DE641643C

DE641643C - Verfahren und Vorrichtung zum selbsttaetigen Abbrennschweissen mit Hilfe von gittergesteuerten Entladungsgefaessen

Info

Publication number: DE641643C
Application number: DES109859D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-06-25
Filing date: 1933-06-25
Publication date: 1937-02-10

Description

Im .allgemeinen werden elektrische Abbrennschweißrnaschinen mit Vorrichtungen versehen, durch die. das Abbrennen von Hand durch Hin'undherbewegung des beweglieben Werkstückes vorgenommen wird. Es ist aber auch bekannt, die Abbnennbewegung selbsttätig mittels Magneten auszuführen, doch hat sich in der Praxis gezeigt, daß derartige Maschinen den wechselnden Betrieb βίο erfordernissen nicht gewachsen sind, da eine Anpassung des Bewegungsvorganges an den Abbrennvorgang nicht möglich war und infolgedessen keine leinwandfreie Schweißung erzielt werden konnte. Es ist weiter bekannt, die Abbrennbewegung durch Relais zu steuern, die nach Art eines Bogenlampenregelwerkes arbeiten. Diese Einrichtungen ermöglichen zwar die Änderung der Bewegungs-. richtung in Abhängigkeit vom Erlöschen des Lichtbogens, gestatten aber nicht ,ohne weiteres das Anpassen der Abbrennbewegung an den Abbriennvorgang, insbesondere nicht an die auch während derselben Schweißung sich ändernde Abbnenngeschwindigkeit.
Erfindungsgemäß wird ein wiederholtes stoßweises Zusammenführen der Werkstücke und darauffolgendes Auseinanderreißen für das Abbrennschweißen durch Änderung der Gitterspannung von auf das Antriebsorgan wirbenden gittergesteuerten Entladungsgefäßen in Abhängigkeit von der zwischen den Werkstücken herrschenden Spannung vorgenommen. . '

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. ι zeigt eine Einrichtung, bei der ein Motor 23 eine konstante Viorschubgeschwindigkeit erzeugt, während ein zweiter Motor 26, der nach beiden Drehrichtungen !umläuft, das wiederholte stoßweise Zusammenführen der Werkstücke 21 und 22 lund darauffolgende Auseinanderreißen bewirkt. Es ist gleichgültig, ob die beiden Motoren auf je eines der Werkstücke arbeiten oder gemeinsam, z. B. über ein Differentialgetriebe, auf dasselbe Werkstück. Ein Stromrichter 29 speist den Anker des Motors 26 so, daß der Motor eine Drehrichtung annimmt, durch die die Elektroden einander genähert werden (Vorwärtsstromrichter). Der zweite Stromrichter 30 beschleunigt den Motor in umgekehrte Drehrichtung (Rückwärtsstromriehter). Die Spannungsverhältnisse an den beiden Stromrichtern sind an den Diagrammen Fig. 2 für Vorwärtsbewegung bzw. Fig. 3 für Rückwärtsbewegung zu erkennen.

Die Anodenspannung des Stromrichters ist mit €a bezeichnet. Das Gitter des Stromrichters 29 erhält eine' Gitterspannung e_g (Wechselspannung), die sich zusammensetzt aus 60 ■ zwei um 180° verschobener Wechseisp anüungen, nämlich aus der konstanten, im Transformator 3 5 erzeugten Spannung e_s5 und der der Lichtbogenspannung proportionalen, durch Transformator 33 .und 34 übertragenen Weehselspannung. Bei einem bestimmten kleinen Wert der Lichtbogenspannung bzw. der Spannung e_Si ist diese Summe e_e derart, daß die Gitterspannung !unterhalb der Zündspannung e_z liegt. Der Vorwärtsstromrichter

bleibt gesperrt. Wird dagegen die Lichtbogenspannung und damit £_3i größer infolge zu großer Entfernung der Werkstücke, dann wird die Gitterspannung^ über der Zünd< spannung^ liegen, so daß der Stromrichter·.·! zündet und der Motor 26 die Werkstücke'ein-" ander nähert.

Umgekehrt arbeitet der Rückwärtsstromrichter 30. Hier liegt bei kleiner Lichtbogenspannung e_3l die Gitterspannung e_g, die sich aus der im Transformator 36 erzeugten Spannung e₃₆ und ß_3i zusammensetzt, über der Zündspannung e_z, so daß der Motor die Elektroden voneinander entfernt, bis die Lichtbogenspannung so groß wird, daß die Gitterspannung unter e_z liegt. Durch das wechselweise Sperren und Zünden der beiden Stromrichter und den dadurch bedingten Rechtsund Linkslauf des Motors wird ein wiederholtes stoßweises Zusammenführen der Werkstücke und darauffolgendes Auseinanderreißen vorgenommen. Die Geschwindigkeit des Motors kann bei dieser Schaltung, z. B. durch den Feldregler 37, im Feld eingestellt werden. Der Regler 25 für die Erregung des Motors 23 wird konstant entsprechend der annähernden Abbrenngeschwindigkeit eingestellt. Durch verschiedene Übersetzungsverhältnisse der Transformatoren 31 und 32 können auch Rückwärts- und Vorwärtsgeschwindigkeit verschieden gemacht werden.

