgt, ändert sich die Eindringmenge der Schweißung und die Eindringtiefe der Schweißraupe nicht. Somit kann ein Lichtbogenschweißen guter Qualität wirksam durchgeführt werden.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes gemäß einer ersten Ausgestaltung dar;

Fig. 2(a) stellt ein Lichtbogen-Spannungs/Strom-Kennliniendiagramm des Gerätes dar, das die Erfindung verkörpert;

Fig. 2(b) stellt ein spezifisches Schaltbild einer Bezugslichtbogenlängeneinstellvorrichtung dar;

Fig. 3 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine zweite und dritte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 4(a) stellt ein Signalwellenformdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des die Erfindung verkörpernden Gerätes dar;

Fig. 4(b) stellt ein Blockschaltbild eines Kurzschluß/Trenndetektors dar, der eine vierte und fünfte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 4(c) stellt ein Signalwellenformdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des die Erfindung verkörpernden Gerätes dar;

Fig. 5 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das die sechste Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 6(a) stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung klassifizierter Schweißfunktionen dar;

Fig. 6(b) stellt das Diagramm einer Lichtbogenlängenwellenform dar;

Fig. 6(c) stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Simulationsstromwellenform dar;

Fig. 6(d) stellt ein Zeittaktausgabediagramm eines Stromwellenformperiodensignals CB dar;

Fig. 7 stellt das innere Blockschaltbild der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung dar;

Fig. 8 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine siebte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 9 stellt ein Blockschaltbild des Inneren der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung dar;

Fig. 10(a) stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung klassifizierten Schweißfunktionen dar;

Fig. 10(b) stellt das Diagramm einer Lichtbogenlängenwellenform dar;

Fig. 11 stellt ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise einer Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung dar;

Fig. 12 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das die achte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 13 stellt ein inneres Blockschaltbild der die Erfindung verkörpernden Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung dar;

Fig. 14 stellt ein inneres Blockschaltbild einer weiteren Lichtbogeneinstellvorrichtung dar, die die fünfte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 15(a) stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung klassifizierter Schweißfunktionen dar;

Fig. 15(b) stellt ein Diagramm einer Lichtbogenlängenwellenform dar;

Fig. 15(c) stellt ein Diagramm einer Simulationsstromwellenform dar;

Fig. 16 stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Betriebsweise der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung dar;

Fig. 17 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine neunte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 18 stellt ein inneres Blockschaltbild der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung dar;

Fig. 19 stellt ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einstellvorrichtung der Stromwellenformperiode CB dar;

Fig. 20(a) stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung klassifizierter Schweißfunktionen dar;

Fig. 21 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine zehnte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 22 stellt ein inneres Blockschaltbild der Lichtbogenlängenwellenformeinstellvorrichtung dar;

Fig. 23 stellt ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des die Erfindung verkörpernden Gerätes dar;

Fig. 24(a) stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung klassifizierter Schweißfunktionen dar;

Fig. 24(b) stellt ein Diagramm einer Lichtbogenlängenwellenform dar;

Fig. 24(c) stellt ein Diagramm einer Simulationsstromwellenform dar;

Fig. 25 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine elfte Ausführungsform verkörpert;

Fig. 26 stellt ein inneres Blockschaltbild der Lichtbogenlängenwellenformeinstellvorrichtung dar;

Fig. 27 stellt ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des Kurzschlußintervalldetektors dar;

Fig. 28(a) stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung klassifizierter Schweißfunktionen dar;

Fig. 28(b) stellt ein Diagramm einer Lichtbogenlängenwellenform dar;

Fig. 28(c) stellt ein Diagramm einer Simulationsstromwellenform dar;

Fig. 29(a) stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine zwölfte Ausführungsform verkörpert;

Fig. 29(b) stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes vom Kurzschlußtransfertyp dar, das eine dreizehnte Ausführungsform verkörpert;

Fig. 30(a) stellt ein Signalwellenformdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des die zwölfte Ausgestaltung verkörpernden Gerätes dar;

Fig. 30(b) stellt ein Signalwellenformdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des eine dreizehnte Ausgestaltung verkörpernden Gerätes dar;

Fig. 31 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine vierzehnte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 32 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine fünfzehnte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 33 stellt ein Signalwellenformdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des die fünfzehnte Ausgestaltung verkörpernden Gerätes dar;

Fig. 34 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines weiteren Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das die fünfzehnte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 35 stellt ein Signalwellenformdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des weiteren Gerätes dar, das die fünfzehnte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 36 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine sechzehnte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 37 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes vom Kurzschlußtransfertyp dar, das eine siebzehnte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 38 stellt ein Signalwellenformdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des die siebzehnte Ausgestaltung verkörpernden Gerätes dar;

Fig. 39 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine achtzehnte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 40 stellt ein Signalwellenformdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des die achtzehnte Ausgestaltung verkörpernden Gerätes dar;

Fig. 41(a) stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine neunzehnte Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 41(b) stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine zwanzigste Ausgestaltung verkörpert;

Fig. 42(a) stellt ein Signalwellenformdiagramm zur Erläuterung des Betriebes des die neunzehnte Ausgestaltung verkörpernden Gerätes dar;

Fig. 42(b) stellt ein Signalwellenformdiagramm zur Erläuterung des Betriebes des die zwanzigste Ausgestaltung verkörpernden Gerätes dar;

Fig. 43 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine einundzwanzigste Ausführungsform verkörpert;

Fig. 44, 45 stellen Blockschaltbilder konventioneller Geräte dar;

Fig. 46 stellt ein Diagramm zur Erläuterung jedes Schweißprozesses mit einer Gruppe pulsierender Ströme zur Verwendung als Lichtbogenstrom dar;

Fig. 47(a), (b) stellen Impulsstromwellenformen bei konventionell gepulsten Lichtbogenschweißgeräten dar;

Fig. 48 stellt ein Wellenformdiagramm der Gruppe der Impulsströme beim konventionell gepulsten Lichtbogenschweißgerät dar; und

Fig. 49, 50(a), (b) stellen Diagramme zur Erläuterung der mit konventionellen Geräten verbundenen Probleme dar.

Fig. 1 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar. Gemäß Fig. 1 weist das Gerät folgende Komponenten auf: eine Lichtbogenschweißleistungsversorgung 1 zur Lieferung eines Schweißstromes an eine Drahtelektrode 3; einen Schweißbrenner 2 zur Halterung der Drahtelektrode 3; einen Lichtbogen 4a, der zwischen der Drahtelektrode 3 und den Werkstücken 4b (Muttermetall) erzeugt wird; einen Spannungsdetektor 5 zur Erfassung der zwischen der Drahtelektrode 3 und dem Werkstück 4b erzeugten Lichtbogenspannung V; einen Stromdetektor 6 zur Erfassung des Lichtbogenstromes; und eine Lichtbogenlängen-Wandlerschaltung 19 zur Erzeugung eines Signals, das der tatsächlichen Lichtbogenlänge entspricht.

Die Lichtbogenlängen-Wandlerschaltung 19 weist folgende Komponenten auf: einen Trennverstärker 19a zum Verstärken der vom Spannungsdetektor 5 erfaßten Lichtbogenspannung; einen Trennverstärker 19b zum Verstärken des vom Stromdetektor 6 erfaßten Lichtbogenstromes; eine Funktionseinstellvorrichtung 19g zur Aufnahme des Lichtbogenstromes I und zum Ausgeben eines Funktionseinstellwertes Kl(I); einen Multiplizierer 19c zum Umwandeln des Lichtbogenstromes I in Lichtbogenspannungsveränderungen, die Lichtbogen-Spannungs/Strom-Kennwerten entsprechen, unter Verwendung einer Bezugslichtbogenlänge als Parameter, so daß die Veränderungen in einem Lichtbogen-Spannungs/Strom-Kennliniendiagramm gemäß Fig. 2(a) eingetragen sind; eine Gleichspannungskonstanteneinstellvorrichtung 19d zum Multiplizieren einer Bezugslichtbogenspannung mit einer versetzten Spannung; einen Addierer 19e zum Addieren der versetzten Spannung zum Lichtbogenspannungswert, um die Bezugslichtbogenspannung Vx zu erhalten; einen Komparator 19f zum Vergleichen der Bezugslichtbogenspannung mit der erfaßten Lichtbogenspannung V, und zum Ausgeben eines Lichtbogenlängensignals entsprechend der tatsächlichen Lichtbogenlänge l; und eine Bezugslichtbogenspannungs-Einstellvorrichtung 190 zum Simulieren der Bezugslichtbogenspannung.

Für diese Anordnung wird nachfolgend die Betriebsweise des Gerätes unter Bezugnahme auf das Lichtbogenspannungskennliniendiagramm der Fig. 2(a) beschrieben.

Fig. 2(b) stellt ein Schaltbild der Bezugslichtbogenspannungseinstellvorrichtung 190 dar, das Operationsverstärker 140a, 140b, einen Datenträger 140c und Widerstände R_A, R_B, R_C, R_D und R_E aufweist.

Damit sich die Lichtbogenspannung V, die von dem die Lichtbogenlänge als einen Parameter benutzenden Spannungsdetektor 5 erfaßt wird, bei der Abbildung definierter Funktionen entsprechend der Änderung des Lichtbogenstromes ändern kann, wird zur Beschreibung der Betriebsweise die Lichtbogenspannung V auf der Basis experimenteller Daten in der nachfolgenden Weise dargestellt: V=R(I)×I+Al+B (R(I)); mit R: charakteristische Konstante des Lichtbogens, damit die Lichtbogenspannung die in Fig. 2(a) dargestellten Kennwerte erreicht, wenn das Fließen des Lichtbogenstromes I veranlaßt wird; I: Lichtbogenstrom; A: Proportionalitätskonstante in bezug auf die Lichtbogenlänge; l: Lichtbogenlänge; B: Minimalspannung zur Aufrechterhaltung der Lichtbogenentladung, wenn die Lichtbogenlänge l mit 0 mm angenommen wird; und Al+B=Vl (Aufrechterhaltung der Lichtbogenspannung) bei jeder Lichtbogenlänge l. Vo ist die Leerlaufspannung der Lichtbogenschweißleistungsversorgung bei Vo in Fig. 2(a), wobei die Lichtbogenspannung so charakterisiert ist, daß sie von der Aufrechterhaltungslichtbogenspannung Vl an steigt, wenn ein Lichtbogen erzeugt wird (vgl. Fig. 2(a)).

Die Lichtbogenspannung V wird eingestellt, wie oben beschrieben wurde. Der vom Stromdetektor 6 über den Trennverstärker 19b erfaßte Lichtbogenstrom wird mit einer Funktion Kl(I) multipliziert, die auf den Strom im Multiplizierer 19c beruht. Die Funktion wird so eingestellt, daß die Neigung in dem Maße abnimmt, wie der Drahtdurchmesser zunimmt, oder wie im Falle der gemischten Gase CO₂-Ar, die Ar-Komponente zunimmt. (In diesem Falle wird die Funktion Kl(I) auch in Übereinstimmung mit der charakteristischen Konstanten R(I) des Lichtbogens eingestellt). Das Ausgangssignal Kl(I) des Multiplizierers 19c, der den Lichtbogenstrom I mit der Funktion Kl(I) multipliziert, wird an den Addierer 19e angelegt. Da der Addierer 19e die durch die Gleichspannungseinstellvorrichtung 19d eingestellte Spannungskonstante K2 empfängt, nimmt das Ausgangssignal (die Bezugslichtbogenspannung) den Wert Vx=Kl(I)×I+K2 an. Mit dem Lichtbogenstrom I als Variable und mit Kl(I), K2 als Konstante, stimmt als Ergebnis das die Bezugslichtbogenspannung Vx als Ausgangssignal darstellende Kennliniendiagramm mit dem Verlauf überein, der in Fig. 2(a) dargestellt ist. Die darin dargestellten elektrischen Kennwerte sind solcher Art, daß bei einer Bezugslichtbogenlänge von Lo die Bezugslichtbogenspannung Vx sich in Übereinstimmung mit der durch die Funktion Kl(I) bestimmten charakteristischen Kurve relativ zur Veränderung des Lichtbogenstromes I ändert, bei einer Gleichspannungskonstanten K2 auf vorbestimmtem Pegel. Auf diese Weise wird die Bezugskennlinie der Lichtbogenspannung bei der Bezugslichtbogenlänge Lo erhalten.

Die so nacheinander gemäß der Veränderung des Lichtbogenstromes I eingestellte Bezugslichtbogenspannung Vx wird zusammen mit dem vom Spannungsdetektor 5 über den Trennverstärker 19a gelieferten Ausgangssignal der Lichtbogenspannung V an den Komparator 19f angelegt und dient zur Ausgabe eines Lichtbogenlängensignals L(l) beim vorbestimmten Lichtbogenstromwert. L(l) wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:
L(l)=V-Vx=(R(I)-Kl(I)I+Al+B-K2. Da R(I) annähernd als Kl(I) gesetzt wird, nimmt L(l) annähernd den Wert (Al+B-K2) an. Falls K2=B ist, nimmt V annähernd den Wert A an und V ist im wesentlichen proportional zu l. Als Ergebnis wird aus A das Lichtbogenlängensignal L(l) in bezug auf die wahre Lichtbogenlänge erhalten, wobei Al zum Einstellen der erfaßten Spannung V dient, da (B-K2) konstant ist. Diese Lichtbogenlänge verändert sich in dem Maße, wie das geschmolzene Stück an der Spitze der Schweißelektrode wächst, sich dann abtrennt, Form annimmt und kurzschließt, während sich die Lichtbogenlänge periodisch in dem Maße wiederholt, wie sich das Wachstum, die Abtrennung und die Formgestaltung des geschmolzenen Stückes wiederholen. Die Veränderung der Lichtbogenlänge wird durch den Vergleich des erfaßten Spannungswertes V mit der Bezugslichtbogenspannung Vx deutlich. Im Falle einer Lichtbogenlänge l1<l2 beispielsweise ändert sich die Lichtbogenspannung V, obwohl der Lichtbogenstromwert der gleiche bleibt, wie Fig. 2 zeigt.

Auf diese Weise wird eine exakte Schweißsteuerung durch die Gewinnung des Lichtbogenlängensignals möglich, das sich momentan ändert.

Nachfolgend wird eine Beschreibung der Betriebsweise der Bezugslichtbogenspannungseinstellvorrichtung 190 als spezifisches Beispiel gegeben.

Bei diesem Schaltungsaufbau nähert sich die Bezugslichtbogenspannung Vx im wesentlichen einer Primärfunktion in bezug auf den Strom im Bereich von Lichtbogenströmen zwischen 40 A-600 A, entsprechend den Kennlinien der Fig. 2(a), an.

Wie aus Fig. 2(b) hervorgeht, wird der Lichtbogenstrom I mit der Primärfunktion R_B/R_A im Operationsverstärker 140a der ersten Stufe multipliziert.

Im Operationsverstärker 140b der zweiten Stufe werden darüber hinaus der im Datenträger 104c gesetzte Wert Vc und das multiplizierte Signal (R_B/R_A×I) addiert, so daß der Wert

Vx ( = R_D/R_C×R_B/R_A) × I + (R_D/R_E × Vc)

ausgegeben wird. Auf diese Weise können die in Fig. 2(a) dargestellten Größen K1, K2 entsprechend den Kennlinien durch Wahl des Schaltungswiderstandes R_A-R_D simuliert werden, wobei Vx erhalten wird.

Obwohl nicht dargestellt, gelangen Störungen in den Lichtbogenstrom und in die Spannungsdetektoren, und diese Störungen werden ausgeschaltet, um ein fehlerhaftes Funktionieren wegen der Anwesenheit eines Störsignals zu vermeiden. Es ist daher normal, Filter an den Ausgängen der Strom/Spannungs-Detektoren und des Lichtbogenlängendetektors anzuordnen, und verschiedene Vorkehrungen gegen Störungen im Rechenelement des Lichtbogenlängendetektors 19 zu treffen.

Fig. 3 zeigt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes, das ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert. In Fig. 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Komponenten der Fig. 1, so daß eine detaillierte Beschreibung derselben entfällt. Was die Betriebsweise des Lichtbogenlängendetektors 19 anbetrifft, ist sie derjenigen des Lichtbogenlängendetektors des ersten Ausführungsbeispiels gleich.

Gemäß Fig. 3 weist der Kurzschluß/Abtrennungs-Detektor 120 eine Differenzierschaltung 120a zum Differenzieren des Lichtbogenlängensignals, eine Signalformgebungsschaltung 120b zur Gestaltung der Differentialwellenform, und eine Kurzschluß/Abtrennungs-Entscheidungsschaltung zur Entscheidung über Kurzschluß/Abtrennung 120c des geschmolzenen Stückes aus der formgestalteten Differentialwellenform auf.

Auf der Basis dieser Anordnung wird der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Dabei wird der an die Drahtelektrode 3 zu liefernde Lichtbogenstrom als Gruppe der in den Fig. 4(a), (b) dargestellten pulsierenden Ströme beschrieben. Wenn gemäß den Fig. 4(a), (b) eine Vielzahl von Impulsmitteln (eine Gruppe von Impulsen) im Basisstrom überlagert werden, und wenn diese Operation zur Durchführung der Schweißung periodisch wiederholt wird, löst sich das an der Spitze der Drahtelektrode gebildete geschmolzene Stück unter der Wirkung der Impulsgruppe ab (I), und dann wird die Spitze des Drahtes durch den Lichtbogen geschmolzen und bildet das geschmolzene Stück (II). Die Phänomene der Bildung/Abtrennung des geschmolzenen Stückes werden zur Durchführung der Schweißung wiederholt. Zusätzlich kann ein Kurzschluß (III) zwischen dem an der Spitze des Drahtes gebildeten geschmolzenen Stückes und den Werkstücken auftreten. In den Teilen (a) und (c) der Fig. 4(a) sind die während des Schweißens auftretende Lichtbogenspannungswellenform und das Lichtbogenlängensignal dargestellt.

Nachfolgend wird eine Beschreibung der Lichtbogenspannungswellenform und des Lichtbogenlängensignals für den Fall gegeben, daß sich die Phänomene der Bildung/Abtrennung des geschmolzenen Stückes wiederholen und daß das Phänomen des Kurzschlusses auftritt. Die Lichtbogenspannungswellenform in Teil (a) der Fig. 4(a) ändert sich in pulsierender Weise entsprechend der Impulsstromwellenform und in Übereinstimmung mit der Veränderung der Lichtbogenlänge. Wenn sich das geschmolzene Stück ablöst (I), verläuft die Lichtbogenspannungswellenform kontinuierlich, wenn auch die Lichtbogenspannungswellenform insgesamt diskontinuierlich bleibt. Anders ausgedrückt, steigt die Lichtbogenspannung, obwohl sie vor dem Ablösen des geschmolzenen Stückes beispielsweise bei 30 V bleibt, in weniger als einigen µs auf 35 V an, wenn sich das geschmolzene Stück von der Schweißelektrode 2 abtrennt. Die bei 20 V vor der Kurzschlußbildung durch das geschmolzene Stück liegende Lichtbogenspannung fällt in weniger als einigen µS auf weniger als 2-3 V ab, wenn der Kurzschluß zwischen dem geschmolzenen Stück und den Werkstücken auftritt. Wie aus der Lichtbogenlängensignalwellenform des Teils (c) der Fig. 4(a) hervorgeht, hängt auf der anderen Seite die Veränderung des Lichtbogenlängensignals nicht von der Impulsstromwellenform ab, sondern nur von der wahren Lichtbogenlänge l, und diese steigt scharf an, wenn sich das geschmolzene Stück abzulösen beginnt. Obwohl das Lichtbogenlängensignal dann in dem Maße ansteigt, wie das geschmolzene Stück zunimmt, tritt wiederum der Kurzschluß zwischen dem geschmolzenen Stück und den Werkstücken auf, wenn sich das geschmolzene Stück gleichzeitig mit der Verkürzung der Lichtbogenlänge absenkt. Die Lichtbogenlänge wird dann null, und dementsprechend fällt das Lichtbogenlängensignal plötzlich ab.

Wie oben dargelegt, kann beispielsweise das Lichtbogenlängensignal zur Erfassung der scharfen Veränderung des Lichtbogenlängensignals- oder des Abtrennungs/Kurzschlußzeitpunktes durch Vergleichen des vorbestimmten Pegels mit der Lichtbogenspannung verwendet werden. Gemäß Fig. 4(a) veranschaulichen die Teile (d) - (f) die aus der scharfen Veränderung des Lichtbogenlängensignals erfaßte Abtrennung bzw. Kurzschließung. Die Lichtbogenspannung steigt auf etwa 35 V an, wenn sich das geschmolzene Stück von der Drahtelektrode 3 ablöst, wobei das Lichtbogenlängensignal L(l), dessen Signalpegel sich mit dem Ablauf der Schweißzeit verändert, in die Differenzierschaltung 120a eingegeben wird, d. h., wenn die Lichtbogenspannung V bei 30 V liegt. In diesem Falle steigt das Lichtbogenlängensignal unabhängig vom Lichtbogenstrom in weniger als einigen µS an. Dementsprechend liefert die Differenzierschaltung 120a ihr Vorwärtsrichtungsdifferentialsignal zum Zeitpunkt des Schmelzens/Abtrennens, wie in Teil (d) der Fig. 4(a) gezeigt ist. Das Differenzsignal wird in eine Kurzschluß/Trennungs-Entscheidungsschaltung 120c eingegeben, nachdem es in einer Signalformgebungsschaltung 120b in Form gebracht worden ist. Da das auf diese Weise eingegebene Signal ein Vorwärtsdifferenzsignal ist, wird das geschmolzene Stück als abgetrennt beurteilt, und es wird ein Ab 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002004090277 00004 99880trennungssignal ausgegeben, wie in Teil (e) der Fig. 4(a) dargestellt ist.

Anstelle der Erfassung des Anstiegs des Lichtbogenlängensignals entsprechend der ersten Ausgestaltung kann auch der Abfall des Lichtbogenlängensignals gemäß der dritten Ausgestaltung erfaßt werden. Dementsprechend fällt bei der dritten Ausgestaltung der Wert Al+B beim Minimum der Lichtbogenaufrechterhaltungsspannung in weniger als einigen µS auf weniger als 3 V, wobei der Kurzschluß des geschmolzenen Stückes auftritt, wenn die Gleichstromspannungskonstante (Versetzungsspannung) K2 auf ungefähr 10 V bleibt. Somit bringt das Lichtbogenlängensignal die Spannung L(l) auf ungefähr -7 V herunter, mit einer in Teil (c) der Fig. 4(a) gezeigten Erweiterung entsprechend der Beziehung L(l)≃Al+B+K2; und es wird zum Zeitpunkt des Kurzschlusses ein Differenzsignal in negativer Richtung ausgegeben. Dieses Differenzsignal wird in eine Kurzschluß/Abtrennungs-Entscheidungsschaltung 120c eingegeben, nachdem es in der Signalformgebungsschaltung 120b geformt, d. h. zugeschnitten wurde. Da das so empfangene Signal ein negativ gerichtetes Differenzsignal ist, wird das geschmolzene Stück als kurz angesehen, und es wird ein Kurzschlußsignal ausgegeben, wie in Teil (e) der Fig. 4(a) dargestellt ist.

Wenn der Kurzschluß freigegeben, d. h. aufgehoben ist, steigt die Lichtbogenspannung wieder scharf an, und ebenso steigt das Lichtbogenlängensignal scharf an. Es wird dann entschieden, daß das geschmolzene Stück einen Kurzschluß bewirkt und sich abgelöst hat, und es wird ein Abtrennungssignal ausgegeben, wie im Falle der dritten Erfindung. Wie in Teil (d) der Fig. 4(a) dargestellt, wird das negativ gerichtete Differenzsignal zum Zeitpunkt des Kurzschlusses des geschmolzenen Stückes ausgegeben, zu dem das Lichtbogenlängensignal abfällt, während ein positiv gerichtetes Differenzsignal zum Zeitpunkt des Kurzschlusses bzw. der Abtrennung ausgegeben wird. Das negativ gerichtete Differenzsignal wird an eine Kurzschluß/Abtrennungs-Entscheidungsschaltung 12c geliefert, nachdem es in der Signalformgebungsschaltung 12b der Formbildung unterzogen wurde, und es wird ein Kurzschlußsignal ausgegeben, wie in Teil (f) der Fig. 4(a) dargestellt ist. Im Ergebnis kann der Abtrennungs/Kurzschlußzeitpunkt präzise zur Kenntnis gebracht werden.

Da der Zeitpunkt, bis zu dem das Lichtbogenlängensignal anwächst, dem Abtrennungszeitpunkt des geschmolzenen Stückes entspricht, wie in Teil (c) der Fig. 4(c) gezeigt ist, wird das Lichtbogenlängensignal mit einem Bezugssignal A gemäß der vierten Ausgestaltung verglichen. Das Signal wird zu dem Zeitpunkt ausgegeben, zu dem das Lichtbogenlängensignal größer als das Bezugssignal A wird, wobei entschieden wird, daß sich das geschmolzene Stück abgelöst hat, wenn das Signal ausgegeben wird; wobei das Abtrennungssignal ausgegeben wird, wie in Teil (d) der Fig. 4(c) gezeigt ist. Wenn das geschmolzene Stück kurzschließt, fällt die minimale Lichtbogenaufrechterhaltungsspannung auf ungefähr 2-3 V ab. In diesem Falle nimmt das Lichtbogenlängensignal auf ungefähr -7 V ab mit einer Dehnung gemäß L(l)=Al+B+K2, auf ungefähr 10 V eingestellt ist. Da der Zeitpunkt, zu dem das Lichtbogenlängensignal abnimmt, mit dem Kurzschlußzeitpunkt des geschmolzenen Stückes und des Werkstückes übereinstimmt, wird gemäß der fünften Ausgestaltung ein Lichtbogenlängensignal B mit einem Bezugssignal B verglichen; und es wird ein Signal ausgegeben, wenn das Lichtbogenlängensignal kleiner als das Bezugssignal B wird. Der Zeitpunkt, zu dem dieses Signal ausgegeben wird, wird auf den Kurzschlußzeitpunkt festgesetzt, und dann wird das Kurzschlußsignal ausgegeben, wie in Teil (e) der Fig. 4(c) dargestellt ist.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Kurzschluß/Abtrennungsdetektors 120 gemäß einem vierten und fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf das Schaltbild der Fig. 4(b) beschrieben.

Wenn ein Schweißstartsignal an einen Schweißstartzeitgeber 120d angelegt wird, bewirkt der Schweißstartzeitgeber 120d das Anlegen eines Zeitgeberintervallsignals H über einen Umkehrpuffer 120e an einen Analogschalter 120f. Der Schweißstartzeitgeber wird also betätigt, wenn das Schweißen beginnt; und da der Analogschalter 120f während des Startintervalls ausgeschaltet bleibt, arbeitet der Kurzschluß/Abtrennungsdetektor nicht.

Auf diese Weise wird das Abtrennungssignal erzeugt, wenn Spannung von der Schweißleistungsversorgung zum Schweißstartzeitpunkt angelegt und daher der Analogschalter zur Beseitigung des Signals versorgt wird, um den Kurzschluß/Abtrennungsdetektor im Schweißstartzeitpunkt am Arbeiten zu hindern.

Während des Schweißens wird das Lichtbogenlängensignal über den Analogschalter 120f an die Komparatoren 120i, 120j angelegt. Das von der Abtrennungspegeleinstellvorrichtung 120g gelieferte Bezugssignal A wird im Komparator 120i mit dem Lichtbogenlängensignal verglichen; und der Komparator 120i liefert ein H-Signal, falls das Lichtbogenlängensignal größer als das Bezugssignal A ist, während er ein L-Signal liefert, falls das Lichtbogenlängensignal kleiner als das Bezugssignal A ist.

Das Ausgangssignal des Komparators 120i wird an den Anstiegsflankendetektor 120k angelegt, der im Anstiegszeitpunkt, zu dem sich das Ausgangssignal des Komparators 120i von L nach H ändert, ein Signal liefert, so daß der Abtrennungszeitpunkt festgestellt ist.

Im Komparator 120j wird andererseits das Lichtbogenlängensignal mit dem von der Kurzschlußpegeleinstellvorrichtung 120h gelieferten Bezugssignal B verglichen; und der Komparator 120j liefert ein H-Signal, falls das Lichtbogenlängensignal kleiner als das Bezugssignal B ist, während er ein L-Signal liefert, falls das Lichtbogenlängensignal größer als das Bezugssignal B ist. Das Ausgangssignal des Komparators 120j wird an einen Anstiegsflankendetektor 120l angelegt, der im Anstiegszeitpunkt, zu dem sich das Ausgangssignal des Komparators 120j von L nach H ändert, ein Signal ausgibt, so daß der Kurzschlußzeitpunkt ermittelt ist.

Obwohl die Kurzschluß/Abtrennungs-Detektoren gemäß der zweiten bis fünften Ausführungsbeispiele in den in den Fig. 1, 4(b) dargestellten Weise aufgebaut sind, kann der Kurzschluß/Abtrennungsdetektor 120 fehlerhaft arbeiten, weil durch Verzerrungen verursachte Störungen und dgl. dem in Teil (c) der Fig. 4(a) oder in Teil (c) der Fig. 4(c) dargestellten Lichtbogenlängensignal als Eingangssignal überlagert werden. Aus diesem Grund sind natürlich in den konkreten Geräten Maßnahmen gegen Störungen des Lichtbogenlängensignals als Eingabe oder in bezug auf das Ausgabesignal des Kurzschluß/Abtrennungsdetektors 120 getroffen.

Fig. 5 stellt eine Gesamtblockschaltung eines Impulslichtbogenschweißgerätes gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Gemäß Fig. 5 weist das Schweißgerät eine Lichtbogenschweißleistungsversorgung 1 zur Lieferung des aus pulsierenden Strömen bestehenden Lichtbogenstromes an eine Schweißanlage auf, wobei die Leistungsversorgung folgende Komponenten aufweist: einen Wechselrichter 1a zum Umwandeln einer Dreiphasenwechselspannung in eine vorbestimmte Frequenz und somit zur Lieferung der umgewandelten Spannung an einen Transformator 1c; eine Wechselrichtertreiberschaltung 1d zum Antreiben der Wechselrichterschaltung; und Dioden 1d, 1d zum Gleichrichten der vom Wechselrichter gelieferten Ausgabe zur Gewinnung des aus pulsierenden Strömen zusammengesetzten Lichtbogenstromes. Das Schweißgerät weist weiter folgende Bestandteile auf: einen Schweißbrenner 2; eine Schweißelektrode 3 (im folgenden einfach als Drahtelektrode bezeichnet), die durch eine Zubringerrolle von einer Drahtspule aus gegen die Werkstücke 4b geführt wird; einen Lichtbogen 4a, der zwischen der Drahtelektrode 3 und den Werkstücken 4b erzeugt wird; einen Spannungsdetektor 5 zur Erfassung der Lichtbogenspannung; einen Stromdetektor 6 zur Erfassung des Lichtbogenstromes; eine Drahtzuführung 8a zum Zuführen der Drahtelektrode 3 mit einer Vorschubgeschwindigkeit, die durch die Drahtvorschubgeschwindigkeits-Einstellungsvorrichtung 8b eingestellt wird; und eine Impulsstromwellenformsteuerschaltung 9₂. Die Steuerschaltung weist folgende Komponenten auf: einen Lichtbogenlängendetektor 9a zur Erfassung der wahren Lichtbogenlänge, die sich momentan ändert, auf der Basis der erfaßten Lichtbogenspannung und des Lichtbogenstromes, um ein Lichtbogenlängensignal L(l) auszugeben; eine Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b zum Einstellen einer Simulationslichtbogenlängenwellenform durch Simulieren der für den Schweißprozeß benötigten Lichtbogenlänge, wie durch eine gestrichelte Linie der Fig. 6(b) dargestellt ist; einen Komparator 9c zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenlängenwertes mit der Simulationslichtbogenlänge, um ein Differenzsignal ΔL(l) auszugeben; eine Stromwellenformeinstellvorrichtung 9d zum Einstellen einer Simulationsstromwellenform durch Simulieren der Bezugswellenform einer Gruppe pulsierender Ströme, welche den Lichtbogenstrom bilden, wie in Fig. 6(c) dargestellt ist; eine Einstellvorrichtung 9e für die Stromwellenformperiode C_B zum Einstellen der Periode zum Lesen einer Lichtbogenlängenwellenform Lo und einer Stromwellenform i in Übereinstimmung mit der Drahtvorschubgeschwindigkeit; ein Rechenelement 9f zum Korrigieren des Spitzenwertes oder der Impulsbreite der Simulationsstromwellenform mit Hilfe des Differenzsignals ΔL(l), um den dadurch erzeugten Lichtbogenstrom zu liefern; eine Basisstromausgabevorrichtung 9g zur Lieferung eines dem erzeugten Lichtbogenstrom zu überlagernden Basisstromes; einen Addierer 9h zum Überlagern des Basisstromes; und einen Komparator 9i zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenstromwertes mit dem gelieferten Lichtbogenstrom, um den Einschalt-/Ausschaltzustand der Wechselrichtertreiberschaltung in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis zu steuern.

Die oben erwähnte Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b weist, wie Fig. 7 zeigt, folgende Komponenten auf:
Einstellvorrichtungen, wie etwa die Cutintervall-Einstellvorrichtung 9b₁ zum Einstellen eines Intervalls, während dessen die Cutwellenform in der Simulationslichtbogenlängenwellenform ausgegeben wird; eine Cutwellenformeinstellvorrichtungg 9b₂ zum Einstellen der Cutwellenform (S); eine
Schmelzintervalleinstellvorrichtung 9b₅ zum Einstellen eines Intervalls, während dessen eine Schmelzwellenform ausgegeben wird; eine Vorrichtung 9b₉ zum Einstellen einer geformten Wellenform (V) und dgl.; einen Wellenformsynthesizer 9b₁₃ zum Synthetisieren eingestellter Wellenformen, um eine Simulationslichtbogenlänge (L(l)) zu gewinnen; Analogschalter 9b₃, 9b₇, 9b₁₀ zum Steuern der Lieferung der entsprechenden eingestellten Wellenformen an den Wellenformsynthesizer 9b₁₃; Wechselrichterelemente 9b₄, 9b₈, 9b₁₂ zum Steuern des Lesens der entsprechend eingestellten Wellenform; einen Flip-Flop 9b₁₁; und ein UND-Gate 9b₁₄ zum Einstellen eines Ausgabeintervalls für eine zugeschnittene Wellenform auf der Basis des Signalausgabezeitpunktes der Stromwellenformperiode C_B.

Der Betrieb des wie oben beschrieben aufgebauten Schweißgerätes wird nunmehr beschrieben. Wie aus Teil (a) der Fig. 6 hervorgeht, nimmt die Lichtbogenlänge während des Schmelzprozesses der Drahtelektrode durch die Zufuhr des Lichtbogenstromes und das Anwachsen des geschmolzenen Elektrodenstückes zu, während die Lichtbogenlänge allmählich kleiner wird, und zwar aufgrund der Drahtzuführungsgeschwindigkeit in dem Intervall, in dem das geschmolzene Elektrodenstück, in einer das Schmelzvolumen verringernden Weise durch Begrenzung des Lichtbogenstromes allein auf den Basisstrom, geformt wird. Die Lichtbogenlänge nimmt wieder zu, wenn der Lichtbogenstrom plötzlich wieder zu fließen beginnt, so daß das herangewachsene geschmolzene Stück durch elektromagnetische Abschnürungskräfte abgetrennt wird, die zu einem Zeitpunkt erzeugt worden sind, als das geschmolzene Stück in ein vorbestimmtes Schmelzvolumen geformt worden war.

Wenn das Lichtbogenschweißen praktisch unter normalen Bedingungen ausgeführt wird, äußert sich die Veränderung der Lichtbogenlänge wie oben beschrieben. Durch Voreinstellung der Veränderung der Lichtbogenlänge als Simulationslichtbogenlängenwellenform und durch Steuerung der Lichtbogenstromzufuhr zur Aufrechterhaltung der Simulationslichtbogenlängenwellenform kann ein stabiles Lichtbogenschweißen mit einer hervorragenden Schweißraupe ausgeführt werden.

Zu diesem Zweck wird die durch eine gestrichelte Linie in Fig. 6(b) dargestellte Simulationslichtbogenlängenwellenform zunächst in einem Zeitpunkt synthetisiert, in dem das proportional zur Drahtzuführungsgeschwindigkeit eingestellte Stromwellenformperiodensignal C_B (im folgenden einfach als Periodensignal bezeichnet) von der Einstellvorrichtung 9e der Stromwellenformperiode C_B an die Lichtbogenlängeneinstellungsvorrichtung 9b angelegt wird. Was die Synthese der Lichtbogenlängenwellenform anbetrifft, wird gemäß Fig. 7 ein EIN-Signal mit ′H′-Pegel vom Flip-Flop 9b₁₁ an die Cutintervalleinstellvorrichtung 9b₁ angelegt, die mit einer Zeitgeberschaltung verbunden ist, sofern das Periodensignal C_B an die SETZ-Klemme des Flip-Flops 9b₁₁ angelegt ist, und das EIN-Signal mit ′H′-Pegel an die mit einem Wellenspeicher zusammengeschaltete Cutwellenformeinstellvorrichtung 9b₂ sowie an den Analogschalter 9b₃ während eines Intervalls angelegt ist, das dem Cutintervall entspricht. Als Folge davon wird Cutwellenforminformation (S in (b) in der Fig. 6) von der Cutwellenform-Einstellvorrichtung 9b₂ über den Analogschalter 9b₃ an den Wellenformsynthesizer 9b₁₃ geliefert. Anschließend wird, wenn der Pegel des EIN-Signalausgangs der Cutintervalleinstellvorrichtung 9b₁ auf ′L′-Pegel übergeht, das Ausgangssignal des Wechselrichterelementes 9b₄ auf ′H′-Pegel invertiert und damit zum EIN-Signal der Schmelzintervall-Einstellvorrichtung 9b₅ gemacht. Dementsprechend wird das EIN-Signal mit ′H′-Pegel an die Schmelzwellenformeinstellvorrichtung 9b₆ und an den Analogschalter 9b₇ während eines Intervalls angelegt, das dem Schmelzintervall entspricht.

Schmelzwellenforminformation (T in (b) der Fig. 6) wird über den Analogschalter 9b₇ an den Wellenformsynthesizer 9b₁₃ geliefert. Wenn der Pegel des EIN-Signals auf den ′L′-Pegel mit Beendigung des Fusionsintervalls übergeht, wird das Ausgabesignal des Wechselrichterelementes 9b₈ auf ′H′-Pegel invertiert und an die RÜCKSETZ-Klemme des Flip-Flops 9b₁₁, an einen der Eingänge des UND-Gates 9b₁₄ und an die Vorrichtung 9b₉ zur Einstellung der zugeschnittenen Wellenform geliefert. Der Ausgang des Flip-Flops 9b₁₁ wird dann auf ′L′-Pegel invertiert, ehe er an das mit dem anderen Eingang des UND-Gates 9b₁₄ angeschlossenen Wechselrichterelementes 9b₁₂ geliefert wird. Das UND-Gate 9b₁₄, das wieder in den EIN-Zustand übergegangen ist, aktiviert den Analogschalter 9b₁₀ und liefert Wellenformzuschnittsinformation (V in (b) der Fig. 6) an den Wellenformsynthesizer 9b₁₃, um die Synthese der Simulationslichtbogenlängenwellenform einzuleiten. Wenn das Periodensignal C_B anschließend an die SETZ-Klemme des Flip-Flops 9b₁₁ angelegt wird, wird der Ausgang des Flip-Flops 9b₁₁ auf ′H′-Pegel invertiert, ehe er an das Wechselrichterelement 9b₁₂ angelegt wird. Das UND-Gate 9b₁₄ wird dann abgeschaltet und ebenso wird der Analogschalter 9b₁₀ abgeschaltet, so daß die Ausgabe von Wellenformzuschnittsinformation unterbrochen wird. Da die Ausgabe des Flip-Flops 9b₁₁ entsprechend an die Cutintervalleinstellvorrichtung 9b₁ geliefert wird, wird die Cutwellenforminformation erneut gelesen. Dementsprechend wird die Simulationslichtbogenlängenwellenform für den Zeitpunkt des Schmelzens, der Formgebung und der Unterbrechung jedesmal beim Anlegen des Periodensignals C_B synthetisiert.

Wenn die Simulationslichtbogenlängenwellenform in der oben beschriebenen Weise eingestellt ist, vergleicht der Komparator 9c den Signalpegel Lo der Lichtbogenlängenform mit der wahren Lichtbogenlänge (L(l)) (der Abschnitt (b) der Fig. 6, der durch eine durchgehende Linie gekennzeichnet ist), welche vom Lichtbogenlängendetektor erfaßt wurde, und berechnet das Differenzsignal (ΔL(l)=L(l)-Lo).

Das Differenzsignal ΔL(l) wird zusammen mit der Simulationsstromwellenform ((c) der Fig. 6), welche gleichzeitig mit dem ausgegebenen Periodensignal C_B von der Stromwellenformeinstellvorrichtung 9d gelesen wird, an das Rechenelement geliefert, wo der Spitzenwert i des Impulsstromwellenformsignals mit Hilfe des relationalen Ausdruckes i=i-Δ×L(l) korrigiert wird. Die Impulsbreite des Impulsstromwellenformsignals wird weiter mit Hilfe eines relationalen Ausdruckes τ=τ-B×ΔL(l) korrigiert. Das Impulsstromwellenformsignal wird mit der Veränderung der Lichtbogenlänge korrigiert, so daß die Schweißung durchgeführt werden kann, während die voreingestellte Simulationslichtbogenlänge bei jedem Schweißprozeß eingehalten und der Schweißstrom gewonnen wird, um die Veränderung der Lichtbogenlänge zu korrigieren. Weiter wird der von der Basisstromausgabevorrichtung 9g erzeugte und zur Vermeidung eines lichtbogenlosen Zustandes benutzte Basisstrom dem Schweißstrom im Addierer 9h überlagert, und die so kombinierten Ströme werden an den Komparator 9i geliefert. Der vom Stromdetektor 6 erfaßte Lichtbogenstromwert wird im Komparator B 9i mit einem Bezugslichtbogenstromwert verglichen; und wenn der erfaßte Lichtbogenstromwert größer als der Bezugslichtbogenstromwert ist, wird das EIN-Signal an die Wechselrichtertreiberschaltung 16 angelegt. Dann wird ein von der Lichtbogenschweißleistungsversorgung 1 gelieferter gepulster Lichtbogenstrom an die Drahtelektrode 1 und die Werkstücke 4b geliefert. Andererseits wird das Betriebsabschaltsignal an die Wechselrichtertreiberschaltung 1b angelegt, wenn der erfaßte Lichtbogenstromwert größer als der Bezugslichtbogenstromwert ist.

Die Betriebsweise der Lichtbogenlängenerfassungsschaltung 9a ist gleich derjenigen der ersten Erfindung.

Wenn auch die dargestellte Ausführungsform auf die periodische Wiederholung der Vielzahl von Impulsgruppen (Impulsfolgen) gerichtet war, kann das Differenzsignal ΔL, das durch Vergleich der voreingestellten Simulationslichtbogenlänge in der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung mit der durch den Lichtbogenlängendetektor erfaßten tatsächlichen Lichtbogenlänge ermittelt wurde, dazu benutzt werden, bei der Schweißung durch periodisches Wiederholen des Signalimpulses den momentanen Strom zu korrigieren, der eine einzelne Impulswellenform entsprechend i=i-D×ΔL besitzt. Weiter kann das Kurzschlußtransferlichtbogenschweißgerät zum Schweißen mittels Wiederholung des Kurzschlusses und des Lichtbogens das Impulslichtbogenschweißgerät der dargestellten Ausführungsform ersetzen. In diesem Falle arbeitet der Lichtbogenlängendetektor nur während des Lichtbogenintervalls, und der Vergleich zwischen der Lichtbogenlänge während des Lichtbogenintervalls und der Simulationslichtbogenlänge wird dazu benutzt, den momentanen Strom i im Lichtbogenintervall gemäß i=i-D×ΔL entsprechend dem Differenzsignal ΔL zu korrigieren, wodurch die gleiche Wirkung wie bei der dargestellten Ausführungsform erzielt wird.

Fig. 8 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. In Fig. 8 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 5, so daß eine detaillierte Beschreibung entfällt. Die Impulsstromwellenformsteuerschaltung 9₂ dieser Ausführungsform weist folgende Komponenten auf: den Lichtbogenlängendetektor 9a zur Erfassung der wahren Lichtbogenlänge, die sich momentan ändert, auf der Basis der erfaßten Lichtbogenspannung und des Lichtbogenstromes, um das Lichtbogenlängensignal L(l) auszugeben; die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b zum Einstellen einer Simulationslichtbogenlängenwellenform durch Simulieren der im Schweißprozeß benötigten Lichtbogenlänge, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 10(b) dargestellt ist, und zwar in Übereinstimmung mit dem Bezugsschweißstrom, wie später beschrieben wird; der Komparator A 9c zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenlängenwertes mit der Simulationslichtbogenlänge, um das Differenzsignal ΔL(l) auszugeben; die Stromwellenformeinstellvorrichtung 9d zum Einstellen einer Simulationsstromwellenform durch Simulieren der Bezugswellenform der Gruppe pulsierender Ströme, die den Lichtbogenstrom bildet, wie in Teil (a) der Fig. 11 gezeigt ist; die Einstellvorrichtung 9e für die Stromwellenformperiode C_B zum Einstellen der Leseperiode der Lichtbogenlängenwellenform Lo und der Stromwellenform i in Übereinstimmung mit der Drahtzuführungsgeschwindigkeit; das Rechenelement 9f zum Korrigieren des Spitzenwertes oder der Impulsbreite der Simulationsstromwellenform mit Hilfe des Differenzsignals ΔL(l), um den dadurch erzeugten Lichtbogenstrom zu liefern; die Basisstromliefervorrichtung 9g zum Liefern des dem Lichtbogenstrom zu überlagernden Basisstromes; den Addierer 9h zum Überlagern des Basisstromes; und den Komparator B 9i zum Vergleichen des erfaßten Entladungsstromwertes mit dem gelieferten Lichtbogenstrom, um den EIN/AUS-Zustand der Wechselrichtertreiberschaltung 1b in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis zu steuern.

Die oben erwähnte Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b weist gemäß Fig. 9 folgende Komponenten auf:

Einstellvorrichtungen, wie etwa die Lade/Entladeschaltung 9b₁ zum Glätten des Simulationsstromwellenformsignals ((a) der Fig. 11) zur Gewinnung eines Lichtbogenlängensignals S(i), wie in Teil (b) der Fig. 11 dargestellt; eine Cutintervalleinstellvorrichtung 9b₂ zum Einstellen eines Intervalls, während dessen die Cutwellenform in der Simulationslichtbogenlängenwellenform ausgegeben wird; einen Cutwellenformverstärker 9b₃ zur Verstärkung des Lichtbogenlängensignals im Cutprozeß; eine Schmelzintervalleinstellvorrichtung 9b₆ zum Einstellen eines Intervalls, während dessen eine Schmelzwellenform ausgegeben wird; einen Schmelzwellenformverstärker 9b₇ zum Verstärken des Lichtbogenlängensignals im Schmelzprozeß; und eine Einstellvorrichtung 9b₁₁ der zugeschnittenen Wellenform zum Einstellen einer geformten Wellenform und dgl.; ein Wellenformsynthesizer 9b₁₆ zum Synthetisieren eingestellter Wellenformen, um eine Simulationslichtbogenlänge zu erzielen; analoge Schalter 9b₄, 9b₈, 9b₁₂ zum Steuern der Lieferung der entsprechenden eingestellten Wellenformen an den Wellenformsynthesizer 9b₁₆; Wechselrichterelemente 9b₅, 9b₉, 9b₁₄ zur Lesesteuerung der entsprechenden eingestellten Wellenformen; einen Flip-Flop 9b₁₃; und ein UND-Gate 9b₁₅ zum Einstellen des Ausgangsintervalls der zugeschnittenen Wellenform auf der Basis der Signalausgabezeit der Stromwellenformperiode C_B.

Der Betrieb des so aufgebauten Schweißgerätes wird im folgenden beschrieben. Wie in Fig. 10(a) dargestellt, wächst die Lichtbogenlänge während des Schmelzprozesses der Drahtelektrode durch Lieferung des Lichtbogenstromes und Anwachsen des geschmolzenen Elektrodenstückes, und sie wird allmählich im Hinblick auf das Gleichgewicht zwischen der Drahtzuführungsgeschwindigkeit und dem Wachstum des geschmolzenen Stückes der Drahtelektrode aufgrund des Lichtbogenstromes während eines Intervalls kleiner, in dem das geschmolzene Stück sich ausformt und das Schmelzvolumen durch Begrenzung des Lichtbogenstromes reduziert. Im Zeitpunkt, zu dem das geschmolzene Stück geformt ist und die Lichtbogenlänge kurz geworden ist, beginnt ein starker Lichtbogenstrom zu fließen und schmilzt das gewachsene geschmolzene Stück durch eine elektromagnetische Einschnürungskraft ab, die durch den starken Lichtbogenstrom erzeugt wurde. Die Lichtbogenlänge nimmt erneut zu, wenn das geschmolzene Stück abgetrennt ist, und dann wiederholt sich der Vorgang des Wachsens/Formens/Schmelzens des geschmolzenen Stückes.

Wenn in der Praxis eine Lichtbogenschweißung unter normalen Bedingungen durchgeführt wird, tritt die Veränderung der Lichtbogenwelle in der oben genannten Weise auf. Durch Voreinstellen der Änderung der Lichtbogenlänge als Simulationslichtbogenlängenwellenform, und durch Steuerung der Lichtbogenstromzufuhr zur Aufrechterhaltung der Simulationsstromlängenwellenform, kann ein stabiles Schweißen mit einer hervorragenden Schweißraupe durchgeführt werden.

Zu diesem Zweck wird das proportional zur Drahtzuführungsgeschwindigkeit eingestellte Stromwellenformperiodensignal C_B (im folgenden einfach als Periodensignal bezeichnet) zu einem Zeitpunkt synchronisiert, in dem das Signal durch die Einstellvorrichtung 9e der Stromwellenformperiode C_B an die Stromwellenformeinstellvorrichtung 9d angelegt, und die durch eine gestrichelte Linie in Fig. 10(b) wiedergegebene Simulationslichtbogenwellenform zunächst durch die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b gebildet wird. Wenn die Simulationslichtbogenlängenform gebildet ist, legt die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b das Simulationsstromwellenformsignal, bestehend aus der Gruppe der durch die Stromwellenformeinstellvorrichtung 9d eingestellten Impulsströme, an die Lade/Entladeschaltung an und glättet das Signal, so daß das Signal der Simulationslichtbogenlängenwellenform gebildet wird.

Die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b legt zuerst das durch die Lichtbogenwellenformeinstellvorrichtung 9d eingestellte Simulationsstromwellenformsignal ((a) der Fig. 11) an die Lade/Entladeschaltung 9b₁. Infolgedessen wird die Gruppe der Impulsströme, die das Simulationsstromwellenformsignal bilden, geglättet, wie im Teil (c) der Fig. 11 gezeigt ist, und es entsteht das Lichtbogenlängensignal S(i). Im Cutprozeß wird das Lichtbogenlängensignal an den Cutwellenformverstärker 9b₃ angelegt, um seinen Signalpegel auf S_A (=A×S(i) einzustellen, wobei A der Verstärkungsgewinn ist); und im Schmelzprozeß wird dann das Lichtbogenlängensignal an den Schmelzwellenformverstärker 9b₇ angelegt, um seinen Signalpegel auf T_A (=B×S(i), mit B= Verstärkungsgewinn) einzustellen. Dann hebt die Signalpegeleinstellvorrichtung 98b₁₀ den Signalpegel um den Pegel C an. Wenn das Periodensignal C_B nach dem Anheben jedes Signalpegels in der genannten Weise an die SETZ-Klemme des Flip-Flops 9b₁₃ angelegt ist, wird ein EIN-Signal mit ′H′-Pegel vom Flip-Flop 9b₁₃ an die Cutintervalleinstellvorrichtung 9b₂ mit seiner Zeitgeberschaltung angelegt, und es wird das EIN-Signal mit ′H′-Pegel an den Cutwellenformverstärker 9b₃ sowie den Analogschalter 9b₄ während einer Zeitperiode angelegt, die dem Cutintervall entspricht. Demzufolge wird eine Cutwellenforminformation (S_A in (c) der Fig. 11) vom Cutwellenverstärker 9b₃ über den Analogschalter 9b₄ an den Wellenformsynthesizer 9b₁₆ geliefert. Anschließend wird, wenn der Pegel des von der Cutintervalleinstellvorrichtung 9b₂ gelieferten EIN-Signals nach ′L′ übergeht, das Ausgabesignal des Wechselrichterelementes 9b₅ auf ′H′-Pegel invertiert und dadurch zum EIN-Signal der Fusionsintervalleinstellvorrichtung 9b₆ gemacht. Das EIN-Signal mit ′H′-Pegel wird an den Schmelzwellenformverstärker 9b₇ und an den Analogschalter 9b₈ während einer Zeitperiode angelegt, die dem Schmelzintervall entspricht, und es wird eine Schmelzwellenforminformation (T_A in (c) der Fig. 11) über den Analogschalter 9b₁₆ an den Wellenformsynthesizer 9b₁₆ geliefert. Wenn der Pegel des EIN-Signals am Ende des Schmelzintervalls auf ′L′ übergeht, wird weiter das Ausgangssignal des Wechselrichterelementes 9b₉ auf ′H′-Pegel invertiert und an die RÜCKSETZ-Klemme des Flip-Flops 9b₁₃ an einen der Eingänge des UND-Gates 9b₁₅ und an die Einstellvorrichtung 9b₁₁ der zugeschnittenen Wellenform angelegt, so daß das Ausgabesignal des Flip-Flops 9b₁₃ an das mit dem anderen Eingang des UND-Gates 9b₁₅ verbundene Wechselrichterelement 9b₁₄ geliefert wird. Das UND-Gate 9b₁₅ wird eingeschaltet, schaltet den Analogschalter 9b₁₂ ein und liefert dann eine die zugeschnittene Wellenform betreffende Information (V in (b) der Fig. 11) an den Wellenformsynthesizer 9b₁₆, womit die Synthese der Simulationslichtbogenlängenwellenform eingeleitet wird. Wenn anschließend das Periodensignal C_B an die SETZ-Klemme des Flip-Flops 9b₁₃ angelegt wird, kehrt sich das Ausgabesignal des Flip-Flops 9b₁₃ auf ′H′-Pegel um und wird an das Wechselrichterelement 9b₁₄ geliefert, wodurch das UND-Gate 9b₁₅ und auch der Analogschalter 9b₁₂ abgeschaltet werden. Aus diesem Grunde wird das Ausgeben der Information betreffend die zugeschnittene Wellenform unterbrochen. Da aber das Ausgangssignal des Flip-Flops 9b₁₃ an die Cutintervalleinstellvorrichtung 9b₂ geliefert wird, wird die Cutwellenforminformation erneut gelesen. Die Folge ist, daß die Simulationslichtbogenlängenwellenform für das Schmelzen, Formen und Unterbrechen immer dann synthetisiert wird, wenn das Periodensignal C_B anliegt und das Simulationslichtbogenlängenwellenformsignal Lo ((c) der Fig. 11) ausgegeben wird.

Wenn die Simulationslichtbogenlängenwellenform in der oben beschriebenen Weise eingestellt ist, vergleicht der Komparator A 9c den Signalpegel Lo der Lichtbogenlängenwellenform mit der tatsächlichen Lichtbogenlänge L(l) (vgl. den durch die durchgezogene Linie in Fig. 10(b) gekennzeichneten Abschnitt), die durch den Lichtbogenlängendetektor erfaßt wurde und berechnet ein Differenzsignal (ΔL(l)=L(l)-Lo). Das Differenzsignal ΔL(l) wird zusammen mit der Simulationsstromwellenform ((a) der Fig. 11) an das Rechenelement angelegt, so daß der Spitzenwert i des Impulsstromwellenformsignals unter Verwendung des impliziten Ausdruckes i=i-A×ΔL(l) korrigiert wird. Die Impulsbreite τ des Impulsstromwellenformsignals wird auf andere Weise unter Verwendung des impliziten Ausdruckes τ=τ-B×ΔL(l) korrigiert. Das Impulsstromwellenformsignal wird mit der Änderung der Lichtbogenlänge korrigiert, so daß die Schweißung ausgeführt werden kann, während die voreingestellte Simulationslichtbogenlänge bei jedem Schweißprozeß eingehalten wird und der Schweißstrom so verläuft, daß die Veränderung der Lichtbogenlänge korrigiert wird. Weiter wird der von der Basisstromliefervorrichtung 9g erzeugte und zur Verhinderung des lichtbogenlosen Zustandes benutzte Basisstrom im Addierer 9h dem Schweißstrom überlagert, und die so kombinierten Ströme werden dem Komparator B 9i zugeführt. Der durch den Stromdetektor 6 erfaßte Lichtbogenstromwert wird mit einem Bezugslichtbogenstromwert im Komparator B 9i verglichen; und falls der erfaßte Lichtbogenstromwert kleiner als der Bezugslichtbogenstromwert ist, wird das EIN-Signal an die Wechselrichtertreiberschaltung 16 angelegt, woraufhin eine gepulste Lichtbogenstromausgabe der Lichtbogenstromleistungsversorgung 1 an die Drahtelektrode 3 und die Werkstücke 4b geliefert wird. Auf der anderen Seite wird das Betriebsausschaltsignal an die Wechselrichtertreiberschaltung 1b angelegt, wenn der erfaßte Lichtbogenstromwert größer als der Bezugslichtbogenstromwert ist.

Wenn auch bei der dargestellten Ausführungsform die Beschreibung auf die periodische Wiederholung der Vielzahl der Impulsgruppen (Impulsfolgen) gerichtet ist, kann das Differenzsignal ΔL, das durch Vergleich der voreingestellten Simulationslichtbogenlänge in der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung mit der durch den Lichtbogenlängendetektor erfaßten tatsächlichen Lichtbogenlänge erhalten wird, dazu benutzt werden, bei der Durchführung der Schweißung den spontanen Strom i mit einer einzelnen Impulswellenform i=i-D×ΔL durch periodisches Wiederholen des Signalimpulses korrigieren.

Weiter kann das Kurzschlußtransferlichtbogenschweißgerät zur Durchführung von Schweißungen durch Wiederholen des Kurzschlusses und des Lichtbogens das Impulslichtbogenschweißgerät der obigen Ausführungsform ersetzen. In diesem Falle arbeitet der Lichtbogenlängendetektor nur während des Lichtbogenintervalls, und der Vergleich der Lichtbogenlänge während des Lichtbogenintervalls mit der Simulationslichtbogenlänge wird dazu benutzt, den spontanen Strom i im Lichtbogenintervall mit i=i-D×ΔL entsprechend dem Differenzsignal ΔL zu korrigieren, wodurch die gleiche Wirkung wie im Falle der dargestellten Ausführungsform erzielt wird.

Fig. 12 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das eine weitere Ausführungsform der Erfindung verkörpert. Die Impulsstromwellenformsteuerschaltung 9₃ dieser Ausführungsform weist folgende Komponenten auf: den Lichtbogenlängendetektor 9a zur Erfassung der wahren Lichtbogenlänge, die sich momentan ändert, auf der Basis der erfaßten Lichtbogenspannung und des Lichtbogenstromes, um das Lichtbogenlängensignal L(l) auszugeben; einen Kurzschlußintervalldetektor 9b zur Erfassung des Kurzschlusses des geschmolzenen Elektrodenstückes entsprechend dem Lichtbogenlängensignal L(l), um ein Kurzschlußintervallsignal S auszugeben; die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9c zum Einstellen einer Simulationslichtbogenlängenwellenform Lo durch Simulieren der im Lichtbogenschweißprozeß erforderlichen Länge, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 15(b) dargestellt ist, sowie durch Anheben des Pegels der Simulationslichtbogenlängenwellenform Lo, wie im Teil (b) der Fig. 15 dargestellt ist, wenn das Kurzschlußintervallerfassungssignal S eingegeben wird; den Komparator A 9d zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenlängenwertes L(l) mit der Simulationslichtbogenlänge Lo, um das Differenzsignal ΔL(l) auszugeben; die Stromwellenformeinstellvorrichtung 9e zum Einstellen einer Simulationsstromwellenform durch Simulation der Bezugswellenform der Gruppe pulsierender Ströme, die den Lichtbogenstrom bilden, wie in (c) der Fig. 15 dargestellt; die Einstellvorrichtung 9f für die Stromwellenformperiode C_B zum Einstellen der Leseperiode der Lichtbogenlängenwellenform Lo und der Stromwellenform i; das Rechenelement 9g zum Korrigieren des Spitzenwertes oder der Impulsbreite der Simulationsstromwellenform mit Hilfe des Differenzsignals ΔL(l), um den dadurch erzeugten Lichtbogenstrom zu liefern; die Basisstromliefervorrichtung 9h zum Liefern des dem erzeugten Lichtbogenstrom zu überlagernden Basisstromes; den Addierer 9i zum Überlagern des Basisstromes; und den Komparator B 9j zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenstromwertes mit dem gelieferten Lichtbogenstrom, um den EIN/AUS-Zustand der Wechselrichtertreiberschaltung 1b in Übereinstimmung mit dem Vergleichsresultat zu steuern.

Die oben erwähnte Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9c weist gemäß Fig. 13 folgende Komponenten auf: Einstellvorrichtungen, wie etwa einen Kurzschlußzeitwandler 9c₁ zum Messen des Kurzschlußsignals pro Zeiteinheit auf der Basis des vom Kurzschlußintervalldetektor 9b empfangenen Kurzschlußintervallerfassungssignals C; eine Kurzschlußzeiteinstellvorrichtung 9c₂ zum Einstellen einer vorgeschriebenen Kurzschlußzeit; einen Komparator 9c₃ zum Vergleichen der Kurzschlußzeit pro Zeiteinheit mit dem vorgeschriebenen Kurzschlußzeitsignalwert, zum Ausgeben eines Pegelmodifizierungssignals Δτ der Simulationslichtbogenlängenwellenform als Differenzsignal; die Einstellvorrichtung 9b₁₁ zum Einstellen der Simulationslichtbogenlängenwellenform, usw.; der Wellenformsynthesizer 9b₁₆ zum Synthetisieren der eingestellten Wellenformen, um eine Simulationslichtbogenlänge zu erhalten; die Analogschalter 9b₄, 9b₈, 9b₁₂ zum Steuern der Lieferung der jeweiligen eingestellten Wellenformen an den Wellenformsynthesizer 9b₁₆; die Wechselrichterelemente 9b₅, 9b₉, 9b₁₄ zur Lesesteuerung der jeweilig eingestellten Wellenform; den Flip-Flop 9b₁₃; und das UND-Gate 9b₁₅ zum Einstellen des Ausgabeintervalls der zugeschnittenen Wellenform auf der Basis der Ausgabezeit des Stromwellenformperiodensignals C_B.

Die Betriebsweise des wie beschrieben aufgebauten Schweißgerätes wird nachfolgend beschrieben. Wie aus Fig. 15(a) hervorgeht, wächst die Lichtbogenlänge während des Schmelzprozesses der Drahtelektrode durch Zufuhr des Lichtbogenstromes und Anwachsen des geschmolzenen Elektrodenstückes, so daß die Lichtbogenlänge im Hinblick auf das Gleichgewicht zwischen der Drahtelektrodenzufuhrgeschwindigkeit und dem Wachstum des geschmolzenen Stückes der Drahtelektrode aufgrund des Lichtbogenstromes während eines Zeitintervalls kleiner, in dem sich das geschmolzene Stück beim Formen das Schmelzvolumen durch Begrenzung des Lichtbogenstromes verkleinert. Zum Zeitpunkt, in welchem das geschmolzene Stück geformt ist und die Lichtbogenlänge kürzer wird, beginnt ein starker Lichtbogenstrom zu fließen, so daß das gewachsene geschmolzene Stück durch die dann vom starken Lichtbogenstrom erzeugten elektromagnetischen Einschnürungskräfte abgetrennt wird. Die Lichtbogenlänge wächst wieder an, wenn das geschmolzene Stück abgetrennt ist, so daß dann das Wachsen/Formen/Schmelzen des geschmolzenen Stückes wiederholt wird.

Wenn das Lichtbogenschweißen in der Praxis unter normalen Bedingungen durchgeführt wird, tritt die Veränderung der Lichtbogenlänge in der obengenannten Weise in Erscheinung. Durch Voreinstellen der Veränderung der Lichtbogenlänge als Simulationslichtbogenlängenwellenform, und durch Steuerung der Lichtbogenstromzufuhr zur Aufrechterhaltung der Simulationslichtbogenlängenwellenform, kann ein Lichtbogenschweißen mit ausgezeichneter Schweißraupe durchgeführt werden.

Sollte der Lichtbogenstrom leicht durch Störungen beeinträchtigt werden, die gleichzeitig bei wechselnden Schweißbedingungen mit dem häufigen Kurzschließen des geschmolzenen Stückes erfolgen, kann das Lichtbogenschweißen durch Anheben des Pegels der Simulationslichtbogenlängenwellenform durchgeführt werden, während die Lichtbogenlänge in Übereinstimmung mit der Simulationslichtbogenlängenwellenform gehalten wird. Die Kurzschlußfrequenz kann so zur Erzielung eines spritzerfreien Zustandes reduziert werden. Zu diesem Zweck wird, wie beispielsweise im Falle der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9c der Fig. 13 dargestellt ist, das durch den Kurzschlußintervalldetektor 9b erzeugte Kurzschlußintervallsignal S an den Kurzschlußzeitwandler 9c₁ (Fig. 15(c)) angelegt werden, sodaß das Signal in eine Kurzschlußzeit pro Einheitszeit umgesetzt wird, die im Komparator 9c₃ mit der durch die Kurzschlußzeiteinstellvorrichtung 9c₂ vorgeschriebene Kurzschlußzeit verglichen wird. Falls als Vergleichsergebnis die Kurzschlußzeit pro Einheitszeit größer als die vorgeschriebene Kurzschlußzeit wird, wird das Wellenformmodifizierungssignal Δτ an die Einstellvorrichtung 9c₅ der Cutwellenform S, an die Einstellvorrichtung 9c₉ der Schmelzwellenform t und an die Einstellvorrichtung 9c₁₂ der zugeschnittenen Wellenform V angelegt ((b) der Fig. 16), um die zugeschnittene Wellenform S auf den Pegel (S+AΔτ), die Schmelzwellenform t auf den Pegel (t+B) und die zugeschnittene Wellenform V auf den Pegel (V+CΔτ) anzuheben ((a) der Fig. 16).

Wenn nach dem Anheben jedes Wellenformpegels in der genannten Weise das Periodensignal C_B an den SETZ-Anschluß des Flip-Flops 9b₁₃ angelegt ist, wird ein EIN-Signal mit ′H′-Pegel vom Flip-Flop 9b₁₃ an die Cutintervalleinstellvorrichtung 9b₂ und ihrer Zeitgabeschaltung angelegt; und weiter wird das EIN-Signal mit ′H′-Pegel an die Cuteinstellvorrichtung 9c₅ der Wellenform S und an den Analogschalter 9c₆ während einer Zeitperiode angelegt, die dem Cutintervall entspricht. Als Ergebnis wird eine Cutwellenforminformation (S in (a) der Fig. 16) vom Cuteinstellverstärker 9c₅ der Wellenform S über den Analogschalter 9c₆ an den Wellenformsynthesizer 9c₁₇ angelegt. Anschließend wird, wenn der Pegel des von der Cutintervalleinstellvorrichtung 9c₄ gelieferte Pegel des EIN-Signals nach ′L′ übergeht, das Ausgabesignal des Wechselrichterelementes 9c₇ auf ′H′-Pegel invertiert und zum EIN-Signal der Schmelzintervalleinstellvorrichtung 9c₈ gemacht. Das EIN-Signal mit ′H′-Pegel wird an die Einstellvorrichtung 9c₉ der Schmelzwellenform T und an den Analogschalter 9c₁₀ während einer Zeitperiode angelegt, die dem Schmelzintervall entspricht; und es wird eine Schmelzwellenforminformation (T in (b) der Fig. 15) über den Analogschalter 9c₇ an den Wellenformsynthesizer 9c₁₇ geliefert. Wenn am Ende des Schmelzintervalls der Pegel des EIN-Signals nach ′L′ übergeht, wird weiter das Ausgabesignal des Wechselrichterelementes 9c₁₁ auf ′H′-Pegel invertiert und an die RÜCKSETZ-Klemme des Flip-Flops 9c₁₄, an einen der Eingänge des UND-Gates 9c₁₆ und an die Einstellvorrichtung 9c₁₂ der zugeschnittenen Wellenform angelegt, so daß die Ausgabe des Flip-Flops 9c₁₄ auf ′L′-Pegel übergeht und an das mit dem anderen Eingang des UND-Gates 9c₁₆ verbundene Wechselrichterelement 9c₁₅ angelegt wird. Das UND-Gate 9c₁₆ wird eingeschaltet, schaltet dann den Analogschalter 9c₁₃ ein und liefert die Information über die zugeschnittene Wellenform (V in (a) der Fig. 15) an den Wellenformsynthesizer 9c₁₇, womit die Synthese der Simulationslichtbogenlängenwellenform eingeleitet wird. Wenn das Periodensignal C_B anschließend an die SETZ-Klemme des Flip-Flops 9c₁₄ angelegt wird, geht die Ausgabe des Flip-Flops 9c₁₄ auf ′H′-Pegel und wird an das Wechselrichterelement 9c₁₅ geliefert, wodurch das UND-Gate 9c₁₆ sowie der Analogschalter 9c₁₃ ausgeschaltet werden. Infolgedessen wird das Ausgeben der Information über die zugeschnittene Wellenform unterbrochen. Da jedoch das Ausgangssignal des Flip-Flops 9c₁₄ an die Cutintervalleinstellvorrichtung 9c₄ geliefert wird, wird die Information über die zugeschnittene Wellenform erneut gelesen. Die Folge ist, daß die Simulationslichtbogenlängenwellenform jedesmal beim Schmelzen, Formen und Unterbrechen synthetisiert wird, wenn das Periodensignal C_B angelegt und das Simulationslichtbogenlängenwellenformsignal Lo 1((b) der Fig. 15) ausgegeben wird.

Wenn die Simulationslichtbogenlängenwellenform in der oben beschriebenen Weise eingestellt ist, vergleicht der Komparator A 9c den Signalpegel Lo der Lichtbogenlängenwellenform mit der tatsächlichen Lichtbogenlänge L(l) (es handelt sich um den durch die durchgezogene Linie in Fig. 15(b) angezeigten Abschnitt), der vom Lichtbogenlängendetektor erfaßt wurde, und berechnet das Differenzsignal (ΔL(l)=L(l)-Lo). Das Differenzsignal ΔL(l) wird zusammen mit der Simulationsstromwellenform ((b) der Fig. 15) an das Rechenelement angelegt, und der Spitzenwert i des Impulsstromwellenformsignals wird unter Verwendung der relationalen Beziehung i=i-A×ΔL(l) korrigiert. Die Impulsbreite τ des Impulsstromwellenformsignals wird auf andere Weise unter Verwendung der relationalen Beziehung τ=τ-B×ΔL(l) korrigiert. Das Impulsstromwellenformsignal wird mit der Veränderung der Lichtbogenlänge korrigiert, so daß die Schweißung durchgeführt werden kann, während die voreingestellte Simulationslichtbogenlänge bei jedem Schweißprozeß beibehalten wird und der Schweißstrom solcher Art ist, daß die Veränderung der Lichtbogenlänge korrigiert wird. Weiter wird der von der Basisstromliefervorrichtung 9h erzeugte Basisstrom zur Verhinderung eines lichtbogenlosen Zustandes im Addierer 9e dem Schweißstrom überlagert, und die kombinierten Ströme werden an den Komparator B 9j geliefert. Der durch den Stromdetektor 6 erfaßte Lichtbogenstromwert wird im Komparator B 9j mit einem Bezugslichtbogenstromwert verglichen, und falls der erfaßte Lichtbogenstromwert kleiner als der Bezugslichtbogenstromwert ist, wird das EIN-Signal an die Wechselrichtertreiberschaltung 16 gelegt, und dann wird der von der Lichtbogenschweißleistungsversorgung 1 gelieferte gepulste Schweißstrom an die Drahtelektrode 3 und die Werkstücke 4b geliefert. Andererseits wird das Betriebsausschaltsignal an die Wechselrichtertreiberschaltung 1b angelegt, wenn der erfaßte Lichtbogenstromwert größer als der Bezugslichtbogenstromwert ist.

Die Kurzschlußzeit pro Einheitszeit wird über eine vorbestimmte Zeitperiode gemessen, um die Operation zur Veränderung jedes Wellenformpegels bei der dargestellten Ausführungsform durchzuführen. Wie aus Fig. 14 hervorgeht, wird jedoch das Kurzschlußerfassungssignal S in einer Kurzschlußfrequenzwandlerschaltung 9c₁a berechnet, wenn die Gesamtzahl der innerhalb der vorbestimmten Zeitperiode auftretenden Kurzschlüsse berechnet wird. Der so berechnete Wert wird mit der Anzahl der durch eine Kurzschlußfrequenzeinstellvorrichtung 9c₂a eingestellte Anzahl von Kurzschlußfällen verglichen. Falls die Anzahl der Kurzschlüsse die eingestellte Anzahl derselben überschreitet, wird die Frequenz der Kurzschlußfälle als hoch angesehen, und es kann gemäß Fig. 2 der Wellenformpegel angehoben werden, um die Simulationslichtbogenlängenwellenform zu synthetisieren.

Wenngleich die obige Beschreibung der Ausführungsform im Hinblick auf die periodische Wiederholung der Vielzahl der Impulsgruppen (Impulsfolgen) erfolgt ist, kann das Differenzsignal ΔL, das durch Vergleich der voreingestellten Simulationslichtbogenlänge in der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung mit der durch den Lichtbogenlängendetektor erfaßten tatsächlichen Lichtbogenlänge gewonnen wird, zum Korrigieren des spontanen Stromes i mit einer einzelnen Impulswellenform auf i=i-D×ΔL bei Durchführung der Schweißung durch periodisches Wiederholen des Signalimpulses benutzt werden.

Weiter kann das Kurzschlußübertragungslichtbogenschweißgerät zur Durchführung von Schweißungen durch Wiederholen des Kurzschlusses und des Lichtbogens das Impulslichtbogenschweißgerät der dargestellten Ausführungsform ersetzen. In diesem Falle arbeitet der Lichtbogenlängendetektor nur während des Lichtbogenintervalls, und der Vergleich zwischen der Lichtbogenlänge während des Lichtbogenintervalls und der Simulationslichtbogenlänge wird dazu benutzt, den momentanen Strom i im Lichtbogenintervall auf i=i-D×ΔL entsprechend dem Differenzsignal L zu korrigieren, wodurch die gleiche Wirkung wie bei der dargestellten Ausführungsform erzielt wird.

Fig. 17 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert. In Fig. 17 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 8, so daß die detaillierte Beschreibung entfällt. Die in dieser Ausführungsform vorkommende Impulsstromwellenformsteuereinheit 9₄ weist folgende Komponenten auf: den Lichtbogenlängendetektor 9a zur Erfassung der wahren Lichtbogenlänge, die sich momentan ändert, auf der Basis der erfaßten Lichtbogenspannung und des Lichtbogenstromes, um das Lichtbogenlängensignal L(l) auszugeben; die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b zum Einstellen einer Simulationslichtbogenlängenwellenform durch Simulieren der im Schweißprozeß erforderlichen Lichtbogenlänge, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 19(a) in Übereinstimmung mit dem Bezugsschweißstrom dargestellt ist, wie später beschrieben wird; den Komparator A 9c zum Vergleich des erfaßten Lichtbogenlängenwertes mit der Simulationslichtbogenlänge, um das Differenzsignal ΔL(l) auszugeben; die Stromwellenformeinstellvorrichtung 9d zum Einstellen einer Simulationsstromwellenform durch Simulieren der Bezugswellenform der Gruppe der pulsierenden Ströme, die den Lichtbogenstrom bilden, wie in Teil (b) der Fig. 19 gezeigt ist; die Einstellvorrichtung 9e für die Stromwellenformperiode C_B zum Einstellen der Leseperiode der Lichtbogenlängenwellenform Lo und der Stromwellenform i; das Rechenelement 9f zum Korrigieren des Spitzenwertes oder der Impulsbreite der Simulationsstromwellenform mit Hilfe des Differenzsignals ΔL(l), um den dadurch erzeugten Lichtbogenstrom zu liefern; die Basisstromliefervorrichtung 9g zum Liefern des dem erzeugten Lichtbogenstrom zu überlagernden Basisstromes; den Addierer 9h zum Überlagern des Basisstromes; und den Komparator B 9i zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenstromwertes mit dem gelieferten Lichtbogenstrom, um den EIN-/AUS-Zustand der Wechselrichtertreiberschaltung 1b in Übereinstimmung mit dem Vergleichsresultat zu steuern.

Die oben erwähnte Lichtbogeneinstellvorrichtung 9b weist, wie Fig. 18 zeigt, folgende Komponenten auf: Einstellvorrichtunge, wie etwa die Cutintervalleinstellvorrichtung 9b₁ zum Einstellen eines Intervalls, während dessen Verlauf die Cutwellenform in der Simulationslichtbogenlängenwellenform ausgegeben wird; eine Cutwellenformeinstellvorrichtung 9b₂ zum Einstellen der Cutwellenform; eine Schmelzintervalleinstellvorrichtung 9b₅ zum Einstellen eines Intervalls, während dessen eine Schmelzwellenform ausgegeben wird; eine Schmelzwellenformeinstellvorrichtung 9b₆ zum Einstellen einer Schmelzwellenform; eine Einstellvorrichtung 9b₉ für eine zugeschnittene Wellenform zum Einstellen einer zugeschnittenen Wellenform und dgl.; ein Wellenformsynthesizer 9b₁₃ zum Synthetisieren eingestellter Wellenformen, um eine Simulationslichtbogenlänge zu erhalten; Analogschalter 9b₃, 9b₇, 9b₁₀ zur Steuerung der Zufuhr der entsprechenden eingestellten Wellenformen zum Wellenformsynthesizer 9b₁₃; Wechselrichterelemente 9b₄, 9b₈, 9b₁₂ zur Lesesteuerung der jeweils eingestellten Wellenformen; einen Flip-Flop 9b₁₁; und ein UND-Gate 9b₁₄ zum Einstellen eines Ausgabeintervalls der zugeschnittenen Wellenform auf der Basis der Ausgabezeit des Stromwellenformperiodensignals C_B.

Die Betriebsweise des wie beschrieben aufgebauten Schweißgerätes wird nachfolgend beschrieben. Gemäß Fig. 20(a) nimmt die Lichtbogenlänge während des Schmelzprozesses der Schweißelektrode durch Zufuhr des Lichtbogenstromes und Anwachsen des geschmolzenen Elektrodenstückes zu, und die Lichtbogenlänge wird wegen des Gleichgewichtes zwischen der Drahtzuführungsgeschwindigkeit und dem Wachstum des geschmolzenen Stückes der Drahtelektrode durch den Lichtbogenstrom innerhalb des Zeitintervalls kleiner, während dessen sich das geschmolzene Stück formt und das Schmelzvolumen durch Beschränkung des Lichtbogenstromes reduziert. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das geschmolzene Stück geformt ist und die Lichtbogenlänge kurz wird, fließt ein starker Lichtbogenstrom, so daß das gewachsene geschmolzene Stück durch die aufgrund des starken Lichtbogenstromes erzeugten elektromagnetischen Abschnürungskräfte abgetrennt wird. Die Lichtbogenlänge wächst wieder an, wenn das geschmolzene Stück abgelöst ist und sich dann das Wachsen/Formen/Schmelzen des geschmolzenen Stückes wiederholt.

Wenn das Lichtbogenschmelzen in der Praxis unter normalen Bedingungen durchgeführt wird, tritt die Veränderung der Lichtbogenlänge, wie oben dargestellt, in Erscheinung. Ein stabiles Lichtbogenschweißen mit einer hervorragenden Lichtbogenraupe kann durch Voreinstellen der Veränderung der Lichtbogenlänge als Simulationslichtbogenlängenwellenform, nach Einsatz der Phänomene des Wachsens/Formens/Unterbrechens des geschmolzenen Stückes entsprechend der Lichtbogenstromwellenform bei der Zeitgabe der Lichtbogenstromwellenform durchgeführt werden, sowie durch Steuerung der Lichtbogenstromversorgung zur Aufrechterhaltung der Simulationslichtbogenlängenwellenform.

Die Wiederholungsperiode jedes obengenannten Schweißprozesses ist als lang eingestellt, je nach den Schweißbedingungen, wenn das Mischverhältnis der Komponenten des für das Lichtbogenschweißen erforderlichen Schutzgases beispielsweise mehr CO₂ enthält; und sie kann als kurz eingestellt werden, wenn das Gemisch mehr Ar enthält. Falls das entstandene geschmolzene Stück der Elektrode durch den abgelenkten Lichtbogen durch die Erscheinung des magnetischen Lichtbogenblasens nach oben geschoben wird, wird die Wiederholungsperiode verzögert, so daß ein genügend langer Formgebungsprozeß ermöglicht wird, während der Abtrennprozeß nach der Rückkehr des nach oben geschobenen geschmolzenen Stückes in die ursprüngliche Lage erneut eingeleitet werden muß. Zu diesem Zweck wird das Stromwellenformperiodensignal (im folgenden einfach als Periodensignal C_B genannt, vgl. ((c) der Fig. 19), bei in Übereinstimmung mit den obengenannten Bedingungen eingestellter Ausgabeperiode, von der Einstellvorrichtung 9e der Stromwellenformperiode C_B an die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b und gleichzeitig an die Stromwellenformeinstellvorrichtung 9e angelegt. Die Folge ist, daß die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b die durch eine gestrichelte Linie in Fig. 19(a) dargestellte Simulationslichtbogenlängenwellenform synthetisiert und ausgibt. Was die Synthetisierung der Lichtbogenlängenwellenform anbetrifft, wird gemäß Fig. 18 ein EIN-Signal mit "H"-Pegel vom Flip-Flop 9b₁₁ an die Abtrennungsintervalleinstellvorrichtung 9b₁ mit ihrer Zeitgeberschaltung angelegt, wenn das Periodensignal C_B an die SETZ-Klemme des Flip-Flops 9b₁₁ angelegt wird, während das EIN-Signal mit "H"-Pegel an die Einstellvorrichtung 9b₂ der Abtrennungswellenform S und an den Analogschalter 9b₃ während eines Intervalls angelegt wird, das dem Abtrennungsintervall entspricht. Daraufhin wird eine Abtrennungswellenforminformation (S in (a) der Fig. 19) von der Abtrennungswellenformeinstellvorrichtung 9b₂ über den Analogschalter 9b₃ an den Wellenformsynthesizer 9b₁₃ geliefert. Wenn der Pegel der EIN-Signalausgabe der Abtrennungsintervalleinstellvorrichtung 9b₁ nach "L" übergeht, wird die Ausgabe des Wechselrichterelementes 9b₄ auf "H"-Pegel invertiert und zum EIN-Signal der Schmelzintervalleinstellvorrichtung 9b₅ gemacht. Infolgedessen wird das EIN-Signal mit "H"-Pegel an die Einstellvorrichtung 9b₅ der Schmelzwellenform T und an den Analogschalter 9b₇ während eines Intervalls angelegt, das dem Schmelzintervall entspricht. Dann wird eine Schmelzwellenforminformation (T in (a) der Fig. 19) über den Analogschalter 9b₇ an den Wellenformsynthesizer 9b₁₃ geliefert. Wenn der Pegel des EIN-Signals am Ende des Schmelzintervalls nach "L" übergeht, wird das Ausgangssignal des Wechselrichterelementes 9b₈ auf "H"-Pegel invertiert und an die RÜCKSETZ-Klemme des Flip-Flops 9b₁₁, an einen der Eingänge des UND-Gates 9b₁₄ und an die Vorrichtung 9b zum Einstellen der zugeschnittenen Wellenform angelegt. Der Ausgang des Flip-Flops 9b₁₁ wird dann auf "L"-Pegel invertiert, ehe er an das mit dem anderen Eingang des UND-Gates 9b₁₄ angeschlossenen Wechselrichterelementes 9b₁₁ geht. Das UND-Gate 9b₁₄, das wieder seinen EIN-Zustand angenommen hat, schaltet den Analogschalter 9b₁₀ ein und liefert eine die Wellenform betreffende Formgebungsinformation (V in (a) der Fig. 19) an den Wellenformsynthesizer 9b₁₃, um die Synthese der Simulationslichtbogenlängenwellenform einzuleiten. Wenn anschließend das Periodensignal C_B an die SETZ-Klemme des Flip-Flops 9b₁₁ angelegt ist, wird der Ausgang des Flip-Flops 9b₁₁ auf "H"-Pegel invertiert, ehe er an das Wechselrichterelement 9b₁₂ angelegt wird. Das UND-Gate 9b₁₄ wird dann ebenso ausgeschaltet wie der Analogschalter 9b₁₀, so daß die Formgebungsinformation über die Wellenform unterbrochen wird. Da das Ausgangssignal des Flip-Flops 9b₁₁ entsprechend an die Abtrennungsintervalleinstellvorrichtung 9b₁ geliefert wird, wird die Abtrennungswellenforminformation erneut gelesen. Demgemäß wird die Simulationslichtbogenlängenwellenform für die Zeit des Schmelzens, des Formgebens und des Abtrennens jedesmal dann synthetisiert, wenn das Periodensignal C_B angelegt und das Simulationslichtbogenlängensignal Lo der Wellenform ausgegeben wird ((b) der Fig. 20).

Der Komparator A 9c vergleicht den Signalpegel Lo der Lichtbogenlängenwellenform mit der durch den Lichtbogenlängendetektor erfaßten wahren Lichtbogenlänge L(l) (es handelt sich um den in Teil (b) der Fig. 19 durch einen durchgezogenen Strich dargestellten Abschnitt), wenn die Simulationslichtbogenlängenwellenform, wie oben beschrieben, eingestellt ist, und er berechnet das Differenzsignal (ΔL(l)=L(l)-Lo). Das Differenzsignal ΔL(l) wird zusammen mit der Simulationsstromwellenform ((b) der Fig. 19), die zusammen von der Stromwellenformeinstellvorrichtung 9d gleichzeitig mit dem ausgegebenen Periodensignal C_B gelesen wird, an das Rechenelement angelegt, wo der Spitzenwert i des pulsierenden Stromwellenformsignals mit Hilfe des relationalen Ausdruckes i=i-Δ×L(l) korrigiert wird. Die Impulsbreite τ des Impulsstromwellenformsignals wird mit Hilfe der relationalen Beziehung τ=τ-B×ΔL(l) korrigiert. Das Impulsstromwellenformsignal wird mit der Veränderung der Lichtbogenlänge korrigiert, so daß die Schweißung ausgeführt werden kann, während die voreingestellte Simulationslichtbogenlänge bei jedem Schweißprozeß aufrechterhalten wird und der Schweißstrom solcher Art ist, daß die Veränderung der Lichtbogenlänge korrigiert wird. Weiter wird der von der Basisstromliefervorrichtung 9g erzeugte und zur Verhinderung eines lichtbogenlosen Zustandes benutzte Basisstrom im Addierer 9h dem Schweißstrom überlagert, und die kombinierten Ströme werden dem Komparator 9i zugeführt. Der vom Stromdetektor 6 erfaßte Lichtbogenstromwert wird im Komparator B 9i mit einem Bezugslichtbogenstromwert verglichen, und falls der erfaßte Lichtbogenstromwert kleiner als der Bezugslichtbogenstromwert ist, wird das EIN-Signal an die Wechselrichtertreiberschaltung 16 geliefert, und dann wird der von der Lichtbogenschweißleistungsversorgung 1 gelieferte pulsierende Lichtbogenstrom an die Drahtelektrode 3 und die Werkstücke 4b geliefert. Andererseits wird das Betriebsabschaltsignal an die Wechselrichtertreiberschaltung 1b angelegt, wenn der erfaßte Lichtbogenstromwert größer als der Bezugslichtbogenstromwert ist.

Obgleich die Beschreibung auf die periodische Wiederholung der Vielzahl der Impulsgruppen (Impulsfolgen) der obigen Ausführungsform gerichtet worden ist, kann das Differenzsignal ΔL, das durch Vergleich der voreingestellten Simulationslichtbogenlänge in der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung mit der vom Lichtbogendetektor erfaßten tatsächlichen Lichtbogenlänge gewonnen wird, auch zur Korrektur des spontanen Stromes i mit einer einzelnen Impulswellenform nach i=i-D×ΔL beim Durchführen einer Schweißung durch periodisches Wiederholen des Signalimpulses verwendet werden.

Weiter kann das Kurzschlußübertragungslichtbogenschweißgerät zur Durchführung einer Schweißung durch Wiederholen des Kurzschlusses und des Lichtbogens das Impulslichtbogenschweißgerät der dargestellten Ausführungsform ersetzen. In diesem Falle arbeitet der Lichtbogenlängendetektor nur während des Lichtbogenintervalls, und der Vergleich zwischen der während des Lichtbogenintervalls auftretenden Lichtbogenlänge und der Simulationslichtbogenlänge wird zur Korrektur des momentanen Stromes i im Lichtbogenintervall auf i=i-D×ΔL entsprechend dem Differenzsignal ΔL benutzt, wodurch die gleiche Wirkung wie bei der dargestellten Ausführungsform erzielt wird.

Fig. 21 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das ein zehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert. In Fig. 21 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 17, so daß die detaillierte Beschreibung derselben entfällt. Die Impulsstromwellenformsteuerschaltung 9₅ dieser Ausführungsform weist folgende Komponenten auf: den Längendetektor 9a zur Erfassung der wahren Lichtbogenlänge, die sich momentan ändert, auf der Basis der erfaßte Lichtbogenspannung und des Lichtbogenstromes, um das Lichtbogenlängensignal L(l) auszugeben; einen Abtrennungsdetektor 9b zur Erfassung der Abtrennung des geschmolzenen Stückes gemäß dem Lichtbogenlängensignal L(l), um das Abtrennungssignal auszugeben; die Lichtbogenlängenwellenformeinstellvorrichtung 9c zum Einstellen der Simulationslichtbogenlängenwellenform durch Simulieren der im Schweißprozeß benötigten Lichtbogenlänge, wie durch eine gestrichelte Linie in Teil (b) der Fig. 24 in Übereinstimmung mit dem Bezugsschweißstrom dargestellt ist, wie später beschrieben wird; den Komparator A 9d zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenlängenwertes mit der Simulationslichtbogenlänge, um das Differenzsignal ΔL (l) auszugeben; die Stromwellenformeinstellvorrichtung 9e zum Einstellen einer Simulationsstromwellenform durch Simulieren der Bezugswellenform der Gruppe der pulsierenden Ströme, die den Lichtbogenstrom bilden, wie in Teil (c) der Fig. 4 dargestellt ist; die Einstellvorrichtung 9f für die Stromwellenformperiode C_B zum Einstellen der Leseperiode der Lichtbogenlängenwellenform Lo und der Stromwellenform i in Übereinstimmung mit der Drahtzuführungsgeschwindigkeit; das Rechenelement 9g zum Korrigieren des Spitzenwertes oder der Impulsbreite der Simulationsstromwellenform entsprechend dem Differenzsignal ΔL(l), um den dadurch erzeugten Lichtbogenstrom zu liefern; die Basisstromliefervorrichtung 9h zum Liefern des dem erzeugten Lichtbogenstrom zu überlagernden Basisstromes; den Addierer 9i zum Überlagern des Basisstromes; und den Komparator B 9j zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenstromwertes mit dem gelieferten Lichtbogenstrom, um den EIN/AUS-Zustand der Wechselrichtertreiberschaltung 1b in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis zu steuern.

Der Abtrennungsdetektor 9b differenziert das vom Lichtbogenlängendetektor 9a gelieferte Lichtbogenlängensignal zur Gewinnung eines Differentialsignals; und falls der Pegel des Signals positiv ist, wie aus Teil (b) der Fig. 23 hervorgeht, liefert der Detektor den Status, bei dem das geschmolzene Stück an der Spitze des Drahtelektrode getrennt wird (in Form eines Abtrennungssignals SD, vgl. den Teil (d) der Fig. 23 und den Teil (a) der Fig. 23).

Weiter weist die obengenannte Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9c gemäß Fig. 22 folgende Komponenten auf: Einstellvorrichtungen, wie etwa die Cutintervalleinstellvorrichtung 9c₁ zum Einstellen eines Intervalls, während dessen die Cutwellenform T in der Simulationslichtbogenlängenwellenform ausgegeben wird; eine Cutwellenformeinstellvorrichtung 9c₁₂ zur Einstellung der Cuttwellenform S; ein ODER-Gate 9c₄ zur Ausgabesteuerung nicht nur der Cutwellenform, sondern auch der Schmelzwellenform T entsprechend dem Abtrennungssignal; ein Wechselrichterelement 9c₅; Flip-Flops (im folgenden mit F/F bezeichnet) 9c₇, 9c₈; eine Schmelzintervalleinstellvorrichtung 9c₈ zum Einstellen eines Intervalls, während dessen eine Schmelzwellenform T ausgegeben wird; eine Einstellvorrichtung 9b₉ zum Einstellen der Schmelzwellenform T; eine Einstellvorrichtung 9c₁₂ für die zugeschnittene Wellenform zum Einstellen der zugeschnittenen Wellenform V und dgl.; einen Wellenformsynthesizer 9c₁₄ zum Synthetisieren der eingestellten Wellenformen, um eine Simulationslichtbogenlänge zu erhalten; Analogschalter 9c₃, 9c₁₀, 9c₁₃ zum Steuern der Lieferung der jeweiligen eingestellten Wellenformen an den Wellenformsynthesizer 9b₁₄; Wechselrichterelemente 9c₁₁, 9c₁₅ zur Lesesteuerung der entsprechend eingestellten Wellenformen; einen Flip-Flop 9c₁₉; und ein UND-Gate 9c₁₅ zum Einstellen eines Ausgabeintervalls der zugeschnittenen Wellenform auf der Basis der Ausgabezeit des Stromwellenformperiodensignals C_B.

Die Betriebsweise des wie beschrieben aufgebauten Schweißgerätes wird nachfolgend beschrieben. Gemäß Teil (a) der Fig. 23 nimmt die Lichtbogenlänge während des Schmelzprozesses der Schweißelektrode durch Zufuhr des Lichtbogenstromes und Anwachsen des geschmolzenen Elektrodenstückes zu, und die Lichtbogenlänge wird wegen des Gleichgewichtes zwischen der Drahtzuführungsgeschwindigkeit und dem Wachstum des geschmolzenen Stückes der Drahtelektrode durch den Lichtbogenstrom innerhalb des Zeitintervalls kleiner, während dessen sich das geschmolzene Stück formt und das Schmelzvolumen durch Beschränkung des Lichtbogenstromes reduziert. Zu dem Zeitpunkt, in dem das geschmolzene Stück geformt ist und die Lichtbogenlänge kurz wird, fließt ein starker Lichtbogenstrom, so daß das gewachsene geschmolzene Stück durch die aufgrund des starken Lichtbogenstromes erzeugten elektromagnetischen Abschnürungskräfte abgetrennt wird. Die Lichtbogenlänge wächst wieder an, wenn das geschmolzene Stück abgelöst ist und sich dann das Wachsen/Formen/Schmelzen des geschmolzenen Stückes wiederholt.

Falls der Lichtbogenstrom scharf ansteigt, wenn das Lichtbogenlängensignal plötzlich in negativer Richtung durch den Kurzschluß zwischen dem während des Formgebungsintervalls geschmolzenen Elektrodenstückes und den Werkstücken verkleinert wird, trennt sich das kurzgeschlossene geschmolzene Stück ab, während sich die Lichtbogenlänge in positiver Richtung vergrößert und im Schmelzintervall bestehen bleibt.

Wenn das Lichtbogenschmelzen in der Praxis unter normalen Bedingungen durchgeführt wird, tritt die Veränderung der Lichtbogenlänge, wie oben dargestellt, in Erscheinung. Ein stabiles Lichtbogenschweißen mit einer hervorragenden Lichtbogenraupe kann durch Voreinstellen der Veränderung der Lichtbogenlänge als Simulationslichtbogenlängenwellenform sowie durch Steuerung der Lichtbogenstromversorgung zur Aufrechterhaltung der Simulationslichtbogenlängenwellenform erzielt werden.

Der Zeitpunkt, in dem sich das geschmolzene Stück abtrennt, ist nicht notwendigerweise ein fester Zeitpunkt, sondern kann durch Änderungen der Schweißbedingungen oder durch Verzerrungen des Lichtbogenstromes gestört werden. Wird die Lichtbogenlänge in Abhängigkeit von der auf die Annahme gestützten Simulationslichtbogenlängenwellenform gesteuert, wonach ein normales Lichtbogenschweißen möglich ist, entwickelt sich kein Schweißstrom zur Durchführung der Lichtbogenlängensteuerung gemäß der Veränderung der tatsächlichen Lichtbogenlänge. Die Simulationslichtbogenlängenwellenform, die der Veränderung der tatsächlichen Lichtbogenlänge entspricht, kann durch Umschalten der Cutwellenform S auf Schmelzwellenform T synchron mit der Abtrennung des geschmolzenen Elektrodenstückes synthetisiert werden, mit anschließender Ausbildung der zugeschnittenen Wellenform v zum Synthetisieren der entsprechenden Wellenformen.

Die Synthese der Simulationslichtbogenlängenwellenform in Übereinstimmung mit den oben angeführten Bedingungen wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Einstellschaltung der Lichtbogenlängenwellenform der Fig. 22 und der Signalwellenformdiagramme der Fig. 23 beschrieben. Das Stromwellenformperiodensignal C_B (im folgenden einfach als Periodensignal bezeichnet), das in Übereinstimmung mit der Drahtzufuhrgeschwindigkeit eingestellt worden ist, wird zunächst von der Einstellvorrichtung 9c der Stromwellenformperiode C_B an die Einstellvorrichtung 9c der Lichtbogenlängenform angelegt. Ein EIN-Signal mit "H"-Pegel wird vom Flip-Flop 9c₁₇ an die Cutintervalleinstellvorrichtung 9c₁ mit ihrer Zeitgeberschaltung geliefert, wenn das Periodensignal C_B an die SETZ-Klemme des Flip-Flops 9c₁₇ angelegt wird und wenn das EIN-Signal mit "H"-Pegel an die Einstellvorrichtung 9c₂ der Cutwellenform S und an den Analogschalter 9c₃ während eines Intervalls angelegt wird, das dem Cutintervall entspricht. Demgemäß wird eine Cutwellenforminformation S vom Cutwellenformverstärker 9b₃ über den Analogschalter 9c₃ an den Wellenformsynthesizer 9c₁₄ geliefert. Auf diese Weise wird das Umschalten des Cutintervalls auf das Schmelzintervall in einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem das Abtrennungssignal S vom Abtrennungsdetektor 9b an die Einstellvorrichtung 9c der Lichtbogenlängenwellenform angelegt wird, so daß die Cutwellenform so lange fortgesetzt werden muß, bis das Abtrennungssignal angelegt ist. Um die Fortsetzung der Cutwellenform zu bewirken, wird das von der Cutintervalleinstellvorrichtung 9c₁ angelegte EIN-Signal mit "H"-Pegel zunächst über das ODER-Gate 9c₄ an die Cutwellenformeinstellvorrichtung 9c₂ sowie gleichzeitig über das Wechselrichterelement 9c₅ an die F/Fs 9c₆, 9c₉ als Signals mit "L"-Pegel angelegt. Obgleich beide F/Fs 9c₆, 9c₉ zu diesem Zeitpunkt kein Signal liefern, endet das Cutintervall und das EIN-Signal geht auf "L"-Pegel. Wenn das Ausgangssignal des Wechselrichterelementes 9c₅ auf "H"-Pegel geht, wird der F/F 9c₇ gesetzt, während der F/F 9c₆ das EIN-Signal über das ODER-Gate 9c₄ an die Einstellvorrichtung 9c₂ der Cutwellenform S anlegt. Auf diese Weise kann die Einstellvorrichtung 9c₂ der Cutwellenform S mit der Ausgabe der Cutwellenform S fortfahren. Wenn ein Abtrennungssignal SP ((c) der Fig. 23) an den F/F 9c₇ im Einstellzustand als Trigger angelegt wird, legt der F/F 9c₇ das Ausgangssignal an die RÜCKSETZ-Klemme des F/F 9c₆ als Rücksetzsignal an, beendet das Anlegen des EIN-Signals an die Einstellvorrichtung 9c₂ der Cutwellenform 7, und legt das EIN-Signal an die Schmelzintervalleinstellvorrichtung 9c₈ an. Demgemäß wird die kontinuierliche Ausgabe der Cutwellenform S umgeschaltet auf die Ausgabe der Schmelzwellenform T.

Das EIN-Signal mit "H"-Pegel der Schmelzintervalleinstellvorrichtung 9c₈ wird während eines dem Schmelzintervall entsprechenden Intervalls an die Einstellvorrichtung 9c₈ der Schmelzwellenform T und an den Analogschalter 9b₁₀ angelegt. Eine Schmelzwellenformnachricht (T in Teil (b) der Fig. 24) wird über den Analogschalter 99c₁₀ an den Wellenformsynthesizer 9c₁₄ geliefert. Wenn der Pegel des EIN-Signals am Ende des Schmelzintervalls nach "L" übergeht, wird das Ausgabesignal des Wechselrichterelementes 9c₉ auf "H"-Pegel invertiert und an die RÜCKSETZ-Klemme des Flip-Flops 9c₁₃, an die Eingänge des UND-Gates 9c₁₅ und an die Einstellvorrichtung 9b₁₁ der zugeschnittenen Wellenform angelegt. Die Ausgabe des Flip-Flops 9b₁₃ wird dann auf "L"-Pegel invertiert, ehe sie an das mit dem anderen Eingang des UND-Gates 9c₁₅ angeschlossene Wechselrichterelement 9c₁₄ geliefert wird. Das UND-Gate 9c₁₅, das seinen EIN-Zustand wieder angenommen hat, schaltet den Analogschalter 9c₁₃ ein und liefert eine Information V zur Gestaltung der Wellenform an den Wellenformsynthesizer 9c₁₄, um die Synthese der Simulationslichtbogenlängenwellenform einzuleiten. Wenn das Periodensignal C_B anschließend an die SETZ-Klemme des Flip-Flops 9c₁₇ angelegt ist, wird die Ausgabe des Flip-Flops 9c₁₇ auf "H"-Pegel invertiert, bevor sie an das Wechselrichterelement 9c₁₆ geliefert wird. Das UND-Gate 9b₁₅ wird dann ebenso abgeschaltet wie der Analogschalter 9c₁₃, so daß die Information über die Gestaltung der Wellenform unterbrochen wird. Da die Ausgabe des Flip-Flops 9c₁₇ entsprechend an die Cutintervalleinstellvorrichtung 9c₁ geliefert wird, wird die Cutwellenforminformation erneut gelesen. Dementsprechend wird die Simulationslichtbogenlängenwellenform für die Zeit des Schmelzens, Formens und Unterbrechens jedesmal dann synthetisiert, wenn das Periodensignal C_B angelegt und das Signal Lo der Simulationslichtbogenlängenwellenform ausgegeben wird ((b) der Fig. 24).

Der Komparator A 9d vergleicht den Signalpegel Lo der Lichtbogenlängenwellenform mit der wahren Lichtbogenlänge L(l) (es handelt sich um den in Teil (b) der Fig. 24 mit einer durchgezogenen Linie gekennzeichneten Abschnitt), welche vom Lichtbogenlängendetektor erfaßt wird, wenn die Simulationslichtbogenlängenwellenform, wie oben beschrieben, gesetzt ist, und er berechnet das Differenzsignal (ΔL(l)=L(l)-Lo). Das Differenzsignal ΔL(l) wird, zusammen mit der Simulationsstromwellenform ((c) der Fig. 24), die von der Stromwellenformeinstellvorrichtung 9g gleichzeitig mit dem ausgegebenen Periodensignal C_B gelesen wird, an das Rechenelement angelegt, wo der Spitzenwert i des Impulsstromwellenformsignals mit Hilfe der relationalen Beziehung i=i-Δ×L(l) korrigiert wird. Die Impulsbreite τ des Impulsstromwellenformsignals wird mit Hilfe des relationalen Ausdruckes τ=τ-B×ΔL(l) korrigiert. Das Impulsstromwellenformsignal wird entsprechend der Veränderung der Lichtbogenlänge korrigiert, so daß das Schweißen durchgeführt werden kann, während die Simulationslichtbogenlänge einschließlich der Veränderung der Lichtbogenlänge aufgrund der Veränderung der Abtrennungszeit des geschmolzenen Elektrodenstückes, beibehalten wird, wobei ein Schweißstrom solcher Art erhalten wird, daß die Veränderung der Lichtbogenlänge korrigiert wird.

Weiter wird der von der Basisstromliefervorrichtung 9g erzeugte und zur Verhinderung eines lichtbogenlosen Zustandes benutzte Basisstrom im Addierer 9h dem Schweißstrom überlagert, und die kombinierten Ströme werden dem Komparator 9i zugeführt. Der vom Stromdetektor 6 erfaßte Lichtbogenstromwert wird mit einem Bezugslichtbogenstromwert im Komparator B 9i verglichen, und falls der erfaßte Lichtbogenstromwert kleiner als der Bezugslichtbogenstromwert ist, wird das EIN-Signal an die Wechselrichtertreiberschaltung 16 angelegt, und der von der Lichtbogenschweißleistungsversorgung 1 gelieferte gepulste Wechselstrom an die Drahtelektrode 3 und die Werkstücke 4b geliefert. Andererseits wird das Betriebsabschaltsignal an die Wechselrichtertreiberschaltung 1b angelegt, wenn der erfaßte Lichtbogenstromwert größer als der Bezugslichtbogenstromwert ist.

Weiter kann das Kurzschlußübertragungslichtbogenschweißgerät zur Durchführung einer Schweißung durch Wiederholen des Kurzschlusses und des Lichtbogens das Impulslichtbogenschweißgerät der dargestellten Ausführungsform ersetzen. In diesem Falle arbeitet der Lichtbogenlängendetektor nur während des Lichtbogenintervalls, und der Vergleich zwischen der während des Lichtbogenintervalls auftretenden Lichtbogenlänge und der Simulationslichtbogenlänge wird zur Korrektur des spontanen Stromes i im Lichtbogenintervall auf i=i-D×ΔL entsprechend dem Differenzsignal ΔL benutzt, wodurch die gleiche Wirkung wie bei der dargestellten Ausführungsform erzielt wird.

Fig. 25 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das ein elftes Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert. In Fig. 25 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 21, so daß die detaillierte Beschreibung derselben entfällt. Die Impulsstromwellenformsteuerschaltung 9₆ dieser Ausführungsform weist folgende Komponenten auf: den Längendetektor 9a zur Erfassung der wahren Lichtbogenlänge, die sich momentan ändert, auf der Basis der erfaßten Lichtbogenspannung und des Lichtbogenstromes, um das Lichtbogenlängensignal L(l) auszugeben; den Kurzschlußintervalldetektor 9b zur Erfassung des Kurzschlußintervallsignals, wenn entschieden ist, daß das geschmolzene Stück mit der Änderung des Lichtbogensignals kurzschließt; die Lichtbogenlängenwellenform-Einstellvorrichtung 9c zum Einstellen der Simulationslichtbogenlängenwellenform durch Simulieren der im Schweißprozeß benötigten Lichtbogenlänge, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 27(b) in Übereinstimmung mit dem Bezugsschweißstrom dargestellt ist, wie später beschrieben wird; der Komparator A 9d zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenlängenwertes mit der Simulationslichtbogenlänge, um das Differenzsignal ΔL(l) auszugeben; die Stromwellenformeinstellvorrichtung 9e zum Einstellen einer Simulationsstromwellenform durch Simulieren der Bezugswellenform der Gruppe der pulsierenden Ströme, die den Lichtbogenstrom bilden, wie in Teil (a) der Fig. 28 dargestellt ist; die Einstellvorrichtung 9f für die Stromwellenformperiode C_B zum Einstellen der Leseperiode der Lichtbogenlängenwellenform Lo und der Stromwellenform i in Übereinstimmung mit der Drahtzuführungsgeschwindigkeit; das Rechenelement 9g zum Korrigieren des Spitzenwertes oder der Impulsbreite der Simulationsstromwellenform entsprechend dem Differenzsignal ΔL(l), um den dadurch erzeugten Lichtbogenstrom zu liefern; einen Analogschalter 9h zum Abtrennen des vom Komparator A 9d an das Rechenelement 9g nach Empfang des Kurzschlußsignals gerichteten Differenzsignals; die Basisstromliefervorrichtung 9i zum Liefern des dem erzeugten Lichtbogenstrom zu überlagernden Basisstromes; den Addierer 9j zum Überlagern des Basisstromes; und den Komparator B 9k zum Vergleichen des erfaßten Lichtbogenstromwertes mit dem gelieferten Lichtbogenstrom, um den EIN-/AUS-Zustand der Wechselrichtertreiberschaltung 1b in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis zu steuern.

Weiter weist die erwähnte Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9c, wie Fig. 26 zeigt, folgende Komponenten auf: Einstellvorrichtungen, wie etwa die Cutintervalleinstellvorrichtung 9c₁ zum Einstellen eines Intervalls, in dem die Cutwellenform S in der Simulationslichtbogenlängenwellenform ausgegeben wird; die Einstellvorrichtung 9c₂ der Cutwellenform S zum Einstellen der Cutprozeßwellenform S; die Schmelzintervalleinstellvorrichtung 9c₅ zum Einstellen eines Intervalls, in dem die Schmelzwellenform T ausgegeben wird; die Schmelzwellenformeinstellvorrichtung 9c₆ zum Einstellen der Schmelzwellenform T; die Einstellvorrichtung 9c₉ für die zugeschnittene Wellenform V zum Einstellen der zugeschnittenen Wellenform und dgl.; den Wellenformsynthesizer 9c₁₃ zum Synthetisieren der gesetzten Wellenformen, um die Simulationslichtbogenlänge zu erhalten; die Analogschalter 9c₃, 9c₇, 9c₁₀ zum Steuern der Lieferung der entsprechenden gesetzten Wellenformen an den Wellenformsynthesizer 9b₁₃; die Wechselrichterelemente 9c₉, 9c₈, 9c₁₂ zur Lesesteuerung der entsprechend gesetzten Wellenformen; der Flip-Flop 9c₁₁; und das UND-Gate 9c₁₄ zum Setzen eines Ausgabeintervalls der zugeschnittenen Wellenform auf der Basis der Ausgabezeit des Stromwellenformperiodensignals C_B.

Die Betriebsweise des wie beschrieben aufgebauten Schweißgerätes wird nachfolgend beschrieben. Gemäß Fig. 27a nimmt die Lichtbogenlänge während des Schmelzprozesses der Schweißelektrode durch Zufuhr des Lichtbogenstromes und Anwachsen des geschmolzenen Elektrodenstückes zu, und die Lichtbogenlänge wird wegen des Gleichgewichtes zwischen der Drahtzuführungsgeschwindigkeit und dem Wachstum des geschmolzenen Stückes der Drahtelektrode durch den Lichtbogenstrom innerhalb des Zeitintervalls kleiner, während dessen sich das geschmolzene Stück formt und das Schmelzvolumen durch Beschränkung des Lichtbogenstromes reduziert. Zu dem Zeitpunkt, in dem das geschmolzene Stück geformt ist und die Lichtbogenlänge kurz wird, fließt ein starker Lichtbogenstrom, so daß das gewachsene geschmolzene Stück durch die aufgrund des starken Lichtbogenstromes erzeugten elektromagnetischen Abschnürungskräfte abgetrennt wird. Die Lichtbogenlänge wächst wieder an, wenn das geschmolzene Stück abgelöst ist und sich dann das Wachsen/Formen/Schmelzen des geschmolzenen Stückes wiederholt.

Wenn das Lichtbogenschmelzen in der Praxis unter normalen Bedingungen durchgeführt wird, tritt die Veränderung der Lichtbogenlänge, wie oben dargestellt, in Erscheinung. Ein stabiles Lichtbogenschweißen mit einer hervorragenden Lichtbogenraupe kann durch Voreinstellen der Veränderung der Lichtbogenlänge als Simulationslichtbogenlängenwellenform, nach Verwendung der Phänomene des Wachsens/Formens/Unterbrechens des geschmolzenen Stückes entsprechend der Lichtbogenstromwellenform bei der Zeitgabe der Lichtbogenstromwellenform durchgeführt werden, sowie durch Steuerung der Lichtbogenstromversorgung zur Aufrechterhaltung der Simulationslichtbogenlängenwellenform.

Die Betriebsweise des wie beschrieben aufgebauten Schweißgerätes wird nachfolgend beschrieben. Gemäß Fig. 27 nimmt die Lichtbogenlänge während des Schmelzprozesses der Schweißelektrode durch Zufuhr des Lichtbogenstromes und Anwachsen des geschmolzenen Elektrodenstückes zu, und die Lichtbogenlänge wird wegen des Gleichgewichtes zwischen der Drahtzuführungsgeschwindigkeit und dem Wachstum des geschmolzenen Stückes der Drahtelektrode durch den Lichtbogenstrom innerhalb des Zeitintervalls kleiner, während dessen sich das geschmolzene Stück formt und das Schmelzvolumen durch Beschränkung des Lichtbogenstromes reduziert. Zu dem Zeitpunkt, in dem das geschmolzene Stück geformt ist und die Lichtbogenlänge kurz wird, fließt ein starker Lichtbogenstrom, so daß das gewachsene geschmolzene Stück durch die aufgrund des starken Lichtbogenstromes erzeugten elektromagnetischen Abschnürungskräfte abgetrennt wird. Die Lichtbogenlänge wächst wieder an, wenn das geschmolzene Stück abgelöst ist und sich dann das Wachsen/Formen/Schmelzen des geschmolzenen Stückes wiederholt.

Zu diesem Zweck wird das Stromwellenformperiodensignal C_B (im folgenden einfach als Periodensignal bezeichnet), das proportional zur Drahtzuführungsgeschwindigkeit eingestellt ist, zu einem Zeitpunkt synchronisiert, in welchem das Signal von der Einstellvorrichtung 9e der Stromwellenformperiode C_B an die Stromwellenformeinstellvorrichtung 9d angelegt wird, wobei die durch eine gestrichelte Linie in Teil (b) der Fig. 28 dargestellte Simulationslichtbogenlängenwellenform zunächst durch die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung 9b geformt wird. Was die Synthese der Lichtbogenwellenform anbetrifft, wird das EIN-Signal mit "H"-Pegel vom Flip-Flop 9c₁₁ an die Cutintervalleinstellvorrichtung 9c₁ mit ihrer Zeitgeberschaltung angelegt, wenn das Periodensignal C_B von der Einstellvorrichtung 9f der Stromwellenformperiode C_B an die SETZ-Klemme des ersten Flip-Flops 9c₁₁, und das EIN-Signal mit "H"-Pegel an den Cutwellenformverstärker 9c₂ und an den Analogschalter 9c₃ während eines Intervalls angelegt wird, das dem Cutintervall entspricht. Dementsprechend wird eine Cutwellenforminformation S von der Cutwellenformeinstellvorrichtung 9c₂ über den Analogschalter 9c₃ an den Wellenformsynthesizer 9c₁₃ geliefert. Anschließend wird, wenn der Pegel des von der Cutintervalleinstellvorrichtung 9c₁ ausgegebenen EIN-Signals nach "L" übergeht, die Ausgabe des Wechselrichterelementes 9c₄ auf "H"-Pegel invertiert und zum EIN-Signal der Schmelzintervalleinstellvorrichtung 9c₅ gemacht. Dementsprechend wird das EIN-Signal auf "H"-Pegel an die Einstellvorrichtung 9c₆ der Schmelzwellenform T und an den Analogschalter 9c₇ während eines Intervalls angelegt, das dem Schmelzintervall entspricht. Die Schmelzwellenforminformation T wird über Analogschalter 9c₇ an den Wellenformsynthesizer 9c₁₃ geliefert. Wenn der Pegel des EIN-Signals am Ende des Schmelzintervalls nach "L" übergeht, wird die Ausgabe des Wechselrichterelementes 9c₈ auf "H"-Pegel invertiert und an die RÜCKSETZ-Klemme des Flip-Flops 9c₁₁, an einen der Eingänge des UND-Gates 9c₁₅ und an die Vorrichtung 9c₇ zum Einstellen der zugeschnittenen Wellenform angelegt. Die Ausgabe des Flip-Flops 9c₁₁ wird dann auf "L"-Pegel invertiert, ehe sie an das mit dem anderen Eingang des UND-Gates 9c₁₄ verbundene Wechselrichterelement 9c₁₂ geliefert wird. Das UND-Gate 9c₁₄, das seinen EIN-Zustand wieder angenommen hat, schaltet den Analogschalter 9c₁₀ ein und liefert die Information V zur Gestaltung der Wellenform an den Wellenformsynthesizer 9c₁₃, um die Synthese der Simulationslichtbogenlängenwellenform einzuleiten. Wenn anschließend das Periodensignal C_B an die SETZ-Klemme des Flip-Flops 9c₁₁ angelegt ist, wird die Ausgabe des Flip-Flops 9c₁₁ auf "H"-Pegel invertiert, ehe sie an das Wechselrichterelement 9c₁₂ angelegt wird. Das UND-Gate 9c₁₄ wird dann ebenso abgeschaltet wie der Analogschalter 9c₁₀, so daß die Information zur Gestaltung der Wellenform unterbrochen wird. Da die Ausgabe des Flip-Flops 9c₁₁ entsprechend an die Cutintervalleinstellvorrichtung 9c₁ geliefert wird, wird die Cutwellenforminformation erneut gelesen.

Dementsprechend wird die Simulationslichtbogenlängenwellenform zum Zeitpunkt des Schmelzens, des Formens und des Unterbrechens jedesmal dann synthetisiert, wenn das Periodensignal C_B angelegt und das Signal Lo der Simulationslichtbogenlängenwellenform ((c) der Fig. 28) ausgegeben wird.

Der Komparator A9c vergleicht den Signalpegel Lo der Lichtbogenlängenwellenform mit der wahren Lichtbogenlänge L(l) (das ist der in Teil (c) der Fig. 4 mit einer durchgezogenen Linie gekennzeichnete Abschnitt), welche durch den Lichtbogenlängendetektor erfaßt wurde, wenn die Simulationslichtbogenlängenwellenform, wie beschrieben, gesetzt wurde, und er berechnet das Differenzsignal (ΔL(l) =L(l) - Lo). Das Differenzsignal ΔL(l) wird zusammen mit der Simulationsstromwellenform ((c) der Fig. 28), die von der Stromwellenformeinstellvorrichtung 9d gleichzeitig mit dem ausgegebenen Periodensignal C_B gelesen wird, an das Rechenelement angelegt, wo der Spitzenwert i des Impulsstromwellenformsignals mit Hilfe des relationalen Ausdruckes i=i-Δ×L(l) korrigiert wird. Die Impulsbreite τ des Impulsstromwellenformsignals wird mit Hilfe der relationalen Beziehung τ=τ-B×ΔL (l) korrigiert. Das Impulsstromwellenformsignal wird mit der Veränderung der Lichtbogenlänge korrigiert, so daß das Schweißen durchgeführt werden kann, während die voreingestellte Simulationslichtbogenlänge bei jedem Schweißprozeß beibehalten wird, wobei der Schweißstrom solcher Art ist, daß die Veränderung der Lichtbogenlänge korrigiert wird.

Im Falle, daß das Cutintervall unregelmäßig wird, was dazu führt, daß sich das geschmolzene Elektrodenstück nicht ablöst und somit einen Kurzschluß zwischen dem geschmolzenen Stück und den Werkstücken 4b hervorruft, wie in Teil (a) der Fig. 27 gezeigt ist, gibt der Lichtbogenlängendetektor 9b das in negativer Richtung abnehmende Lichtbogenlängensignal L(l) aus. Falls der eingestellte Lichtbogenlängenwert Lo für den Vergleich mit dem Lichtbogenlängensignal L(l) im Komparator 9d verwendet wird, wird das vom Komparator 9d erzeugte Differenzsignal ΔL extrem groß. Aus diesem Grunde fließt der Schweißstrom als spontan starker Strom, falls das Differenzsignal ΔL an das Rechenelement 9g zur Korrektur der Simulationsstromwellenform und zur Formung und Ausgabe eines Schweißstromes angelegt wird. Dadurch kann ein instabiles Schweißen verursacht werden. Das Kurzschlußintervallsignal wird an den Analogschalter 9h ((c) der Fig. 27) angelegt, während der Kurzschlußintervalldetektor 9b in Betrieb ist ((a), (b) der Fig. 27), und das vom Komparator 9d an das Rechenelement 9b zu liefernde Differenzsignal wird abgefangen. Durch Unterdrücken der Korrektur der Stromwellenform wird das Auftreten eines übermäßig großen Schweißstromes verhindert, wenn das geschmolzene Elektrodenstück kurzschließt. Der durch die Simulationsstromwellenform gestaltete und ausgegebene Schweißstrom wird zusammen mit dem den lichtbogenlosen Zustand verhindernden Basisstrom, welcher von der Basisstromliefervorrichtung 9i erzeugt und im Addierer 9j überlagert wird, an den Komparator B9k geliefert. Im Komparator B9k wird der vom Stromdetektor 6 erfaßte Lichtbogenstrom mit dem Bezugslichtbogenstromwert verglichen, und falls der erfaßte Lichtbogenstromwert kleiner als der Bezugslichtbogenstromwert ist, wird das EIN-Signal an die Wechselrichtertreiberschaltung 16 angelegt, wonach der von der Lichtbogenschweißleistungsversorgung 1 gelieferte gepulste Lichtbogenstrom an die Drahtelektrode 3 und die Werkstücke 4b geliefert wird, während das Betriebsabschaltsignal an die Wechselrichtertreiberschaltung 1b angelegt wird, wenn der erfaßte Lichtbogenstromwert größer als der Bezugslichtbogenstromwert ist.

Obgleich die Beschreibung auf die periodische Wiederholung der Vielzahl der Impulsgruppen (Impulsfolgen) der obigen Ausführungsform gerichtet worden ist, kann das Differenzsignal ΔL, das 70815 00070 552 001000280000000200012000285917070400040 0002004090277 00004 70696 durch Vergleich der voreingestellten Simulationslichtbogenlänge in der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung mit der vom Lichtbogendetektor erfaßten tatsächlichen Lichtbogenlänge gewonnen wird, auch zur Korrektur des spontanen Stromes i mit einer einzelnen Impulswellenform nach i=i-D×ΔL beim Durchführen einer Schweißung durch periodisches Wiederholen des Signalimpulses verwendet werden.

Fig. 29(a) stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das ein zwölftes Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert. In Fig. 29(a) bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 25. Gemäß Fig. 29(a) weist das Gerät folgende Komponenten auf: einen Mittelwertslichtbogenlängenwandler 11 zum Ausgeben eines Mittelwertlichtbogenlängensignals , um die sich momentan verändernde Lichtbogenlänge entsprechend dem Lichtbogenlängensignal L(l) zu erhalten; eine Ziellichtbogenlängeneinstellvorrichtung 12 zum Einstellen einer Ziellichtbogenlänge Lo; und eine Impulsstromwellenformsteuerschaltung 101 zur Bildung eines Impulsstromes und zur Steuerung der Ausgabe desselben. Die Impulsstromwellenformsteuerschaltung weist weiter folgende Komponenten auf: den Komparator A 10a zum Vergleichen der mittleren Lichtbogenlänge mit der Ziellichtbogenlänge Lo, um das Differenzsignal ΔL=-Lo) auszugeben; einen Formgeber 10b der Impulswellenform zur Gestaltung der Impulsstromgruppenwellenform und zum Ausgeben einer Gruppe von pulsierenden Strömen IP, die den Lichtbogenstrom bilden; eine Einstellvorrichtung 10c der maximalen Impulsbreite MAX zur Einstellung der maximalen Impulsbreite MAX für jeden der einzelnen Impulse, die die Gruppe der pulsierenden Ströme IP bilden; eine Einstellvorrichtung 10d der Impulsperiode C_A zum Einstellen jeder Impulsausgabeperiode C_A; eine Einstellvorrichtung 10e der Pulsgruppenwellenform zum Einstellen einer Impulsstromgruppenwellenform; eine Einstellvorrichtung 10f der Impulsgruppenperiode C_B zum Einstellen der Ausgabeperiode C_B des pulsierenden Stromes; eine Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X zur Steuerung eines ausgegebenen Impulsstromes, um das Leistungsversorgungsintervall der Gruppe der pulsierenden Ströme zu setzen; einen Addierer 10h zum Überlagern des von einer Basisstromliefervorrichtung 10i erzeugten Basisstromes IP auf die Gruppe der erzeugten pulsierenden Ströme IP; einen Komparator C 10j zum Vergleichen des zu liefernden Impulsstromes Io (=IP+IB) mit dem vom Stromdetektor 6 erfaßten Lichtbogenstrom I, um den EIN-AUS-Zustand der Wechselrichtertreiberschaltung 1b entsprechend dem Vergleichsresultat zu steuern; und eine Einstelleinheit 10k der Impulsgruppenlademenge zum Einstellen der Ladungsmenge, d. h., der Impulsbreite der zu liefernden Impulsströme IP. Die Ladungsmengeneinstelleinheit 10k weist weiter folgende Komponenten auf: einen Integrierer 10k₁ zur Gewinnung der Ladungsmenge Q der Gruppe der zu liefernden Impulsströme; eine Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo zum Voreinstellen der Ladungsmenge Qo (=Qo-A×ΔL, wobei A ein Proportionalitätsfaktor ist) der Gruppe der Impulsströme, die entsprechend dem vom Komparator 10a erzeugten Differenzsignal ΔL zu liefern sinnd; und einen Komparator B 10k₃ zum Anlegen eines Rücksetzsignals an die Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X und an den Integrierer 10k₁, wenn die so aufgelaufene Ladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, so daß die Leistungsversorgung der Gruppe der Impulsströme IP vorherbestimmter Impulsbreite unterbrochen wird.

Auf der Basis der vorerwähnten Schaltungsanordnung wird die Betriebsweise unter Bezugnahme auf ein Wellenformdiagramm der Fig. 30(a) beschrieben.

Die mittlere Lichtbogenlänge verändert sich mit der Auslenkung des Schweißbrenners, der thermischen Verzerrung der Werkstücke oder dem Aufwärtsschub des geschmolzenen Elektrodenstückes aufgrund der Veränderung der Impulsgruppenbreite der Gruppe der Impulsströme. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Stärke des zu liefernden Lichtbogenstromes und die Schmelzmenge des geschmolzenen Stückes zu steuern, um die Veränderung der mittleren Lichtbogenlänge zu unterdrücken, die aus der Inkonformität des geschmolzenen Stückes resultiert, um die mittlere Lichtbogenlänge auf einen konstanten Wert zu bringen.

Aus diesem Grunde erfaßt der Lichtbogenlängendetektor 9a die sich mit dem Fortschreiten des Schweißprozesses verändernde wahre Lichtbogenlänge (Abtrennen, Schmelzen, Formen und Abtrennen des geschmolzenen Stückes) in Übereinstimmung mit der Lichtbogenspannung V und dem Lichtbogenstrom I, die jeweils vom Spannungsdetektor 5 und vom Stromdetektor 6 erfaßt werden, und er legt von Zeit zu Zeit das Lichtbogenlängensignal L(l) an den Mittelwertslichtbogenwandler 11 an. Der Mittelwertslichtbogenlängenwandler 11 erzeugt den Mittelwert (mittlere Lichtbogenlänge) (l) der in den entsprechenden Schweißprozessen erhaltenen wahren Lichtbogenlängen und liefert den Mittelwert an den Komparator A10a. Die so erzeugte mittlere Lichtbogenlänge (l) wird im Komparator A 10a mit der Zielmittelwertslichtbogenlänge (Ziellichtbogenlänge) Lo, die durch die Einstellvorrichtung 10 der Ziellichtbogenlänge gesetzt wurde, verglichen, wonach der Komparator das Differenzsignal L entsprechend der Differenz (L(l)-Lo) ausgibt.

Infolgedessen veranlaßt die Impulslademengeneinstelleinheit 10k die Einstelleinheit 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo, die Ladungsmenge Qo der Gruppe der Impulsströme so zu setzen, daß sie entsprechend dem Differenzsignal ΔL geliefert werden. Nachdem die einzelne maximale Impulsbreite τmax, welche die Gruppe der Impulsströme IP bildet, in der Einstellvorrichtung 10c der maximalen Impulsbreite τmax gesetzt ist, und nachdem die Ausgabeperiode C_A jedes einzelnen Impulses in der Einstellvorrichtung 10d der Impulsperiode C_A gesetzt ist und nachdem die Impulsgruppenwellenform in der Einstellvorrichtung 10e der Impulsgruppenwellenform gesetzt ist, wird die Gruppe der als Lichtbogenstrom zu liefernden Impulsströme IP im Formgeber 10b der Impulswellenform auf der Basis der so eingestellten Werte in eine vorbestimmte Impulsgruppenwellenform gebracht.

Die Gruppe der Impulsströme IP mit der vorbestimmten Impulsgruppenwellenform wird anschließend vom Formgeber 10b der Impulswellenform an den Addierer 10h und an den Integrierer 10k₁ der Einstellvorrichtung 10k der Impulslademenge geliefert, und zwar synchron mit dem Impulsgruppenperiodensignal C_B ((c) der Fig. 30(a)), das von der Einstellvorrichtung 10f der Impulsperiodengruppe C_B geliefert wird. Der Addierer 10h empfängt einen Basisstrom IB als einen minimalen Lichtbogenaufrechterhaltungsstrom zur Verhinderung des lichtbogenlosen Zustandes von der Basisstromliefervorrichtung 10i; er überlagert den Strom auf den Impulsstrom IP ((a) der Fig. 30(a)) und legt den resultierenden Strom als Lichtbogenstrom Io (=IP+IB) an den Komparator C 10j. Andererseits liefert der Integrierer 10k₁ durch Integration jedes einzelnen Impulses der Gruppe der Impulsströme IP die Impulsstromgruppenlademenge Q((b) der Fig. 30(a)) an den Komparator 10k₃, während er dessen Ausgangspegel in Übereinstimmung mit der Veränderung der Impulsstromlieferzeit erhöht. Die vorbestimmte Ladungsmenge Qo (=Qo-A×ΔL, wobei A ein Proportionalitätsfaktor ist) des zu liefernden Impulsstromes wird durch die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo eingestellt und entsprechend dem Differenzsignal ΔL an den Komparator B 10k₃ geliefert. Wenn dementsprechend die Impulslademenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, wird das Rücksetzsignal ((d) der Fig. 2(a)) vom Komparator B 10k₃ an den Integrierer 10k₁ angelegt, so daß die Integrieroperation unterbrochen wird; und er legt das Rücksetzsignal auch an den die Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X bildenden Flip-Flop, so daß ein Ausgabeunterbrechungssignal an den Formgeber 10b der Impulswellenform angelegt wird. Die Folge ist, daß die Gruppe der vom Formgeber 10b der Impulswellenform gelieferten Gruppe der Impulsströme IP die Impulsbreite ((a) der Fig. 30(a)) zur Festsetzung der vorbestimmten Ladungsmenge besitzt und an den Addierer 10f geliefert wird, wo der Basisstrom IB der Gruppe überlagert wird. Der so erzeugte Lichtbogenstrom Io (=IP+IB) wird an den Komparator C10j angelegt. Der Komparator C10j vergleicht den erfaßten Lichtbogenstromwert I mit dem so gebildeten Wert Io, und falls Io<I ist, wird ein EIN-Signal an die Wechselrichtertreiberschaltung 1b angelegt, so daß der Lichtbogenstrom von der Lichtbogenschweißleistungsversorgung 1 an die Schweißanlage geliefert wird; während wenn Io< als I ist, der Komparator ein AUS-Signal empfängt und die Lichtbogenstromversorgung unterbricht.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 29(b), die ein dreizehntes Ausführungsbeispiel zeigt und 30(b) eine Beschreibung des Falles gegeben, bei dem die Kontrolle über die Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme IP auf ein Lichtbogenschweißgerät des Kurzschlußtransfertyps angewandt wird, das die dreizehnte Erfindung verkörpert. Fig. 29(b) stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Lichtbogenschweißgerätes vom Kurzschlußtransfertyp dar, bei dem gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 29(a) bezeichnen. Gemäß Fig. 29(b) weist das Schweißgerät folgende Komponenten auf: eine Kurzschlußintervallabgabevorrichtung 7a zum Ausgeben eines Kurzschlußerfassungssignals Sa nach der Erfassung des Kurzschlußintervalls des geschmolzenen Elektrodenstückes; eine Ausgabevorrichtung 10m des Kurzschlußfreigabesignals zum Einstellen der Ausgabe auf "L"-Pegel beim Empfang des Kurzschlußerfassungssignals Sa, und zum Ausgeben eines Kurzschlußfreigabesignals Sac mit "H"-Pegel zum Zeitpunkt des Verlierens des Kurzschlußerfassungssignals Sa; und eine Kurzschlußwellenformeinstellvorrichtung 101 zum Einstellen der an das Kurzschlußschmelzstück zu liefernden Lichtbogenstromwellenform im Zeitpunkt des Empfangens der Lichtbogenstromwellenform und damit zur Lieferung der gesetzten Wellenform an den Addierer 10h.

Auf der Basis des obigen Schaltungsaufbaus wird die Betriebsweise des Lichtbogenschweißgerätes vom Kurzschlußtransfertyp unter Bezugnahme auf ein Wellenformdiagramm der Fig. 30(b) beschrieben. Die Kurzschlußintervallausgabevorrichtung 7a legt an die Ausgabevorrichtung 10a des Kurzschlußfreigabesignals und an die Kurzschlußwellenformeinstellvorrichtung 101 das mit "H"-Pegel auszugebende Kurzschlußerfassungssignal Sa während des Zeitintervalls an, in welchem sich das geschmolzene Elektrodenstück in Übereinstimmung mit der scharfen Abnahme des Lichtbogenlängenpegels des Lichtbogenlängensignals L(l) im Kurzschluß befindet. Dann legt die Kurzschlußwellenformeinstellvorrichtung 101 eine Kurzschlußstromwellenform Is mit einer optimalen Stromanstiegswellenform an den Addierer 10h, so daß das an der Spitze der Drahtelektrode gebildete geschmolzene Stück sanft auf die Werkstücke beim Kurzschließen mit diesen übertragen wird ((a) der Fig. 30(b)), während sich das Kurzschlußintervallsignal auf "H"-Pegel befindet. Andererseits fährt die Ausgabevorrichtung 10m des Kurzschlußfreigabesignals zum Empfangen des Kurzschlußfreigabesignals Sa fort, ein Kurzschlußfreigabesignal Sac an die Einstellvorrichtung 10d des Impulsstromgruppenintervalls und an die Impulswellenformeinstellvorrichtung 10e anzulegen, während das Kurzschlußintervallsignal Sa vom "H"-Pegel auf den "L"-Pegel ansteigt. Dementsprechend arbeitet der Formgeber 10b der Impulsstromwellenform während des Kurzschlußintervalls nicht, und wenn der Kurzschluß freigegeben ist, wird der Formgeber 10b der Impulsstromwellenform durch das Kurzschlußfreigabesignal Sac in Betrieb gesetzt und liefert die Impulswellenform an den Addierer 10h. Wenn das Kurzschlußfreigabesignal Sac ((c) der Fig. 30(b)) mit der Aufhebung des Kurzschlußzustandes von der Ausgabevorrichtung des Kurzschlußfreigabesignals erzeugt wird, wird die Gruppe der Impulsströme IP mit der vorbestimmten Impulsgruppenwellenform vom Formgeber 10b der Impulswellenform an den Addierer 10h und an den Integrierer 10k₁ der Einstelleinheit 10k der Impulsladungsmenge geliefert. Der Addierer 10h empfängt den Basisstrom IB als minimalen Lichtbogenaufrechterhaltungsstrom zur Verhinderung des lichtbogenfreien Zustandes von der Basisstromliefervorrichtung 10i und überlagert den Strom dem Impulsstrom IP ((a) der Fig. 2(b)), und er liefert den resultierenden Strom an den Komparator C10j als Lichtbogenstrom Io (=IP+IB). Andererseits liefert der Integrierer 10k₁ durch Integrieren jedes einzelnen Impulses der Gruppe der Impulsströme IP die Ladungsmenge Q der Impulsstromgruppe ((b) der Fig. 30(b)) an den Komparator B 10k₃, während er dessen Ausgangspegel in Übereinstimmung mit der Veränderung der Impulsstromversorgungszeit anhebt. Die vorbestimmte Ladungsmenge Qo (=Qo-A×ΔL, wobei A ein Proportionalitätsfaktor ist) des zu liefernden Impulsstromes wird durch die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo gesetzt und an den Komparator B 10k₃ entsprechend dem Differenzsignal ΔL geliefert. Wenn dementsprechend die Impulsladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, wird vom Komparator B 10k₃ das Rücksetzsignal ((d) der Fig. 30(b)) an den Integrierer 10k₁ angelegt, so daß die Integrieroperation unterbrochen wird, und er legt sie ebenfalls an den die Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X bildenden Flip-Flop an, wodurch das Anlegen eines Ausgabeunterbrechungssignals an den Formgeber 10b der Impulswellenform veranlaßt wird. Die Folge ist, daß die vom Formgeber 10b der Impulswellenform gelieferte Gruppe der Impulsströme IP die Impulsbreite ((a) der Fig. 30(b)) zur Festsetzung der vorbestimmten Ladungsmenge besitzt und an den Addierer 10f geliefert wird, wo der Basisstrom IB der Gruppe überlagert wird und somit der Lichtbogenstrom Io (=IP+IB) entsteht. Wenn der Schweißstrom in Übereinstimmung mit dem Lichtbogenstrom Io wieder an die Drahtelektrode 3 geliefert wird, wächst das geschmolzene Stück an der Spitze der Drahtelektrode 3 an und bildet mit den Werkstücken 4b erneut einen Kurzschluß. Der Kurzschlußstrom dient während des Kurzschlußintervalls zum Schweißen durch Übergeben des geschmolzenen Stückes an die Werkstücke. Weiter liefert zu diesem Zeitpunkt die Kurzschlußintervallausgabevorrichtung 7a das Kurzschlußintervallsignal Sa an die Ausgabevorrichtung 10m des Kurzschlußfreigabesignals, und wenn das Kurzschlußfreigabesignal Sa den "L"-Pegel annimmt, wird das Kurzschlußfreigabesignal Sac ausgegeben.

Gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel wurde das Verfahren zur Steuerung der Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme dargestellt, die in Übereinstimmung mit der Veränderung der mittleren Lichtbogenlänge nach Erhalten des Mittelwertes der sich verändernden Lichtbogenlänge geliefert werden müssen. Wie bei dem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 31 gezeigt, wird zu einer festgesetzten Zeit ein Lichtbogensignal in einem Abtastlichtbogenlängenwandler 13 abgetastet, und die so abgetastete Lichtbogenlänge L(l) wird mit der Zielabtastlichtbogenlänge Lo verglichen, die durch die Einstellvorrichtung 14 der Zielabtastlichtbogenlänge für einen bestimmten Zeitpunkt gesetzt ist. Die gleiche Wirkung ist entsprechend durch Steuerung der Zeit erreichbar, während der die Gruppe der Impulsströme entsprechend dem Differenzsignal ΔL (=L(l)S-Lo) geliefert wird.

Das vierzehnte Ausführungsbeispiel funktioniert im Betrieb in gleicher Weise wie das neunte Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der am Vergleich beteiligten Größen zur Erfassung der Veränderung der Lichtbogenlänge. Die Beschreibung der Betriebsweise entfällt.

Obgleich das an den Integrierer 10k₁ der Einstelleinheit 10k der Impulsladungsmenge angelegte Signal bei der zwölften bis vierzehnten Erfindung als IP gesetzt wurde, kann es auch Io als Abgabe des Addierers 10h, oder das vom Stromdetektor 6 erfaßte Signal I sein. Weiter kann ein Mittel zur Begrenzung des Signals vorgesehen sein, das nur während des Lichtbogenintervalls wirksam ist.

Fig. 32 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert. In Fig. 32 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 29. Das Bezugszeichen 10₄ bezeichnet die Steuerschaltung der Impulsstromwellenform, die folgende Komponenten aufweist: den Komparator A 10a zum Vergleichen der mittleren Lichtbogenlänge mit der Ziellichtbogenlänge Lo, um ein Differenzsignal ΔL (=-Lo) auszugeben; den Formgeber 10b der Impulswellenform zur Formgestaltung der Impulsstromgruppenwellenform und zum Liefern der Gruppe der Impulsströme IP, welche den Lichtbogenstrom bilden; die Einstellvorrichtung 10c der Impulsbreite τ zum Einstellen der Impulsbreite τ der einzelnen Impulse, die die Gruppe der Impulsströme IP bilden; die Einstellvorrichtung 10d der Impulsperiode C_A zum Einstellen jeder Impulsausgabeperiode C_A; die Einstellvorrichtung 10e der Impulsgruppenwellenform zum Setzen einer Impulsstromgruppenwellenform; die Einstellvorrichtung 10f der Impulsgruppenperiode C_B zum Einstellen der Ausgabeperiode C_B des Impulsstromes; eine Einstellvorrichtung 10g₁ des Impulsgruppenintervalls X zum Steuern einer Impulsstromausgabe, derart, daß das Leistungsversorgungsintervall der Gruppe der Impulsströme eingestellt wird, wobei die Vorrichtung aus einem Flip-Flop (im folgenden einfach als F/F bezeichnet) besteht; eine Einstellvorrichtung 10g₂ für das vorgeschriebene Impulsgruppenintervall Xo zum Einstellen des Ausgabeintervalls der aus der vorgeschriebenen Anzahl von Impulsen bestehenden Gruppe von Impulsströmen; ein Wechselrichterelement 10g₃; ein UND-Gate 10g₄ zum Steuern des Formgebers 10b der Impulswellenform mit Hilfe der genannten logischen Elemente entsprechend einer anderen Impulsausgabesteuerung als der nach dem vorgeschriebenen Impulsgruppenintervall Xo; den Addierer 10h zur Überlagerung des durch die Basisstromliefervorrichtung 10i erzeugten Basisstromes IB auf der Gruppe der erzeugten Impulsströme IP; den Komparator C 10j zum Vergleichen des auszugebenden Impulsstromes Io (=IP+IB) mit dem vom Stromdetektor 6 erfaßten Lichtbogenstrom I, um den EIN-AUS-Zustand der Wechselrichtertreiberschaltung 1b entsprechend dem Vergleichsergebnis zu steuern; und die Einstelleinheit 10k für die Impulsgruppenlademenge zum Einstellen der Lademenge, d. h. der Impulsbreite der Gruppe der zu liefernden Impulsströme IP. Die Ladungsmengeneinstelleinheit 10k weist weiter folgende Komponenten auf: den Integrierer 10k₁ zur Gewinnung der Ladungsmenge Q der Gruppe der zu liefernden Impulsströme; die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladung Qo zum Voreinstellen der Ladungsmenge Qo (=Qo-A×ΔL, wobei A ein Proportionalitätsfaktor ist) der Gruppe der zu liefernden Impulsströme entsprechend dem vom Komparator 10a erzeugten Differenzsignal ΔL; und dem Komparator B 10k₃ zum Anlegen eines Rücksetz-Signals an die Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X und an den Integrierer 10k₁, wenn die so gewonnene Ladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, so daß die Leistungsversorgung der Gruppe der Impulsströme IP mit einer vorbestimmten Impulsbreite unterbrochen wird.

Auf der Basis des oben beschriebenen Schaltungsaufbaus wird nunmehr die Betriebsweise unter Bezugnahme auf das Wellenformdiagramm der Fig. 33 beschrieben.

Die mittlere Lichtbogenlänge verändert sich mit der Auslenkung des Schweißbrenners, der thermischen Verwerfung der Werkstücke oder dem Aufwärtsschub des geschmolzenen Elektrodenstückes aufgrund der Veränderung der Impulsgruppenbreite der Gruppe der Impulsströme. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Stärke des zu liefernden Lichtbogenstromes und die Schmelzmenge des geschmolzenen Stückes zu steuern, um die Veränderung der von der Nichtkonformität des geschmolzenen Stückes herrührenden Veränderung der mittleren Lichtbogenlänge zu unterdrücken, und um die mittlere Lichtbogenlänge auf konstantem Wert zu halten.

Aus diesem Grunde erfaßt der Lichtbogenlängendetektor 9a die mit dem Fortschreiten des Schweißprozesses (Abtrennen, Schmelzen, Ausformen und Abtrennen des geschmolzenen Stückes) sich verändernde wahre Lichtbogenlänge in Übereinstimmung mit der Lichtbogenspannung V und dem Lichtbogenstrom I, die jeweils vom Spannungsdetektor 5 und vom Stromdetektor 6 erfaßt werden; und weiter legt der Lichtbogenlängendetektor von Zeitpunkt zu Zeitpunkt das Lichtbogenlängensignal L(l) an den Mittelwertslichtbogenlängenwandler 11. Der Mittelwertslichtbogenlängenwandler 11 bildet den Mittelwert (mittlere Lichtbogenlänge) (l) der bei den jeweiligen Schweißprozessen erfaßten wahren Lichtbogenlängen und liefert den Mittelwert an den Komparator A 10a. Die so gebildete mittlere Lichtbogenlänge (l) wird im Komparator A 10a mit der Zielmittelwertslichtbogenlänge (Ziellichtbogenlänge) Lo verglichen, die durch die Einstellvorrichtung 12 der Ziellichtbogenlänge gesetzt wurde; und der Komparator gibt das Differenzsignal ΔL entsprechend der Differenz ((l)-Lo) aus.

Dementsprechend veranlaßt die Einstelleinheit 10k der Impulsladungsmenge die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo, die Ladungsmenge Qo der Gruppe der Impulsströme zu setzen, die entsprechend dem Differenzsignal ΔL zu liefern sind, und liefert die so eingestellte Stärke an den Komparator 10k₃ als Information für den Vergleich. Andererseits veranlaßt die Gruppe der Impulsströme IP die Impulsbreiteneinstellvorrichtung 10c, die die Gruppe der Impulsströme bildende einzelne Impulsbreite einzustellen; die Einstellvorrichtung 10e der Impulsperiode C_A, die Ausgabeperiode C_A jedes einzelnen Impulses einzustellen; die Einstellvorrichtung 10e der Impulsgruppenwellenform, die Impulsgruppenwellenform einzustellen; und die Einstellvorrichtung 10g₂ des vorgeschriebenen Impulsintervalls Xo, das Ausgangsintervall des einzelnen Impulses mit einer Breite einzustellen, die durch die Impulsbreiteneinstellvorrichtung 10c gesetzt wird, so daß das Einstellsignal an die Einstellvorrichtung 10c der Impulsbreite τ angelegt wird. Nachdem jedes Einstellelement in jeder der genannten Einstellvorrichtungen bestimmt ist, wird das Impulsgruppenperiodensignal C_B ((c) der Fig. 33) von der Einstellvorrichtung 10f der Impulsgruppenperiode C_B ausgegeben. Das Einstellsignal S wird dann synchron mit dem obengenannten Signal an den die Einstellvorrichtung 10g₁ des Impulsgruppenintervalls X bildenden F/F sowie an die Einstellvorrichtung 10g₂ des vorgeschriebenen Impulsgruppenintervalls Xo angelegt. Die Folge ist, daß während das von der Einstellvorrichtung 10g₂ des vorgeschriebenen Impulsgruppenintervalls Xo angelegte eingestellte Intervallsignal Xo auf "H"-Pegel bleibt ((e) der Fig. 33), der Formgeber 10b der Impulswellenform die Gruppe der Impulsströme Io, mit synchronisierter Impulsbreite τ und Impulsperiode C_A, an den Addierer 10h und den Integrierer 10k₁ der Einstelleinheit 10k der Impulsladungsmenge anlegt. Der Addierer 10h empfängt den Basisstrom IB als den kleinsten Lichtbogenaufrechterhaltungsstrom zur Verhinderung eines lichtbogenlosen Zustandes von der Basisstromliefervorrichtung 10i, und überlagert den Strom dem Impulsstrom IP ((a) der Fig. 33). Er legt den resultierenden Strom an den Komparator C 10j als Lichtbogenstrom Io (=IP+IB). Durch Integrieren jedes einzelnen Impulses der Gruppe der Impulsströme IP liefert den Integrierer 10k₁ andererseits die Impulsstromgruppenladungsmenge Q ((b) der Fig. 33) an den Komparator 10k₃, während er dessen Ausgangspegel in Übereinstimmung mit der Veränderung der Impulsstromzulieferzeit anhebt. Die vorbestimmte Ladungsmenge Qo (=Co-A×ΔL, wobei A ein Proportionalitätsfaktor ist) des zu liefernden Impulsstromes wird durch die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo eingestellt und an den Komparator B 10k₃ entsprechend dem Differenzsignal ΔL geliefert. Falls die während des vorgeschriebenen Impulsgruppenintervalls Xo gelieferte Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme kleiner als die Ladungsmenge ist, die von der Einstellvorrichtung 10k der Impulsgruppenladungsmenge gesetzt wurde, muß der Impulsstrom weiterhin geliefert werden, damit die mittlere Lichtbogenlänge nahe bei der Ziellichtbogenlänge bleibt.

Um den Impulsstrom kontinuierlich zu liefern, wird das Intervalleinstellsignal Xo, das auf "L"-Pegel übergegangen ist, zusammen mit der H-Ausgabe des F/F über das Wechselrichterelement 10g₃ an das UND-Gate 10g₄ angelegt. Nach Empfang der Ausgabe τf ((g) der Fig. 33) des UND-Gates liefert der Formgeber 10b der Impulswellenform einen stufenförmigen Lichtbogenstrom auf Impulsstrompegel an den Addierer 10h und an den Integrierer 10k₁. Wenn dementsprechend die Impulsladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, wird vom Komparator B 10k₃ das Rücksetzsignal ((d) der Fig. 33) an den Integrierer 10k₁ angelegt, so daß die Integrieroperation unterbrochen wird; und weiter wird das genannte Signal an den die Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X bildenden F/F angelegt, so daß das Ausgabeunterbrechungssignal an den Formgeber 10b der Impulswellenform angelegt wird. Die Folge ist, daß die vom Formgeber 10b der Impulswellenform gelieferte Gruppe der Impulsströme IP auf die Impulsbreite f ausgedehnt wird (τf ist in Teil (a) der Fig. 33 dargestellt), die der vorbestimmten Ladungsmenge angepaßt ist, und weiter wird die Gruppe an den Addierer 10f geliefert, wo ihr der Basisstrom IB überlagert wird. Der so gebildete Lichtbogenstrom Io (=IP+IB) wird an den Komparator C 10j angelegt. Der Komparator C 10j vergleicht den erfaßten Lichtbogenstromwert I mit dem so gebildeten Wert Io, und falls Io<I ist, wird ein EIN-Signal an die Wechselrichtertreiberschaltung 1b angelegt, so daß der Lichtbogenstrom von der Lichtbogenschweißleistungsversorgung 1 an das Schweißgerät geliefert wird; während wenn Io<I ist, der Komparator ein AUS-Signal empfängt und die Lichtbogenstromzufuhr unterbricht.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird die äußerste einzelne Impulsbreite in der Gruppe der Impulsströme IP so weit ausgedehnt, daß die Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme IP mit dem eingestellten Ladungsmengenwert des Impulsgruppenstromes übereinstimmt. Wie jedoch aus dem Signalwellenformdiagramm der Fig. 35 hervorgeht, kann in der Gruppe der Impulsströme die Breite jedes in jeder Impulsperiode C_A erzeugten Einheitsimpulses zur Vergrößerung der Gesamtbreite ausgedehnt werden, derart, daß die Ladungsmenge der Gruppe der pulsierenden Ströme IP mit der eingestellten Ladungsmenge übereinstimmt. Fig. 34 zeigt ein Impulslichtbogenschweißgerät, das ein sechszehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert und bei dem die vorgenannte Methode der Ladungsmengensteuerung angewandt wird. Gemäß Fig. 34 weist das Gerät folgende Komponenten auf: eine Einstellvorrichtung 10n der Impulsperiode C_A zum Einstellen der Ausgabeperiode C_A eines einzelnen Impulses in der Gruppe der Impulsströme; eine Impulsbreiteneinstellvorrichtung 10o zum Einstellen der Impulsbreite des Signalimpulses; und eine Impulsgruppenintervalleinstellvorrichtung 10p zum Einstellen des Ausgabeintervalls X der Gruppe der Impulsströme. In der Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Komponenten der Fig. 32, so daß eine detaillierte Beschreibung derselben entfällt.

Auf der Basis des obengenannten Schaltungsaufbaus wird nunmehr die Betriebsweise unter Bezugnahme auf das Signalwellenformdiagramm der Fig. 35 beschrieben.

Der Formgeber 10b der Impulswellenform veranlaßt die Einstellvorrichtung 10p des Impulsgruppenintervalls A: das Ausgabeintervall X der Gruppe der Impulsströme einzustellen; die Einstellvorrichtung 10f der Impulsgruppenperiode C_B, die Ausgabeperiode C_B der Gruppe der Impulsströme einzustellen; und die Einstellvorrichtung 10e der Impulsgruppenwellenform, die betreffende Wellenform einzustellen. Wenn das Impulsperiodensignal C_A ((c) der Fig. 35) von der Einstellvorrichtung 10n der Impulsperiode C_A an die Setzklemme der Impulsbreiteneinstellvorrichtung 10m mit F/F angelegt ist; und wenn das Signal nach Setzen jedes der erwähnten Elemente an die Einstellvorrichtung 10e der Impulsgruppenwellenform angelegt ist, legt der Formgeber 10b der Impulswellenform das hochpegelige Signal des durch die Einstellvorrichtung 10e der Impulsgruppenwellenform eingestellten Einzelimpulses an den Addierer 10h und an den Integrierer 10k₁ der Einstellvorrichtung 10k der Impulsgruppenladungsmenge und behält das Signal bei, während das Ausgabesignal ((e) der Fig. 35) des F/F 10m auf "H"-Pegel bleibt. Das hochpegelige Signal geht in den im Integrierer 10k₁ ablaufenden Integrationsprozeß ein, ehe es als Ladungsmenge Q an den Komparator 10k₃ angelegt wird. Der Komparator 10k₃ hält die durch die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge eingestellte vorbestimmte Ladungsmenge Qo zurück und legt, wenn die Ladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo ((b) der Fig. 35) erreicht, das Rückstellsignal ((d) der Fig. 35) an den F/F 10m an, um die an den Formgeber 10b der Impulswellenform gerichtete Ausgabe ((e) der Fig. 35) zu invertieren und auf "L"-Pegel zu bringen. Dadurch fängt der Formgeber 10b der Impulswellenform das ausgegebene hochpegelige Signal ab und bildet einen einzelnen Impulsstrom entsprechend der vorbestimmten Ladungsmenge Qo. Nach der Bildung des einzelnen Impulsstromes wird der Basisstrom als Lichtbogenstrom geliefert, bis das nächste Impulsperiodensignal C_A ausgegeben wird. Durch Steuerung der Impulsbreite des vom Formgeber 10b der Impulswellenform ausgegebenen Impulsstromes jedesmal dann, wenn das Impulsperiodensignal C_A ausgegeben wird, wie oben erwähnt, kann die Gruppe der Impulsströme mit einer dem gesetzten Ladungsmengenwert der Impulsgruppe entsprechenden Ladungsmenge als Lichtbogenstrom geliefert werden.

Entsprechend dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr das Verfahren zur Steuerung der Ladungsmenge der Gruppe der in Übereinstimmung mit der Veränderung der mittleren Lichtbogenlänge und nach Erzielen des Mittelwertes der sich verändernden Lichtbogenlänge zu liefernden Impulsströme beschrieben. Wie bei dem sechszehnten Ausführungsbeispiel gem. Fig. 36 dargestellt ist, wird das Lichtbogensignal zu einem bestimmten Zeitpunkt im Abtastlichtbogenlängenwandler 13 abgetastet, und die so abgetastete Lichtbogenlänge L(l)S wird mit der durch die Einstellvorrichtung 9a der Zielabtastlichtbogenlänge in einem bestimmten Zeitpunkt eingestellten Zielabtastlichtbogenlänge Lo verglichen. Die gleiche Wirkung ist entsprechend durch Steuerung der Impulsbreite der Gruppe der Impulsströme, ebenfalls entsprechend dem Differenzsignal ΔL(=L(l)S-Lo) erreichbar.

Da das sechszehnte Ausführungsbeispiel bezüglich seiner Betriebsweise dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel entspricht, mit Ausnahme des Vergleichs zur Erfassung zur Veränderung der Lichtbogenlänge, wird auf die Beschreibung der Betriebsweise verzichtet.

Dementsprechend soll nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 37 und 38 das siebzehnte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden, bei der eine Steuerung der Zufuhr der Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme auf ein Lichtbogenschweißgerät vom Kurzschlußtransfertyp angewandt wird. Fig. 37 zeigt ein Gesamtblockschaltbild des Lichtbogenschweißgerätes vom Kurzschlußtransfertyp, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 36 bezeichnen. Gemäß Fig. 37 weist das Schweißgerät folgende Komponenten auf: eine Kurzschlußintervallausgabevorrichtung 7a zum Ausgeben eines Kurzschlußerfassungssignals Sa nach Erfassung des Kurzschlußintervalls des geschmolzenen Elektrodenstückes; die Steuerschaltung 10₇ der Impulsstromwellenform für diese Ausführungsform; die Ausgabevorrichtung 10m des Kurzschlußfreigabesignals zum Einstellen der Ausgabe auf "L"-Pegel während des Empfangs des Kurzschlußerfassungssignals Sa, und zum Ausgeben des Kurzschlußfreigabesignals Sac auf "H"-Pegel im Zeitpunkt des Loslassens des Kurzschlußerfassungssignals Sa und die Kurzschlußwellenformeinstellvorrichtung 101 zum Einstellen der Lichtbogenstromwellenform, die im Zeitpunkt des Empfangs der Lichtbogenstromwellenform an das geschmolzene Kurzschlußstück der Elektrode zu liefern ist, und somit zum Liefern der gesetzten Wellenform an den Addierer 10h.

Auf der Basis des oben beschriebenen Schaltungsaufbaus soll nunmehr unter Bezugnahme auf das Wellenformdiagramm der Fig. 38 die Betriebsweise des Lichtbogenschweißgerätes vom Kurzschlußtransfertyp beschrieben werden. Die Kurzschlußintervallausgabevorrichtung 7a legt das Kurzschlußerfassungssignal Sa, das als ein Signal mit "H"-Pegel während der Dauer des durch das geschmolzene Stück herbeigeführten Kurzschlusses entsprechend der scharfen Abnahme des Lichtbogenlängenpegels des Lichtbogenlängensignals L(l) ausgegeben werden muß, an die Ausgabevorrichtung 10a des Kurzschlußfreigabesignals sowie an die Einstellvorrichtung 101 der Kurzschlußwellenform an. Dann legt die Einstellvorrichtung 101 der Kurzschlußwellenform an den Addierer 10h eine Kurzschlußstromwellenform Is an, die eine optimale Stromanstiegswellenform besitzt, so daß das an der Spitze der Drahtelektrode gebildete geschmolzene Stück im Kurzschluß sanft auf die Werkstücke ((a) der Fig. 38) übergeht (während sich das Kurzschlußintervallsignal auf "H"-Pegel befindet).

Andererseits legt die Ausgabevorrichtung 10m des Kurzschlußfreigabesignals zum Empfangen des Kurzschlußintervallsignals Sa weiterhin ein Kurzschlußfreigabesignal Sac an die Einstellvorrichtung 10g des Impulsstromgruppenintervalls und an die Impulswellenformeinstellvorrichtung 10e an, während das Kurzschlußintervallsignal Sa von Pegel "H" auf Pegel "L" ansteigt. Dementsprechend arbeitet der Formgeber 10b der Impulsstromwellenform während des Kurzschlußintervalls nicht. Wenn aber der Kurzschluß aufgehoben ist, wird der Formgeber 10b der Impulsstromwellenform durch das Kurzschlußfreigabesignal Sac in Betrieb gesetzt und liefert die Impulswellenform an den Addierer 10h. Wenn beim Aufheben des Kurzschlußzustandes das Kurzschlußfreigabesignal Sac ((c) der Fig. 38) von der Ausgabevorrichtung 10m des Kurzschlußfreigabesignals erzeugt wird, wird die Gruppe der Impulsströme IP mit der vorbestimmten Impulsgruppenwellenform, deren Spitzenwert entsprechend der Veränderung der mitttleren Lichtbogenlänge L(l) korrigiert wurde, vom Formgeber 10b der Impulswellenform an den Addierer 10h und an den Integrierer 10k₁ der Einstelleinheit 10k der Impulslademenge geliefert. Der Addierer 10h empfängt den Basisstrom IB als einen kleinsten Lichtbogenaufrechterhaltungsstrom zur Verhinderung des lichtbogenlosen Zustandes von der Basisstromliefervorrichtung 10i, und er überlagert diesen Strom dem Impulsstrom IP ((a) der Fig. 38). Dann legt er den resultierenden Strom als Lichtbogenstrom Io (=IP+IB) an den Komparator C 10j an. Andererseits liefert der Integrierer 10k₁ durch Integrieren jedes einzelnen Impulses der Gruppe der Impulsströme IP die Ladungsmenge Q der Impulsstromgruppe ((b) der Fig. 38) an den Komparator B 10k₃, während er seinen Ausgangspegel in Übereinstimmung mit der Veränderung der Impulsstromzulieferzeit anhebt. Die vorbestimmte Ladungsmenge Qo (=Qo-A×ΔL, wobei A ein Proportionalitätsfaktor ist) des zu liefernden Impulsstromes wird durch die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo eingestellt und an den Komparator B 10k₃ entsprechend dem Differenzsignal ΔL geliefert. Falls die während des vorgeschriebenen Impulsgruppenintervalls Xo gelieferte Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme kleiner als die durch die Einstellvorrichtung 10k der Impulsgruppenladungsmenge eingestellte Ladungsmenge ist, muß der Impulsstrom weiterhin geliefert werden, damit die mittlere Lichtbogenlänge in die Nähe der Ziellichtbogenlänge kommt.

Um den Impulsstrom kontinuierlich zuzuführen, wird das intervallsetzende Signal Xo, das auf den "L"-Pegel übergegangen ist, zusammen mit der "H"-Ausgabe des F/F, über das Wechselrichterelement 10g₃ an das UND-Gate 10g₄ angelegt. Nach Empfangen der Ausgabe τf ((g) der Fig. 33) der UND-Gates liefert der Formgeber 10b der Impulswellenform einen abgestuften Lichtbogenstrom mit Impulsstrompegel an den Addierer 10h und an den Integrierer 10k₁. Wenn dann die Impulsladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, wird das Rückstellsignal ((d) der Fig. 38) vom Komparator B 10k₃ an den Integrierer 10k₁ angelegt, so daß die Integrieroperation unterbrochen wird, und er legt das Signal ebenfalls an den die Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X bildenden F/F, so daß das Ausgabeunterbrechungssignal an den Formgeber 10b der Impulswellenform angelegt wird. Die Folge ist, daß die vom Formgeber 10b der Impulswellenform ausgegebene Gruppe der Impulsströme IP auf die Impulsbreite τf ausgedehnt wird (τf=in Teil (a) der Fig. 38 dargestellt), wobei diese Impulsbreite der vorbestimmten Ladungsmenge entspricht und an den Addierer 10f geliefert wird, wo der Basisstrom IB der Gruppe unter Bildung des Lichtbogenstromes Io (=IP+IB) überlagert wird. Wenn der Schweißstrom wieder der Drahtelektrode 3 in Übereinstimmung mit dem Schweißstrom Io zugeführt wird, wächst das an der Spitze der Drahtelektrode 3 befindliche geschmolzene Stück weiter an und bildet mit den Werkstücken 4b erneut einen Kurzschluß. Der Kurzschlußstrom dient während des Kurzschlußintervalls zur Durchführung des Schweißens durch Transfer des geschmolzenen Stückes auf die Werkstücke. Weiter liefert die Ausgabevorrichtung 7a zu diesem Zeitpunkt das Kurzschlußintervallsignal Sa an die Ausgabevorrichtung 10b des Kurzschlußfreigabesignals, und wenn das Kurzschlußintervallsignal Sa auf "L"-Pegel übergeht, wird das Kurzschlußfreigabesignal Sac ausgegeben.

Fig. 39 stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulsstromschweißgerätes dar, das ein achtzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert, und in welchem gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 29 bezeichnen. Das Bezugszeichen 10₈ bezeichnet die Steuerschaltung der Impulsstromwellenform, wobei die Schaltung folgende Komponenten aufweist: den Komparator A 10a zum Vergleichen der mittleren Lichtbogenlänge (l) mit der Ziellichtbogenlänge LO, um das Differenzsignal ΔL (=(l)-Lo) auszugeben; die Impulswellenformeinstellvorrichtung 10b zum Einstellen der Impulsstromwellenform als Bezugsgröße und zum Ausgeben des Impulsstromes IP mit einer vorbestimmten Impulsbreite; den Formgeber 10c der Impulswellenform zum Formen und Ausgeben der korrigierten Impulswellenform; die Einstellvorrichtung 10d der Impulsperiode C_A zum Einstellen der Ausgabeperiode C_A des Impulsstromes; die Impulsbreiteneinstellvorrichtung 10e zum Steuern der Impulsstromausgabe, so daß die Impulsbreite des gelieferten Impulsstromes IP gesetzt wird; den Addierer 10f zum Überlagern des von der Basisstromliefervorrichtung 10g erzeugten Basisstromes IB auf den erzeugten Impulsstrom IP; den Komparator C 10h zum Vergleichen des Impulsstromes Io (=IP+IB), der mit dem durch den Stromdetektor 6 erfaßten Lichtbogenstrom I ausgegeben werden muß, um den EIN-AUS-Zustand der Wechselrichtertreiberschaltung 1b in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis zu steuern; und die Einstelleinheit 10i der Impulsladungsmenge zum Einstellen der Impulsladungsmenge, d. h. der Impulsbreite der zu liefernden Impulsströme IP. Die Impulsmengeneinstelleinheit 10i weist weiter folgende Komponenten auf: den Integrierer 10i₁ zur Gewinnung der Ladungsmenge Q des zu liefernden Impulsstromes; die Einstellvorrichtung 10i₂ der vorbestimmten Ladung Qo zur Voreinstellung der Ladungsmenge Qo (=Qo-A×ΔL, wobei A ein Proportionalitätsfaktor ist) des Impulsstromes, der entsprechend dem vom Komparator 10 erzeugten Differenzsignal ΔL zu liefern ist; und den Komparator B 10i₃ zum Anlegen eines Rückstellsignals an die Impulsbreiteneinstellvorrichtung 10e und an den Integrierer 10i₁, wenn die so erhaltene Ladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, so daß die Leistungsversorgung des Impulsstromes IP mit einer vorbestimmten Impulsbreite unterbrochen wird.

Auf der Basis des oben beschriebenen Schaltungsaufbaus soll nunmehr die Betriebsweise unter Bezugnahme auf das Wellenformdiagramm der Fig. 40 beschrieben werden.

Die mittlere Lichtbogenlänge verändert sich mit der Auslenkung des Schweißbrenners und der thermischen Verzerrung der Werkstücke. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Stärke des zu liefernden Lichtbogenstromes und die Schmelzmenge des geschmolzenen Stückes zu steuern, um die Veränderung der aus der Nichtkonformität des geschmolzenen Stückes resultierenden mittleren Lichtbogenlänge zu unterdrücken und die mittlere Lichtbogenlänge konstant zu halten.

Daher erfaßt der Lichtbogenlängendetektor 7 bei fortschreitendem Schweißprozeß (Abtrennen, Schmelzen, Formen und Abtrennen des geschmolzenen Stückes) die wahre Lichtbogenlänge in Übereinstimmung mit der Lichtbogenspannung V und dem Lichtbogenstrom I, die jeweils vom Spannungsdetektor 5 und vom Stromdetektor 6 in den jeweiligen Zeitpunkten erfaßt wurden, und er legt das Lichtbogenlängensignal L(l) an den Mittelwertslichtbogenlängenwandler 8 an. Der Mittelwertslichtbogenlängenwandler 8 bildet den Mittelwert (mittlere Lichtbogenlänge) (l) der bei den jeweiligen Schweißprozessen empfangenen wahren Lichtbogenlängen und liefert den Mittelwert an den Komparator A 10a. Die so gebildete mittlere Lichtbogenlänge (l) wird im Komparator A 10a mit der Zielmittelwertslichtbogenlänge (Ziellichtbogenlänge) Lo, die durch die Einstellvorrichtung 9 der Ziellichtbogenlänge eingestellt wurde, vergleichen und gibt das Differenzsignal ΔL entsprechend der Differenz ((l)-Lo) aus.

Infolgedessen veranlaßt die Einstelleinheit 10i der Impulsladungsmenge die Einstellvorrichtung 10i₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo, die zu liefernde Ladungsmenge Qo des Impulsstromes entsprechend dem Differenzsignal ΔL einzustellen, und sie liefert den so eingestellten Betrag an den Komparator 10i₃ als Information für den Vergleich. Andererseits wird der als Lichtbogenstrom zu liefernde Impulsstrom vor der Lieferung an den Formgeber der Impulswellenform in der Impulswellenformeinstellvorrichtung 10b mit der Impulsbreite und dem Impulspegel der Impulsstromwellenform versehen. Dementsprechend wird der mit der vorbestimmten Impulswellenform versehene Impulsstrom vom Formgeber 10c der Impulswellenform an den Addierer 10f und an den Integrierer 10i₁ der Einstelleinheit 10i der Impulsladungsmenge synchron mit dem Impulsperiodensignal C_A ((b) der Fig. 40), das von der Einstellvorrichtung der Impulsperiode C_A erzeugt wurde, geliefert. Der Addierer 10f empfängt den Basisstrom IB als kleinsten Lichtbogenaufrechterhaltungsstrom zur Verhinderung des lichtbogenlosen Zustandes von der Basisstromliefervorrichtung 10g und überlagert dem Impulsstrom IP ((a) der Fig. 40) den genannten Strom, und führt dann den resultierenden Strom dem Komparator C 10h als Lichtbogenstrom Io (=IP+IB) zu. Andererseits liefert der Integrierer 10i₁ durch Integrieren jedes einzelnen Impulses des Impulsstromes IB die Impulsstromladungsmenge Q ((c) der Fig. 40) an den Komparator B 10i₃, während er seinen Ausgangspegel in Übereinstimmung mit der Veränderung der Impulsstromzuführungszeit anhebt. Die vorbestimmte Ladungsmenge Qo (=Qo-A×ΔL) des zu liefernden Impulsstromes wird durch die Einstellvorrichtung 10i₂ der vorbestimmten Ladungsmenge gesetzt und entsprechend den Differenzsignal ΔL an den Komparator B 10i₃ geliefert. Wenn entsprechend die Impulsladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, wird das Rücksetzsignal ((d) der Fig. 40) vom Komparator B 10i₃ an den Integrierer 10i₁ geliefert, so daß die Integrieroperation unterbrochen wird, und er liefert das Signal ebenfalls an den die Impulsbreiteneinstellvorrichtung 10e bildenden F/F, so daß das Ausgangsunterbrechungssignal an den Formgeber 10c der Impulswellenform angelegt wird. Der vom Formgeber 10c der Impulswellenform erzeugte Impulsstrom wird mit der die vorbestimmte Ladungsmenge bestimmenden Impulsbreite ((ee) der Fig. 40) versehen, bevor er an den Addierer 10f geliefert wird, wo ihm der Basisstrom IB überlagert wird. Der so erzeugte Lichtbogenstrom Io (=IP+IB) wird an den Komparator C 10h angelegt. Der Komparator C 10h vergleicht den erfaßten Lichtbogenstromwert I mit dem so gebildeten Wert Io, und falls Io< als I ist, wird ein EIN-Signal an die Wechselrichtertreiberschaltung 1b angelegt, so daß der Lichtbogenstrom von der Lichtbogenstromleistungsversorgung 1 an die Schweißvorrichtung geliefert wird; während, wenn der Wert Io< als I ist, der Komparator ein AUS-Signal empfängt und die Lichtbogenstromversorgung unterbricht.

Obwohl bei der dargestellten Ausführungsform die Beschreibung auf die periodische Wiederholung eines einzelnen Impulses abgestellt wurde, kann das durch Vergleich der mittleren Lichtbogenlänge, die durch die Einstellvorrichtung der Ziellichtbogenlänge voreingestellt wurde, mit der mittleren Lichtbogenlänge, die aus der vom Lichtbogenlängendetektor erfaßten tatsächlichen Lichtbogenlänge gewonnen wurde, gewonnene Differenzsignal ΔL dazu benutzt werden, die Breite der Impulsgruppe beim Impulslichtbogenschweißen, bei dem die aus einer Vielzahl von Impulsgruppen bestehende Impulsgruppe periodisch wiederholt wird, zu korrigieren.

Fig. 41(a) stellt ein Gesamtblockschaltbild eines Impulslichtbogenschweißgerätes dar, das ein neunzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert. In Fig. 41(a) bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 29(a). Gemäß Fig. 41(a) umfaßt das Gerät die Steuerschaltung 10₉ der Impulsstromwellenform zur Bildung des Impulsstromes und zur Steuerung der Ausgabe desselben. Die Steuerschaltung der Impulsstromwellenform weist weiter folgende Komponenten auf: den Komparator A 10a zum Vergleichen der mittleren Lichtbogenlänge (l) mit der Ziellichtbogenlänge Lo, um das Differenzsignal ΔL (=(l)-Lo) auszugeben; den Formgeber 10b der Impulswellenform zur Gestaltung einer Impulsstromgruppenwellenform und zum Ausgeben der Gruppe der Impulsströme IP, die den Lichtbogenstrom bilden; die Einstellvorrichtung 10c der maximalen Impulsbreite τmax zum Einstellen der maximalen Impulsbreite τmax jeder der einzelnen, die Gruppe der Impulsströme IP bildenden Impulse; die Einstellvorrichtung 10d der Impulsperiode C_A zum Einstellen jeder Impulsausgabeperiode C_A; die Einstellvorrichtung 10e der Impulsgruppenwellenform zum Einstellen der Impulsstromgruppenwellenform und zum Bestimmen des Spitzenwertes der Gruppe der Impulsströme entsprechend dem Differenzsignal ΔL; die Einstellvorrichtung 10f der Impulsgruppenperiode C_B zum Einstellen der Ausgabeperiode C_B des Impulsstromes; die Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X zur Steuerung der Impulsstromausgabe, derart, daß das Leistungsversorgungsintervall der Gruppe der Impulsströme gesetzt wird; den Addierer 10h zum Überlagern des von der Basisstromliefervorrichtung 10i erzeugten Basisstromes IB über die Gruppe der erzeugten Impulsströme IB; den Komparator C 10j zum Vergleichen des auszugebenden Impulsstromes Io (=IP+IB) mit dem durch den Stromdetektor 6 erfaßten Lichtbogenstrom I, um den EIN-AUS-Zustand der Wechselrichtertreiberschaltung 1b entsprechend dem Ergebnisvergleich zu steuern; und die Einstelleinheit 10k der Impulsgruppenladungsmenge zum Einstellen der Ladungsmenge, d. h. der Gruppe der zu liefernden Impulsströme IP. Die Ladungsmengeneinstelleinheit 10k weist weiter folgende Komponenten auf: den Integrierer 10k₁ zur Gewinnung der Ladungsmenge Q der Gruppe der zu liefernden Impulsströme; die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo zum Voreinstellen der Ladungsmenge Qo (=Qo-A×ΔL, wobei A ein Proportionalitätsfaktor ist) der Grupe der Impulsströme, die entsprechend dem vom Komparator A 10a erzeugten Differenzsignal ΔL geliefert werden müssen; und den Komparator B 10k₃ zum Anlegen eines Rückstellsignals an die Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X und an den Integrierer 10k₁, wenn die so erhaltene Ladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, so daß die Leistungszufuhr an die Gruppe der Impulsströme IP mit vorbestimmter Impulsbreite unterbrochen wird.

Auf der Basis des oben beschriebenen Schaltungsaufbaus soll nunmehr die Betriebsweise unter Bezugnahme auf das Wellenformdiagramm der Fig. 42(a) beschrieben werden.

Daher erfaßt der Lichtbogenlängendetektor 7 bei fortschreitendem Schweißprozeß (Abtrennen, Schmelzen, Formen und Abtrennen des geschmolzenen Stückes) die wahre Lichtbogenlänge in Übereinstimmung mit der Lichtbogenspannung V und dem Lichtbogenstrom I, die jeweils vom Spannungsdetektor 5 und vom Stromdetektor 6 in den jeweiligen Zeitpunkten erfaßt wurden, und er legt das Lichtbogenlängensignal L(l) an den Mittelwertslichtbogenlängenwandler 8 an. Der Mittelwertslichtbogenlängenwandler 8 bildet den Mittelwert (mittlere Lichtbogenlänge) (l) der bei den jeweiligen Schweißprozessen empfangenen wahren Lichtbogenlängen und liefert den Mittelwert an den Komparator A 10a. Die so gebildete mittlere Lichtbogenlänge (l) wird im Komparator A 10a mit der Zielmittelwertslichtbogenlänge (Ziellichtbogenlänge) Lo, die durch die Einstellvorrichtung 9 der Ziellichtbogenlänge eingestellt wurde, und gibt das Differenzsignal entsprechend der Differenz ((l)-Lo) aus.

Dementsprechend hebt die Einstellvorrichtung der Impulsgruppenwellenform den Spitzenwert der Impulsgruppenwellenform durch die Veränderung B×ΔL (B: Proportionalitätsfaktor) der mittleren Lichtbogenlänge an, wenn durch eine gestrichelte Linie in Fig. 42(a) gezeigt ist, und stellt die neue Impulsgruppenwellenform im Formgeber 19b der Impulswellenform ein. Weiter wird die maximale Impulsbreite τmax, die in der Einstellvorrichtung 10c der maximalen Impulsbreite τmax von jedem einzelnen Impuls in der Gruppe der Impulsströme gesetzt ist, sowie die Ausgangsperiode C_A, die in der Einstellvorrichtung 10d der Impulsperiode C_A von jedem einzelnen Impuls gesetzt ist, im Formgeber 10b der Impulswellenform eingestellt. Basierend auf diesen Werten gestaltet der Formgeber 10b der Impulswellenform die vorgegebene Impulsgruppenwellenform der Gruppe der Impulsströme IP und gibt sie aus. Die Einstelleinheit 10k der Impulsladungsmenge veranlaßt die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo, die Ladungsmenge Qo der Gruppe der Impulsströme, die entsprechend dem Differenzsignal ΔL geliefert werden muß, zu setzen und an den Komparator 10k₃ als Information für den Vergleich zu liefern.

Anschließend wird die Gruppe der Impulsströme IP mit der vorbestimmten Impulswellenform vom Formgeber 10b der Impulswellenform an den Addierer 10h und an den Integrierer 10k₁ der Einstelleinheit 10k der Impulsladungsmenge synchron mit dem Impulsperiodensignal C_B ((c) der Fig. 42) geliefert, das von der Einstellvorrichtung 10f der Impulsperiode C_B erzeugt wurde. Der Addierer 10h empfängt den Basisstrom IB als den kleinsten Lichtbogenaufrechterhaltungsstrom zur Verhinderung des lichtbogenlosen Zustandes von der Basisstromliefervorrichtung 10i und überlagert den Strom auf den Impulsstrom IP ((a) der Fig. 2(a)), und er legt dann den resultierenden Strom als Lichtbogenstrom Io (=IP+IB) an den Komparator C 10j. Andererseits liefert der Integrierer 10k₁ durch Integrieren jedes einzelnen Impulses der Gruppe der Impulsströme IP die Ladungsmenge Q der Impulsstromgruppe ((b) der Fig. 42(a)) an den Komparator B 10k₃, während er seinen Ausgangspegel in Übereinstimmung mit der Veränderung der Impulsstromversorgungszeit anhebt. Die vorbestimmte Ladungsmenge Qo (=Qo-A×ΔL, wobei A ein Proportionalitätsfaktor ist) der zu liefernden Impulsströme wird durch die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo eingestellt und entsprechend dem Differenzsignal ΔL an den Komparator B 10k₃ geliefert. Wenn dementsprechend die Impulsladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, legt der Komparator B 10k₃ das Rückstellsignal ((d) der Fig. 42(a)) an den Integrierer 10k₁, um die Integrieroperation zu unterbrechen; und er legt das Signal auch an den die Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X bilden Flip-Flop an, wodurch er das Anlegen eines Ausgabeunterbrechersignals an den Formgeber 10b der Impulswellenform veranlaßt. Die Folge ist, daß die vom Formgeber 10b der Impulswellenform ausgegebene Gruppe der Impulsströme IP die zur Festlegung der vorbestimmten Ladungsmenge erforderliche Impulsbreite besitzt ((a) der Fig. 42(a)) und an den Addierer 10f geliefert wird, wo der Gruppe der Basisstrom IB überlagert wird. Die Impulsgruppenbreite (es handelt sich um den in Teil (a) der Fig. 42(a) durch eine gestrichelte Linie gekennzeichneten Abschnitt) der Gruppe der Impulsströme wird dann enger als die Impulsgruppenbreite (es handelt sich um den in Teil (a) der Fig. 42(a) durch eine ausgezogene Linie gekennzeichneten Abschnitt), wenn sich die mittlere Lichtbogenlänge nicht ändert. Der so im Hinblick auf die Ladungsmengenversorgung gesteuerte Lichtbogenstrom Io (=IP+IB) in der Gruppe der Impulsströme IP wird an den Komparator C 10j angelegt. Der Komparator C 10j vergleicht den erfaßten Lichtbogenstromwert I mit dem so gebildeten Wert Io, und falls Io<I ist, wird ein EIN-Signal an die Wechselrichtertreiberschaltung 1b angelegt, um den Lichtbogenstrom der Lichtbogenschweißleistungsversorgung 1 an die Schweißanlage zu liefern; während, wenn der Wert Io<I ist, der Komparator ein AUS-Signal empfängt und die Lichtbogenstromzufuhr unterbricht.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 41(b) und 42(b) die Beschreibung eines zwanzigsten Ausführungsbeispiels der Erfindung gegeben, bei der die Kontrolle über die Zufuhr der Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme auf ein Lichtbogenschweißgerät vom Kurzschlußtransfertyp angewandt wird. Fig. 41(b) zeigt ein Gesamtblockschaltbild eines Lichtbogenschweißgerätes vom Kurzschlußtransfertyp, in der gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 41(a) bezeichnen. Gemäß Fig. 41(b) weist das Schweißgerät folgende Komponenten auf: die Kurzschlußintervallausgabevorrichtung 7a zum Ausgeben eines Kurzschlußerfassungssignals Sa nach Erfassen des Kurzschlußintervalls des geschmolzenen Elektrodenstückes; die Ausgabevorrichtung 10m des Kurzschlußfreigabesignals zum Setzen des Ausgangs auf "L" während des Empfangs des Kurzschlußerfassungssignals Sa, und zum Ausgeben des Kurzschlußfreigabesignals Sac mit Pegel "H" zum Zeitpunkt des Loslassens des Kurzschlußerfassungssignals Sa; und die Kurzschlußwellenformeinstellvorrichtung 10l zum Setzen der an das geschmolzene Kurzschlußstück auszugebende Lichtbogenstromwellenform im Zeitpunkt des Empfangs der Lichtbogenstromwellenform, um die eingestellte Wellenform an den Addierer 10h zu liefern.

Auf der Basis des oben beschriebenen Schaltungsaufbaus soll nunmehr unter Bezugnahme auf das Wellenformdiagramm der Fig. 42(b) die Betriebsweise des Lichtbogenschweißgerätes vom Kurzschlußtransfertyp beschrieben werden. Die Kurzschlußintervallausgabevorrichtung 7a legt das Kurzschlußerfassungssignal Sa, das als ein Signal mit "H"-Pegel während der Dauer des durch das geschmolzene Stück herbeigeführten Kurzschlusses entsprechend der scharfen Abnahme des Lichtbogenlängenpegels des Lichtbogenlängensignals L(l) ausgegeben werden muß, an die Ausgabevorrichtung 10a des Kurzschlußfreigabesignals sowie an die Einstellvorrichtung 10l der Kurzschlußwellenform an. Dann legt die Einstellvorrichtung 10l der Kurzschlußwellenform an den Addierer 10h eine Kurzschlußstromwellenform Is an, die eine optimale Stromanstiegswellenform besitzt, so daß das an der Spitze der Drahtelektrode gebildete geschmolzene Stück sanft im Kurzschluß auf die Werkstücke ((a) der Fig. 38) übergeht (während sich das Kurzschlußintervallsignal auf "H"-Pegel befindet).

Andererseits legt die Ausgabevorrichtung 10m des Kurzschlußfreigabesignals zum Empfangen des Kurzschlußintervallsignals Sa weiterhin ein Kurzschlußfreigabesignal Sac an die Einstellvorrichtung 10g des Impulsstromgruppenintervalls und an die Impulswellenformeinstellvorrichtung 10e an, während das Kurzschlußintervallsignal Sa von Pegel "H" auf Pegel "L" ansteigt. Dementsprechend arbeitet der Formgeber 10b der Impulsstromwellenform während des Kurzschlußintervalls nicht. Wenn aber der Kurzschluß aufgehoben ist, wird der Formgeber 10b der Impulsstromwellenform durch das Kurzschlußfreigabesignal Sac in Betrieb gesetzt und liefert die Impulswellenform an den Addierer 10h. Wenn beim Aufheben des Kurzschlußzustandes das Kurzschlußfreigabesignal Sac ((c) der Fig. 42(b)) von der Ausgabevorrichtung 10m des Kurzschlußfreigabesignals erzeugt wird, wird die Gruppe der Impulsströme IP mit der vorbestimmten Impulsgruppenwellenform, deren Spitzenwert entsprechend der Veränderung der mittleren Lichtbogenlänge (l) korrigiert wurde, vom Formgeber 10b der Impulswellenform an den Addierer 10h und an den Integrierer 10k₁ der Einstelleinheit 10k der Impulslademenge geliefert. Der Addierer 10h empfängt den Basisstrom IB als einen kleinsten Lichtbogenaufrechterhaltungsstrom zur Verhinderung des lichtbogenlosen Zustandes von der Basisstromliefervorrichtung 10i, und er überlagert diesen Strom dem Impulsstrom IP ((a) der Fig. 42(b)). Dann legt er den resultierenden Strom als Lichtbogenstrom Io (=IP+ IB) an den Komparator C 10j an. Andererseits liefert der Integrierer 10k₁ durch Integrieren jedes einzelnen Impulses der Gruppe der Impulsströme IP die Ladungsmenge Q der Impulsstromgruppe ((b) der Fig. 42(b)) an den Komparator B 10k₃, während er seinen Ausgangspegel in Übereinstimmung mit der Veränderung der Impulsstromzulieferzeit anhebt. Die vorbestimmte Ladungsmenge Qo (=Qo-A×ΔL, wobei A ein Proportionalitätsfaktor ist), des zu liefernden Impulsstromes wird durch die Einstellvorrichtung 10k₂ der vorbestimmten Ladungsmenge Qo eingestellt und an den Komparator B 10k3 entsprechend dem Differenzsignal ΔL geliefert. Wenn dementsprechend die Impulsladungsmenge Q die vorbestimmte Ladungsmenge Qo erreicht, wird vom Komparator B 10k₃ das Rückstellsignal ((d) der Fig. 42(b)) an den Integrierer 10k₁ angelegt, so daß die Integrieroperation unterbrochen wird, und außerdem wird das Signal an den die Einstellvorrichtung 10g des Impulsgruppenintervalls X bildenden Flip-Flop angelegt, wodurch das Anlegen eines Ausgabeunterbrechungssignals an den Formgeber 10b der Impulswellenform veranlaßt wird. Die Folge ist, daß die vom Formgeber 10b der Impulswellenform ausgegebene Gruppe der Impulsströme IP eine Impulsbreite ((a) der Fig. 42(b)) zur Festsetzung der vorbestimmten Ladungsmenge besitzt und an den Addierer 10f geliefert wird, wo der Gruppe der Basisstrom IB als Lichtbogenstrom Io (=IP+IB) überlagert wird. Wenn der Schweißstrom in Übereinstimmung mit dem Lichtbogenstrom Io wieder an die Drahtelektrode 3 geliefert wird, wächst die Spitze der Drahtelektrode 3 weiter an und bildet mit den Werkstücken 4b erneut einen Kurzschluß. Der Kurzschlußstrom dient während des Kurzschlußintervalls zur Durchführung der Schweißung durch Übertragen des geschmolzenen Stückes auf die Werkstücke. Weiter liefert die Ausgabevorrichtung 7a zu diesem Zeitpunkt das Kurzschlußintervallsignal Sa an die Ausgabevorrichtung 10m des Kurzschlußfreigabesignals, und wenn das Kurzschlußintervallsignal Sa auf "L"-Pegel geht, wird das Kurzschlußfreigabesignal Sac ausgegeben.

Nunmehr wird gemäß einem neunzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Methode der Steuerung der Ladungsmenge der Gruppe der zu liefernden Impulsströme in Übereinstimmung mit der Veränderung der mittleren Lichtbogenlänge nach Erhalten des Mittelwertes der sich verändernden Lichtbogenlänge dargelegt. Wie in Fig. 43 des einundzwanzigsten Ausführungsbeispiels dargestellt ist, wird das Lichtbogensignal in einem bestimmten Zeitpunkt im Tastlichtbogenlängenwandler 13 abgetastet und die so abgetastete Lichtbogenlänge L(l)S mit der Zielabtastlichtbogenlänge Lo verglichen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt von der Einstellvorrichtung 9a der Zielabtastlichtbogenlänge eingestellt wurde. Die gleiche Wirkung kann dementsprechend durch Steuern der Impulsbreite der Gruppe der Impulsströme, ebenfalls entsprechend dem Differenzsignal ΔL (=L(l)S-Lo), erreicht werden.

Da das einundzwanzigste Ausführungsbeispiel in der Betriebsweise dem neunzehnten Ausführungsbeispiel entspricht, mit Ausnahme des Vergleichs zur Erfassung der Veränderung der Lichtbogenmenge, kann die Beschreibung dieser Betriebsweise entfallen.

Obgleich das an den Integrierer 10k₁ der Einstelleinheit 10k der Impulsladungsmenge bei dem neunzehnten bis einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel als IP gesetzt wurde, kann es auch Io als Ausgabe des Addierers 10h oder das vom Stromdetektor 6 erfaßte Signal I sein. Weiter können Mittel zur Begrenzung des Signals vorgesehen werden, die nur während des Lichtbogenintervalls wirksam sind.

Claims

1. Impulslichtbogenschweißgerät umfassend:

a) einen Spannungsdetektor (5) zum Erfassen einer Lichtbogenspannung (V) entsprechend einer Veränderung einer zwischen einer Schweißelektrode (3) und Werkstücken (4b) erzeugten Lichtbogenlänge (1); und
b) einem Stromdetektor (6) zum Erfassen des der Schweißelektrode (3) zugeführten Lichtbogenstroms (I);

dadurch gekennzeichnet, daß

c) eine Lichtbogenlängen-Wandlerschaltung (19) vorgesehen ist, zum Umwandeln des erfaßten Lichtbogenstroms (I) in eine Bezugslichtbogenspannung (V_x) und zur Abgabe eines Lichtbogenlängensignals (L(l)), welches eine momentane Veränderung der Lichtbogenlänge (l) bei fortschreitendem Schweißprozeß durch Vergleichsoperationen zwischen der Bezugslichtbogenspannung (V_x) und der erfaßten Lichtbogenspannung (V) anzeigt.

2. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlängen-Wandlerschaltung (19) folgende Komponenten aufweist: einen Multiplizierer (19c) zum Empfangen des vom Stromdetektor (6) gelieferten, erfaßten Lichtbogenstromwertes (I), der sich momentan ändert, um den erfaßten Stromwert (I) mit einer Funktion (K₁(I)) zu multiplizieren; einen Addierer (19e) zum Addieren einer von einer Gleichspannungseinstellvorrichtung (19d) eingestellten Gleichspannung (K₂) zu dem Ausgang (K₁(I).I) des Multiplizierers (19c), wobei sich die Lichtbogenspannung (V) momentan mit der Veränderung der Lichtbogenlänge (l) verändert, derart, daß das die Veränderung wiedergebende Lichtbogenlängensignal (L(l)) durch Vergleichsoperationen zwischen der Lichtbogenspannung (V) und der vom Addierer (19e) gelieferten Bezugslichtbogenspannung ausgegeben wird.

3. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät ein erstes Mittel (120) zur Erfassung eines sich verändernden geschmolzenen Materialstückes besitzt und folgende Komponenten aufweist: eine Differenzierschaltung (120a) zur Erfassung des Pegels des Lichtbogenlängensignals (L(l)) zum Zeitpunkt des scharfen Anstieges und Abfalls; eine Entscheidungsschaltung (120c) zum Wählen des genannten Signales nur im Zeitpunkt des Anstiegs, entsprechend dem Ausgangssignal der Differenzierschaltung (120a); und einen Detektor zur Entscheidung darüber, daß das Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung (120c) ein Signal ist, das den Zeitpunkt darstellt, in welchem das geschmolzene Materialstück auf die Werkstücke (4b) übergeht.

4. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel (120) zur Erfassung des sich verändernden geschmolzenen Materialstückes eine Entscheidungsschaltung (120c) zum Wählen des Signals nur im Zeitpunkt des Abfalls entsprechend dem Ausgangssignal der Differenzierschaltung (120a) aufweist, sowie einen Detektor zur Entscheidung darüber, daß das Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung (120c) ein Signal ist, das den Zeitpunkt darstellt, in dem sich das geschmolzene Materialstück und die Werkstücke (4b) im Kurzschluß befinden.

5. Impulslichtbogenschweißgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät ein zweites Mittel zur Erfassung eines sich verändernden geschmolzenen Materialstückes umfaßt, das folgende Komponenten aufweist: ein Mittel zum Vergleichen (120i) des Lichtbogenlängensignals (L(l)) mit einem Bezugssignal (A); wobei festgestellt wird, ob das Lichtbogenlängensignal (L(l)) das Bezugssignal (A) übersteigt; und einen Detektor (c) zur Entscheidung darüber, daß das Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung (120) ein Signal ist, das den Zeitpunkt darstellt, in dem das geschmolzene Materialstück auf die Werkstücke (4b) übergeht.

6. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mittel zur Erfassung eines sich verändernden geschmolzenen Materialstückes folgende Komponenten aufweist: ein Mittel zum Vergleichen des Lichtbogenlängensignals (L(l)) mit einem Bezugssignal (B), das pegelmäßig kleiner als das Bezugssignal (A) ist; eine Entscheidungsschaltung (120) zur Feststellung eines Zeitpunktes mit Hilfe des genannten Vergleichsmittels, in dem das Lichtbogenlängensignal (L(l)) kleiner als das Bezugssignal B wird; und einen Detektor D zur Entscheidung darüber, daß das Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung (120) ein Signal ist, das den Zeitpunkt darstellt, in welchem sich das geschmolzene Materialstück und die Werkstücke (4b) im Kurzschluß befinden.

7. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidungsschaltung (120) folgende Komponenten aufweist: einen Schweißstartzeitgeber (120d) zum Einstellen des Eingabezeitpunktes des Lichtbogenlängensignals (L(l)) zusammen mit der Schweißstartsignaleingabe; einen Analogschalter (120f) zur Durchführung einer EIN-Operation während der genannten Zeitperiode, um das Lichtbogenlängensignal (L(l)) einzugeben; eine Abtrennpegeleinstellvorrichtung (120g) zum Einstellen des Abtrennzeitpunktes des geschmolzenen Materialstückes in Übereinstimmung mit dem Lichtbogenlängensignalpegel; eine Kurzschlußpegeleinstellvorrichtung (120h) zum Einstellen des Kurzschlußzeitpunktes des geschmolzenen Materialstückes in Übereinstimmung mit dem Bezugssignal (B); einen ersten Komparator (120i) zum Vergleichen des so eingegebenen Lichtbogensignalpegels mit einem eingestellten Abtrennpegelwert; und einen zweiten Komparator (120j) zum Vergleichen des so eingegebenen Lichtbogenlängensignalpegels mit dem eingestellten Kurzschlußpegelwert; wobei der genannte Detektor einen ersten Anstiegsflankendetektor (120k) zur Erfassung der Anstiegsflanke des vom ersten Komparator ausgegebenen Signals, sowie einen zweiten Anstiegsflankendetektor (120j) zur Erfassung der Anstiegsflanke des vom zweiten Komparator (120j) ausgegebenen Signals aufweist.

8. Impulslichtbogenschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät eine Impulsstromwellenformsteuerschaltung (9₂) umfaßt, das folgende Komponenten aufweist: eine Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung (9b) zum Einstellen einer vorsimulierten momentanen Veränderung der Lichtbogenlänge nach Maßgabe des fortschreitenden Schweißprozesses; eine Stromwellenformeinstellvorrichtung (9d) zum Einstellen einer Bezugsschweißstromwellenform; einen Komparator (9c) zum Vergleichen des vom Lichtbogenlängendetektor (9a) erfaßten Lichtbogenlängenwertes (L(l)) mit einem eingestellten Simulationslichtbogenlängenwert (Lo), um ein Differenzsignal (ΔL(l)) auszugeben; und ein Rechenelement (9f) zum Korrigieren der Bezugsschweißstromwellenform entsprechend dem Differenzsignal (ΔL(l)) sowie zum Formen und Ausgeben des Schweißstromes in der Weise, daß eine Sollwertbogenlänge erhalten wird.

9. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsstromwellenformsteuerschaltung (9₂) eine Einstellvorrichtung (9e) der Stromperiode (C_B) zum Setzen der Leseperiode für ein von der Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung (9b) geliefertes Lichtbogenlängensignal (Lo), und für die von der Stromwelleneinstellvorrichtung (9d) gelieferte Bezugsschweißstromwellenform aufweist.

10. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung (9b) folgende Komponenten aufweist: eine Cutperiodeneinstellvorrichtung (9b₁) zum Einstellen der Periode, in dessen Verlauf die Cutwellenform in der Simulationslichtbogenlängenwellenform ausgegeben wird; eine Cutwellenformeinstellvorrichtung zum Setzen der Cutwellenform; eine Schmelzintervalleinstellvorrichtung (9b₅) zum Setzen des Schmelzintervalls, in dessen Verlauf eine Schmelzwellenform ausgegeben wird; eine Schmelzwellenformeinstellvorrichtung (9b₆) zum Setzen der Schmelzwellenform; eine Einstellvorrichtung (9b₉) für eine formgestaltete Wellenform (V) zum Einstellen einer formgestalteten Wellenform; einen Wellenformsynthesizer (9b₁₃) zum aufeinanderfolgenden Synthetisieren einer Simulationslichtbogenlänge durch Synthese jeweils gesetzter Wellenformen; einen Analogschalter (9b₁₀), der in jeder Wellenformeinstellvorrichtung eingebaut ist und dazu verwendet wird, die Lieferung jeder gesetzten Wellenform an den Wellenformsynthetisierer (9b₁₃) zu steuern; ein Wechselrichterelement zum Steuern des Lesens jeder gesetzten Wellenforn; einen Flip-Flop (9b₁₁) zum Einstellen des Ausgabeintervalls der zugeschnittenen Wellenform auf der Basis der Ausgabezeitsteuerung für das Stromwellenformperiodensignal; und ein UND-Gate (9b₁₄) zum Steuern des EIN-AUS-Zustandes des Analogschalters (9b₁₀) für die Steuerung der Ausgabe der Einstellvorrichtung der zugeschnittenen Wellenform.

11. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung (9b) dazu dient, die momentane Veränderung der Lichtbogenlänge nach Maßgabe des fortschreitenden Schweißprozesses anzeigende Lichtbogenlängenwellenform zu simulieren und einzustellen, und zwar in Übereinstimmung mit der durch die Stromwellenformeinstellvorrichtung (9d) gesetzten Bezugsschweißstromwellenform.

12. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung (9b) neben dem im Anspruch 10 genannten Komponenten noch eine Lade/Entladeschaltung (9b₁) zum Glätten des von der Stromwellenformeinstellvorrichtung (9d) erzeugten Simulationsstromwellenformsignals (i) aufweist, um ein Simulationslichtbogenlängensignal (Lo) zu erhalten.

13. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung (9₃) folgende Komponenten aufweist: eine Kurzschlußerfassungsvorrichtung (9b) zur Erfassung des Kurzschlusses zwischen dem geschmolzenen Materialstück und den Werkstücken entsprechend dem Lichtbogenlängensignal (L(l)), um ein Kurzschlußintervallsignal (S) auszugeben; und ein Mittel zum Messen der Kurzschlußzeit (9c₁) oder der Kurzschlußfrequenz (9c_1a) pro Einheitszeit entsprechend dem Kurzschlußintervallsignal (S), sowie zum Vergleichen des gemessenen Wertes mit einem voreingestellten vorgeschriebenen Wert (9c₂, 9c_2a), derart, daß die Lichtbogenlängenwellenform auf einen Pegel der Simulationslichtbogenlängenwellenform entsprechend dem aus dem Vergleich resultierenden Differenzsignal korrigiert wird.

14. Impulslichtbogenschweißgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung (9c) folgende Komponenten aufweist: einen Kurzschlußzeitwandler (9c₁) zum Messen eines Kurzschlußsignals pro Einheitszeit auf der Basis der Ausgabedauer des vom Kurzschlußintervalldetektor (9b₁) empfangenen Kurzschlußintervallerfassungssignals (S); eine Einstellvorrichtung für die vorgeschriebene Kurzschlußzeit (9c₂) zum Einstellen des vorgeschriebenen Kurzschlußzeitsignals; und einen Komparator (9c₃) zum Vergleichen der Kurzschlußzeit pro Einheitszeit mit dem vorgeschriebenen Kurzschlußzeitsignalwert, derart, daß ein pegelmodifizierendes Signal (Δτ) mit dem Signalpegel der Simulationslichtbogenlängenwellenform als Differenzsignal ausgegeben wird.

15. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung (9c) folgende Komponenten aufweist: einen Kurzschlußfrequenzwandler (9c_1a) zum Zählen der Kurzschlußerfassungssignale unter Umwandlung des Zählstandes in eine der Zahl der Auftritte entsprechende Frequenz der Kurzschlußzustände innerhalb einer vorbestimmten Zeit; eine Kurzschlußfrequenzeinstellvorrichtung (9c_2a) zum Einstellen der Auftrittsfrequenz der Kurzschlußzustände innerhalb der vorbestimmten Zeit; und einen Komparator zum Vergleichen der so erhaltenen und vom Kurzschlußwandler ausgegebenen Auftrittsfrequenz der Kurzschlußzustände, derart, daß das pegeländernde Signal mit dem Pegel des Lichtbogenlängenwellenformsignals ausgegeben wird, wenn die Auftrittsfrequenz der Kurzschlußzustände eine gesetzte Kurzschlußkonstante überschreitet.

16. Impulslichtbogenschweißgerät nach einem der Ansprüche 8, 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsstromwellenformsteuerschaltung (9₄) eine Einstellvorrichtung (9e) der Stromwellenformperiode (CB) zum Synchronisieren der Bezugsschweißstromwellenform mit der Leseperiode der Lichtbogenlängenwellenform aufweist.

17. Impulslichtbogenschweißgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung folgende Komponenten aufweist: einen Abtrennungsdetektor (9b) zum Ausgeben eines Abtrennungserfassungssignals in dem Zeitpunkt, in dem sich das geschmolzene Materialstück an der Spitze der Drahtelektrode entsprechend dem Lichtbogenlängensignal ablöst; ein Ausgabesteuermittel (9c) zum Korrigieren des von der Einstellvorrichtung der voreingestellten Simulationslichtbogenlängenwellenform ausgegebenen Signals; und ein Mittel zum Empfangen der gesetzten Bezugsschweißstromwellenform, um sie für die Simulation einzustellen.

18. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlängeneinstellvorrichtung (9c) ein Steuermittel zum Steuern der Schmelzintervalleinstellvorrichtung (9c₈) aufweist, um es bei Empfang des Abtrennungserfassungssignals zu invertieren, und um die Schmelzwellenformausgabe (T) der Schmelzwellenformeinstellvorrichtung (9c₉) zu steuern.

19. Impulslichtbogenschweißgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung der Impulsstromwellenform ein Rechenelement (9g) aufweist, das die Bezugsschweißstromwellenform entsprechend dem vom Komparator (9d) ausgegebenen Differenzsignal (ΔL) nur dann korrigiert, wenn kein Kurzschlußintervall ausgegeben wird, und das die Korrekturoperation nur dann steuert, wenn von dem Kurzschlußintervalldetektor (9b) das Kurzschlußintervallsignal ausgegeben wird.

20. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät folgende Komponenten aufweist: einen Mittelwertslichtbogenlängenwandler (11) zum Ausgeben eines Mittelwertslichtbogenlängensignals entsprechend dem Lichtbogenlängensignal (L(l)); eine Ziellichtbogenlängen-Einstellvorrichtung (12) zum Einstellen einer Ziellichtbogenlänge (Lo); einen Komparator (10a) zum Ausgeben eines Differenzsignals (ΔL) zwischen der mittleren Lichtbogenlänge der Ziellichtbogenlänge (Lo); eine Einstellvorrichtung der Impulsstromgruppenwellenform (10e) zum periodischen Ausgeben einer Vielzahl von Impulsfolgen (Impulsstromgruppenwellenform); eine Ladungsmengen-Einstellvorrichtung (10k₂) zum Einstellen der Ladungsmenge (Qo) der Gruppe der Impulsströme einschließlich des gepulsten oder Basisstroms während der genannten Periode und entsprechend dem genannten Differenzsignal (ΔL); und eine Impulsstromgruppenversorgungssteuereinheit, wobei die Steuereinheit zum Unterbrechen der Versorgung der Gruppe der Impulsströme dient, wenn die Ausgabe der Einstellvorrichtung (10k₂) der gesetzten Ladungsmenge (Qo) sowie die Ladungsmenge der Gruppe der zu liefernden Impulsströme im wesentlichen einen vorbestimmten Wert erreicht.

21. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät folgende Komponenten aufweist: einen Abtastlichtbogenlängenwandler (13) zum Abtasten des Lichtbogenlängensignals (L(l)) zu jeder festgesetzten Zeit; eine Abtastlichtbogenlängeneinstellvorrichtung (14) zum Einstellen einer Zielabtastlichtbogenlänge (Lo) zur festgesetzten Zeit; einen Komparator (10a) zum Ausgeben eines Differenzsignals (ΔL) zwischen dem abgetasteten Lichtbogensignal (L(l)s) und der Zielabtastlichtbogenlänge (Lo); die Impulsstromgruppenausgabeeinheit (10b) zum periodischen Ausgeben der Vielzahl der Impulsfolgen (Impulsstromgruppenwellenform); die Ladungsmengeneinstelleinheit (10k₂) zum Einstellen der Ladungsmenge (Qo) der Gruppe der Impulsströme einschließlich des gepulsten oder Basisstromes während der genannten Periode; und die Impulsstromgruppenversorgungssteuereinheit, wobei die Steuereinheit dazu dient, die Versorgung der Gruppe der Impulsströme zu unterbrechen, wenn die Ausgabe der Einstellvorrichtung (10k₂) der gesetzten Ladungsmenge sowie die Ladungsmenge der Gruppe der auszugebenden Impulsströme im wesentlichen den vorbestimmten Wert erreichen.

22. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung der Impulsstromwellenform folgende Komponenten aufweist: ein Mittel zur Erfassung des Kurzschlußintervalls des geschmolzenen Materialstückes; ein Mittel zur Feststellung des Lichtbogenintervalls aus dem Kurzschlußintervall; und ein Mittel zur Begrenzung des Lichtbogenstromes während des Lichtbogenintervalls, wenn die Ladungsmenge während des Lichtbogenintervalls und die gesetzte Ladungsmenge im wesentlichen den vorbestimmten Wert erreichen.

23. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät die genannte Impuls- Stromwellenformsteuerschaltung umfaßt, die folgende Komponenten aufweist: den Mittelwertslichtbogenlängenwandler (11) zum Ausgeben eines Mittelwertslichtbogenlängensignals durch Berechnen des Mittelwertes des erfaßten und vom Lichtbogenlängendetektor (9a) ausgegebenen momentanen Lichtbogenlängenwertes (L(l)); die Ziellichtbogenlängeneinstellvorrichtung (12) zum Einstellen einer Ziellichtbogenlänge (Lo); den Komparator (10a) zum Vergleichen der mittleren Lichtbogenlänge mit der Ziellichtbogenlänge (Lo), um das entsprechende Differenzsignal (ΔL) anzugeben; die Impulsstromgruppenausgabeeinheit (10b) zum periodischen Liefern der Gruppe der aus der Vielzahl von Impulsfolgen bestehenden Impulsströme; die Steuereinheit der Impulsstromgruppenversorgung zum Einstellen der Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme einschließlich des gepulsten oder Basisstromes, und zum Vergleichen der gesetzten Ladungsmenge mit der Ladungsmenge der Gruppe der so zur Ausgabe gebrachten Impulsströme, derart, daß ein Entscheidungssignal geliefert wird, wenn die Ladungsmenge der betreffenden Gruppe der Impulsströme den vorbestimmten Wert erreicht; und ein Impulsstromausgabehaltemittel zum Halten und Ausgeben einer hochpegeligen Ausgabe der Gruppe der Impulsströme von einer Impulsstromversorgungssteuereinheit.

24. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät die genannte Impulsstromwellenformsteuereinheit umfaßt, die folgende Komponenten aufweist: den Tastlichtbogenlängenwandler (13) zum Entnehmen und Abtasten des genannten Lichtbogenlängensignals (L(l)) zu jeder festgesetzten Zeit; die Abtastlichtbogenlängeneinstellvorrichtung (14) zum Einstellen einer Zielabtastlichtbogenlänge (Lo) zu der bestimmten Zeit; den Komparator (10a) zum Vergleichen des Abtastlichtbogenlängensignals (L(l)s) mit der Zielabtastlichtbogenlänge, um das betreffende Differenzsignal (ΔL) auszugeben; die Impulsstromgruppenausgabeeinheit zum Setzen und periodischen Ausgeben der Gruppe der aus der Vielzahl der Impulsfolgen zusammengesetzten Impulsströme; die Steuereinheit der Impulsstromgruppenversorgung zum Einstellen des Ladungsbetrages der Gruppe der Impulsströme einschließlich des gepulsten oder Basisstromes und zum Vergleichen der eingestellten Ladungsmenge mit der Ladungsmenge der so zur Ausgabe gebrachten Gruppe der Impulsströme, derart, daß ein Entscheidungssignal ausgegeben wird, wenn die Ladungsmenge der betreffenden Gruppe der Impulsströme den vorbestimmten Wert erreicht; und ein Impulsstromausgabehaltemittel zum Halten und Ausgeben einer hochpegeligen Ausgabe der Gruppe der Impulsströme von einer Impulsstromversorgungssteuereinheit.

25. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsstromwellenformsteuerschaltung folgende Komponenten aufweist: ein Mittel zur Erfassung eines Kurzschlußintervalls (7a); ein Mittel zur Feststellung des Lichtbogenintervalls aus dem Kurzschlußintervallsignal; und ein Signalausgabebefehlsmittel zum Anlegen eines Befehlssignals in bezug auf die Ausgabe der Gruppe der Impulsströme an die Impulsstromgruppenausgabeeinheit.

26. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät die Steuereinheit der Impulsstromgruppenversorgung umfaßt, die folgende Komponenten aufweist: den Mittelwertslichtbogenlängenwandler (11) zur Berechnung des Mittelwertes des Lichtbogenlängensignals (L(l)) aus jedem Lichtbogenlängensignal (L(l)), um die mittlere Lichtbogensignallänge auszugeben; die Ziellichtbogenlängeneinstellvorrichtung (12) zum Einstellen der Ziellichtbogenlänge (Lo); den Komparator (10a) zum Vergleichen der mittleren Lichtbogenlänge mit der Ziellichtbogenlänge (Lo), um das Differenzsignal (ΔL) auszugeben; die Impulsstromgruppenausgabeeinheit zum Einstellen der Wellenform der aus einer Vielzahl von Impulsfolgen bestehenden Gruppe der Impulsströme, und zur Feststellung des Spitzenwertes der Gruppe der Impulsströme entsprechend dem Differenzsignal (ΔL), so daß periodisch die Gruppe der Impulsströme geliefert wid; und die Steuereinheit der Impulsstromgruppenversorgung zum Einstellen der Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme einschließlich der Gruppe der Impulsströme oder des Basisstromes, sowie zum Vergleichen der gesetzten Ladungsmenge mit der Ladungsmenge der Gruppe der ausgegebenen Impulsströme, derart, daß die Versorgung der Gruppe der Impulsströme unterbrochen wird, wenn die Ladungsmenge der Gruppe der auszugebenden Impulsströme den vorbestimmten Wert erreicht.

27. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät die Impulsstromwellenformsteuereinheit umfaßt, die folgende Komponenten aufweist: den Abtastlichtbogenlängenwandler (13) zum Entnehmen und Abtasten des Lichtbogenlängensignals (L(l)) zu jeder bestimmten Zeit; die Abtastlichtbogenlängeneinstellvorrichtung (14) zum Einstellen einer Zielabtastlichtbogenlänge (Lo) zu der bestimmten Zeit; den Komparator (10a) zum Vergleichen des abgetasteten Lichtbogenlängensignals (L(l)s) mit der Zielabtastlichtbogenlänge (Lo), um das betreffende Differenzsignal (ΔL) auszugeben; die Impulsstromgruppenausgabeeinheit zum Einstellen der Wellenform der aus der Vielzahl von Impulsfolgen bestehenden Gruppe der Impulsströme, und zur Feststellung des Spitzenwertes der Gruppe der pulsierenden Ströme entsprechend dem Differenzsignal, so daß periodisch die Gruppe der Impulsströme geliefert wird; und die Steuereinheit der Impulsstromgruppenversorgung zum Einstellen der Gruppe der Impulsströme einschließlich der Gruppe der Impulsströme oder des Basisstromes entsprechend dem Differenzsignal, und zum Vergleichen der gesetzten Ladungsmenge mit der zu liefernden Ladungsmenge der Gruppe der ausgegebenden Impulsströme, derart, daß die Lieferung der Gruppe der Impulsströme unterbrochen wird, wenn die zu liefernde Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme im wesentlichen den vorbestimmten Wert erreicht.

28. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsstromwellenformsteuereinheit ein Mittel zur Erfassung des Kurzschlußintervalls; ein Mittel zur Feststellung des Lichtbogenintervalls aus dem Kurzschlußintervall; ein Mittel zur Feststellung des Lichtbogenintervalls aus dem Kurzschlußintervall; und ein Mittel zum Steuern des Lichtbogenstromes während des Lichtbogenintervalls aufweist, wenn die Ladungsmenge während des Lichtbogenintervalls sowie die eingestellte Ladungsmenge den vorbestimmten Wert erreichen.

29. Impulslichtbogenschweißgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät die Impulsstromwellenformsteuerschaltung umfaßt, das folgende Komponenten aufweist: den Mittelwertslichtbogenlängenwandler (11) zum Berechnen des Mittelwertes des erfaßten und vom Lichtbogenlängendetektor ausgegebenen Lichtbogenlängenwertes (L(l)), der sich momentan verändert, um das mittlere Lichtbogenlängensignal auszugeben; die Ziellichtbogenlängeneinstellvorrichtung (12) zum Einstellen der Ziellichtbogenlänge (Lo); den Komparator (10a) zum Vergleichen der mittleren Lichtbogenlänge mit der Ziellichtbogenlänge (Lo), um das entsprechende Differenzsignal (ΔL) auszugeben; eine Impulswellenformeinstellvorrichtung zum Einstellen der Wellenform des Impulsstromes aus dem Schweißstrom, um den Impulsstrom zu liefern; und die Impulsstromversorgungssteuereinheit zum Einstellen der Ladungsmenge der Gruppe der entsprechend dem Differenzsignal zu liefernden Ströme sowie zum Vergleichen der eingestellten Ladungsmenge mit der zu liefernden Ladungsmenge der Gruppe der ausgegebenen Impulsströme, derart, daß die Lieferung der Gruppe der Impulsströme unterbrochen wird, wenn die zu liefernde Ladungsmenge der Gruppe der Impulsströme die gesetzte Ladungsmenge erreicht.