Fig. 4 zeigt eine andere Schaltung zum wiederholten stoßweisen Zusammenführen und darauffolgenden Auseinanderreißen der Werkstücke 41, 42.

Der Vorschubmotor 43 "ist konstant erregt durch Feld 44. Der Stromrichter 46 dient zur Vorwärtsbewegung, der Stromrichter 47 zur Rückwärtsbewegung des Werkstückes 41. Beide Stromrichter müssen abwechselnd in Tätigkeit treten, und zwar wird das Zünden 'und Löschen wieder in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung gebracht.

Am Vorwärtsstromrichter 46 liegt eine Gittergleichspannung, die sich aus folgenden Komponenten zusammensetzt:

1. Eine vom Widerstand 60 abgegriffene Gleichspannung, die vom Transformator 50 über die Trockengleichrichter 52 geliefert wird. Diese Spannunge₅₀ ist der Lichtbogenspannung proportional und positiv.

2. Eine konstante, negative Gleichspannung e_5i, geliefert von der Gleichstromquelle 54.

Durch den Kontakt 58 des Relais 56, das von dem Strom des Rückwärtsstromrichters erregt wird, wird die Gleichspannung e₅₀ kurzgeschlossen, solange Stromrichter 47 Strom führt.

Die Gittergleichspannung des Stromrichters setzt sich aus drei Komponenten zusammen:

1. Eine Gleichspannung e₅₁, die vom Transformator 50 geliefert, in den Trockengleichrichtern S3 gleichgerichtet und vom Wider-

'vS^and 61 abgegriffen wird. Diese Gleich-' "spannung ist der Lichtbogenspannung proi jjurtional und negativ.

2. Eine konstante, positive Gleichspannung Ie₅₉, geliefert von der Gleichstromquelle 59.

3. Eine konstante, positive Gleichspannung ^₅₅, geliefert von der Gleichstromquelle 55.

Die Spannung ^₅₅ wird von dem Kontakt 57 des Relais 56 überbrückt, wenn der Stromrichter47 keinen Strom führt.

Im Diagramm {Fig. 5) sind die Gitterspannungen e_gi6 und e_gil in Abhängigkeit von dem Abstand α der beiden Werkstücke aufgezeichnet unter der Annahme, daß sich die Lichtbogenspannung proportional mit dem Abstand λ ändert. In diesem Diagramm sind auch die Teilspannungen eingezeichnet, aus denen sich die Gitterspannung zusammensetzt.

Es sei angenommen, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt die Werkstücke einander berühren (ff = O). Die Lichtbogenspannung ist annähernd O. Das Gitter des Vorwärtsstromrichters 46 hat eine Spannung e_gi6 = ie₅₀ — e_5i, die O bzw. etwas negativ ist, so daß dieser Stromrichter erlischt und die Elektroden nicht weiter zusammengedrückt werden. Dagegen wird die Gitterspannung des Stromrichters 47: — e_hx -j¹ ^₅₉ (zunächst ist e_b5 noch überbrückt) positiv. Dieser Stromrichter zündet und speist den Motor derart, daß er die Elektroden auseinanderreißt. Durch den Strom im Stromrichter 47 wird das Relais 56 angezogen. Dadurch wird Kontakt 57 geöffnet, die Gitterspannung des Stromrichters 47 wird durch die stark positive Spannung ^₅₅ weiter erhöht, so daß e_gil den großen positiven Wert ^d₇ annimmt. Dagegen wird der Kontakt 58 geschlossen, der Widerstand 60 wird überbrückt, so daß die Gitterspannung des Stromrichters 46 den Wert e₅₄ annimmt (A₆) und negativ bleibt so lange, bis Relais 56 wieder !abfällt.

Mit wachsendem α nimmt die Lichtbogenspannung zu. Die Gitterspannung e_gvi nimmt dementsprechend ab, während e_gi6 konstant bleibt. In einem gewissen Abstand der Elektroden hat die Gitterspannung des Stromrichters 47 den Wert O erreicht (S₇, a = _max)· Stromrichter 47 wird stromlos. Dadurch fällt ¹¹S Relais 56 ab. Der Kontakt 57 wird geschlos- ■ sen, die Gleichspannung ^₅₅ überbrückt, so daß das Gitter des. Stromrichters 47 noch stärker negativ wird (C₇). Dagegen wird Kontakt 58 geöffnet, die Gitterspannung von Stromrichter 46 wird stark positiv (C₆). Stromrichter 46 zündet und speist den Motor 43

derart, daß die Elektroden wieder zusammengeschoben werden.

Dadurch nimmt die Lichtbogenspannung

; wieder ab, so daß die Gitterspannung vom Stromrichter 47 allmählich wieder wächst, während die Gitterspannung von Stromrichter 46 abnimmt. Bei a = O wird e_gi6 negativ.

Stromrichter 46 erlischt.

Dagegen wird e_gi7 positiv, Stromrichter 47 zündet, so daß die Elektroden wieder voneinander weg bewegt werden. Das Spiel wiederholt sich so lange, bis von außen (z. B. durch Endkontakte o.dgl.) ein Halt geboten wird.

•5 Auch bei dieser Ausführung kann die Geschwindigkeit der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung geregelt werden, z. B. durch Regler 45 oder durch Anzapfungen am Transformator 48 und 49, oder auch durch entsprechende Gittersteuerung. Vorwärts- und Rückwärtsgeschwindigkeit können auch verschieden eingestellt werden.

In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem sowohl das selbsttätige Umschalten von Vor- auf Rückwärtslauf und umgekehrt als auch getrennte Geschwindigkeitsregelung für Vor- und Rückwärtslauf vorgenommen werden kann. Der Motor 63 ist in Reversierschaltung an die Gleichrichter 64 und 65 angeschlossen. Die Gleichrichter werden in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung derart gesteuert, daß ein dauerndes Vorschieben und Zurückziehen des Schweißgutes erfolgt. Um dies zu erreichen, wird

'5- die Lichtbogenspannung zwischen den Werkstücken 81 und 82 in eine Wechselstrornwiderstandsbrücke B derart geschaltet, daß die Lichtbogenspannung den parallelen Widerstand der Brücke bildet. Die Brückenspannung wird den Transformatoren 68 und 69 zugeführt, die die Spannung für die Gittersteuerungskreise der Stromrichter 64 und 65 liefern. Die Brücke ist so eingestellt, daß die Gleichrichter wechselweise bei Überschreiten einer bestimmten Grenzspannung für Vorschieben und bei Unterschreiten einer zweiten bestimmten Grenzspannung für Rückwärtslauf gezündet werden. Um zu vermeiden, daß beide Gleichrichter gleichzeitig Strom führen, wird über die Relais 74, 75 bzw. 74, 76 der jeweils nicht eingeschaltete Gleichrichter 70 bzw. 71 so lange gesperrt, wie der andere Strom führt. Die Regelung der Geschwindigkeit erfolgt über die Widerstände 72 und 73 durch Anlegen einer veränderlichen Gegengleichspannung.

In den Ausführungsbeispielen ist lediglich die Verwendung von Gleichstrommotoren als Antriebsmotoren für den Vorschub vorgesehen, die im Ankerstromkreis durch gesteuerte Gleichrichter gespeist werden. Bei Verwendung von Drehstrommotoren als Antriebsmotoren läßt sich die Schaltung ohne weiteres anwenden, wenn dieselben durch in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung gesteuerte Umrichter oder Wechselrichter eine veränderliche Frequenz erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum selbsttätigen Abbrennschweißen mit Hilfe von gittergesteuerten Entladungsgefäßen,, dadurch gekennzeichnet, daß ein wiederholtes stoßweises Zusammenführen der Werkstücke und darauffolgendes Auseinanderreißen durch Andern der Gitterspannung von auf das Antriebsorgan wirkenden gittergesteuerten Entladungsgefäßen in Abhängigkeit von der zwischen den Werkstücken herrschenden Spannung vorgenommen wird.

2. Maschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerspannung des im Feld konstant erregten Antriebsmotors durch einen gesteuerten Gleichrichter geliefert wird.

3. Maschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedene Antriebsmotoren angeordnet sind, von denen einer ' mit einer entsprechend dem Abbrand konstanten Geschwindigkeit arbeitet, während der zweite Motor das wiederholte stoßweise Zusammenführen der Werkstücke und darauffolgende Auseinanderreißen in Abhängigkeit von den zwischen den Werkstücken herrschenden Spannungen vornimmt.

4. Maschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ^lo° zeichnet, daß zwei Stromrichter angeordnet sind, die abwechselnd in Tätigkeit treten.

5. Maschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch^, dadurch gekennzeichnet, daß Vor- und Rückwärtsgeschwindigkeit verschieden groß sind.

6. Maschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen der selbsttätigen Umschaltung von Vor- auf Rückwärtslauf und zur getrennten Geschwindigkeitsregelung die beiden Werkstücke in eine Wechselstrombrücke derart eingeschaltet sind, daß die Lichtbogenspannung den Parallelwiderstand der Brücke bildet.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen