DE708611C

DE708611C - Control device for feed units of arc welding machines

Info

Publication number: DE708611C
Application number: DES112274D
Authority: DE
Inventors: Georg Hofmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-12-24
Filing date: 1933-12-24
Publication date: 1941-07-25

Description

Regelvorrichtung für Vorschubwerke von Lichtbogenschweißmaschinen Bei automatischen Lichtbogenschweißmaschinen macht besonders bei höheren Schweißgeschwindigkeiten die Konstanthaltung der Lichtbogenverhältnisse große Schwierigkeiten. Meist arbeiten die automatischen Vorschubwerke zu träge, so daß die durch Ungleichmäßigkeiten des Werkstückes o. dgl. hervorgerufenen Lichtbogenstörungen nicht rechtzeitig ausgeglichen werden, sondern das Vorschubwerk mit einer gewissen, die Gleichmäßigkeit der Schweißnaht beeinträchtigenden Phasenverschiebung nachhinkt und deshalb manchmal sogar in anderer Richtung regelt, als es die .augenblicklichen Verhältnisse erfordern.Control device for feed units of arc welding machines With automatic arc welding machines makes especially at higher welding speeds keeping the arc conditions constant is a major problem. Mostly work the automatic feed mechanisms too sluggish, so that the unevenness of the Workpiece or the like caused arc disturbances not compensated in time be, but the feed mechanism with a certain, the uniformity of the weld impairing phase shift and therefore sometimes even in others Direction regulates when the current conditions require.

Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Mängel zu beseitigen oder doch wenigstens so abzuschwächen, daß praktisch Ungleichmäßigkeiten in der Schweißung vermieden werden. Während bisher das Vorschubwerk in der Hauptsache nur von Vorrichtungen gesteuert wurde, die bei Änderungen der Lichtbögenspannung bzw. des Lichtbogenstromes ansprechen, wird erfindungsgemäß statt oder neben diesen Steuerapparaten eine getrennt für sich auf das Vorschubwerk .einwirkende Vorrichtung zur Überwachung des Differentialquotienten dieser Größen nach der Zeit verwendet, die je nach dem Vorzeichen dieses Differentialquotienten das Vorschubwerk beschleunigt oder verzögert bzw. beschleunigt auf Vorwärts- oder Rückwärtslauf einsteuert.The invention aims to remedy these shortcomings or at least at least to weaken so that practically irregularities in the weld be avoided. While so far the feed mechanism mainly only from devices was controlled, the changes in the arc voltage or the arc current respond, one is separated according to the invention instead of or in addition to these control apparatuses for monitoring the differential quotient which acts on the feed mechanism these quantities used according to the time, depending on the sign of this differential quotient the feed mechanism accelerates or decelerates or accelerates to forward or Controls reverse rotation.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß zwar ähnliche Regelverfahren an sich bekannt sind, bei denen der Betriebsgröße, entsprechend deren Veränderung, eine Regelung vorgenommen werden soll, eine Größe überlagert wird, die sich proportional dem Differentialquotienten nach der Zeit der Betriebsgrößen ändert.In this context it should be mentioned that although similar control procedures are known per se, in which the size of the establishment, according to its change, a regulation is to be made, a size is superimposed, which is proportional the differential quotient changes according to the time of the operating variables.

Die Anwendung dieses Regelverfahrens auf Regelvorrichtungen für Vorschubwerke von Lichtbogenschweißmaschinen bietet den erheblichen Vorteil, daß der Lichtbogen viel kürzer gehalten werden kann als bei der Anwendung der bisher üblichen Lichtbogenregeleinrichtungen, bei denen die Regelung erst dann einsetzt, wenn die zu überwachende Betriebsgröße bereits eine beträchtliche Änderung erfahren hat. ' Die Möglichkeit, eine Schweißnaht mit Hilfe eines kürzeren Lichtbogens zu schließen, bringt wieder den weiteren Vorteil, daß die Naht viel sauberer und zäher ausfällt, weil bei einem kurzen Lichtbogen das übergebende Material nur kurzzeitig mit der Außenluft in Berührung kommt.The application of this control method to control devices for feed units of arc welding machines has the significant advantage that the arc can be kept much shorter than when using the previously common arc control devices, where the control only starts when the operating variable to be monitored has already undergone a significant change. 'The possibility of a weld Closing with the help of a shorter arc has the further advantage of that the seam is much cleaner and tougher, because with a short one Arc only briefly touches the transferred material with the outside air comes.

Bei Gleichstrombetrieb werden die den Differentialquotienten des Stromes bzw. der Spannung nach der Zeit überwachenden 'Vorrichtungen beispielsweise über einen Transformator oder Kondensator an die Lichtbogenspannung angeschlossen. In den Stromkreis solcher Überwachungsvorrichtungen können entweder Relais eingeschaltet werden, die Motoren, Kupplungen oder weitere Relais des Vorschubwerks steuern. Statt dessen können jedoch auch dein Differentialquotienten der Lichtbogenspannung bzw. des Lichtbogenstromes nach der Zeit entsprechende Ströme unmittelbar einem vorzugsweise zusätzlich das Vorschubwerk antreibenden Motor zugeführt werden. Der Motor läuft dann je nach dein Vorzeichen der Änderung in dein einen oder anderen Sinne um.With direct current operation, these are the differential quotients of the current or the voltage according to the time monitoring devices, for example a transformer or capacitor connected to the arc voltage. In the circuit of such monitoring devices can either be switched on relays that control the motors, clutches or other relays of the feed mechanism. Instead of However, this can also be the differential quotient of the arc voltage or of the arc current according to the time corresponding currents directly to a preferably the motor driving the feed mechanism can also be supplied. The engine is running then depending on your sign of the change in one sense or another.

Die günstigsten Verhältnisse wird man meistens dann erhalten, wenn man die Vorschubgeschwindigkeit aus zwei oder mehreren Komponenten zusammensetzt, aus einer ersten Komponente, die dem Differentialquotienten der Lichtbogenspannung bzw. des Lichtbogenstromes nach der Zeit entspricht, aus einer zweiten Komponente, die sich aus den Ab-«-eichungen der Lichtbogen'spannung bzw. des Lichtbogenstromes von einem vorzugsweise einstellbaren Sollwert ergibt, und gegebenenfalls noch aus einer dritten Grundkomponente, die gleich der mittleren Vorschubgeschwindigkeit ist. Die einzelnen Komponenten lassen sich leicht durch entsprechende Wahl der Übersetzungen, nach Größe und Phase regelbare Widerstände und andere Mittel so gegeneinander abstimmen, daß Störungen durch Ungleichinäßigkeiten des Werkstückes o. dgl. fast augenblicklich ausgeglichen werden. Die einzelnen Komponenten können durch Differentialgetriebe, Summenschaltungen, Leonardschaltungen und sonstige für kombinierte Fernsteuerungen geeignete Mittel zu einer resultierenden Geschwindigkeit zusammengesetzt werden. Insbesondere kann durch Erhöhung des Einflusses der Komponente, die dein Differentialquotienten der Lichtbogenspannung bzw. des Lichtbogenstromes nach der Zeit entspricht, die Anpassung der Vorschubbewegung an die augenblicklichen Lichtbogenverhältnisse wesentlich beschleunigt werden.The most favorable conditions will usually be obtained when the feed rate is composed of two or more components, from a first component, which is the differential quotient of the arc voltage or the arc current over time, from a second component, which result from the calibration of the arc voltage or the arc current results from a preferably adjustable setpoint value, and possibly also from a third basic component, which is equal to the mean feed rate is. The individual components can be easily identified by selecting the appropriate gear ratios, Coordinate resistances and other means that can be regulated according to size and phase, that disturbances due to irregularities of the workpiece or the like. Almost instantly be balanced. The individual components can be driven by differential gears, Summation circuits, Leonard circuits and others for combined remote controls appropriate means can be put together to a resultant speed. In particular, by increasing the influence of the component that is your differential quotient corresponds to the arc voltage or the arc current after the time that Adaptation of the feed movement to the current arc conditions is essential be accelerated.

In der Zeichnung ist ein Schema zur Erläuterung der Erfindung dargestellt. Parallel z11111 Lichtbogen zwischen dem Werkstück i (Abb. i) und der durch die Rolle :2 vorgeschobenen Elektrode 3 ist der Transformator .I und das Relais 5 geschaltet. An die Sekundärseite des Transformators ist die Wicklung 6 des Motors 7 angeschlossen, der Über den "feil 8 eines Differentialgetriebes 9 das Vorschubwerk 2 je nach dem Vorzeichen des Differentialquotienten der Lichtbogenspannung nach der Zeit in dem einen oder anderen Sinne antreibt. Auf das Vorschubwerk wirkt . ferner über den Differentialgetriebeteil Io ein Motor i i ein, der von dem Relais 5 gesteuert wird, und zwar derart, daß die Elektrode 3 vorgeschoben wird, wenn die Lichtbogenspannung einen bestimmten Höchstwert übersteigt, und zurückgezogen wird, wenn die Lichtbogenspannung zu klein ist. " Praktisch wird man die Schweißmaschine so durchbilden, daß der Motor i i stets mit einer gewissen Geschwindigkeit die Elektrode 3 entsprechend dem Abbrand vorschiebt und das Relais 5 je nach den Verhältnissen den Motor beschleunigt oder verzögert bzw. bei zu geringen Bogenlängen auf Rückwärtslauf schaltet. Eine derartige Durchbildung der Vorschubwerke ist an sich bekannt und soll deshalb im einzelnen nicht näher erläutert werden.The drawing shows a scheme to explain the invention. Parallel z11111 arc between the workpiece i (Fig. I) and the one through the roller : 2 advanced electrode 3, the transformer .I and the relay 5 is switched. The winding 6 of the motor 7 is connected to the secondary side of the transformer, the over the "feil 8 of a differential gear 9 the feed mechanism 2 depending on the Sign of the differential quotient of the arc voltage with respect to the time in the drives one sense or another. Acts on the feed mechanism. also about the Differential gear part Io a motor i i, which is controlled by the relay 5, in such a way that the electrode 3 is advanced when the arc voltage exceeds a certain maximum value, and is withdrawn when the arc voltage is too small. "In practice, the welding machine will be trained so that the motor i i always the electrode 3 at a certain speed according to the burn-up advances and the relay 5 accelerates the engine or depending on the conditions delayed or switches to reverse if the arc lengths are too short. Such a one Formation of the feed mechanisms is known per se and should therefore be detailed not be explained in more detail.

Die Wirkungsweise der Erfindung soll an Hand der Abb. 2 näher erläutert werden. Hier ist in Abhängigkeit von der Zeit in der Kurve 12 die Lichtbogenspannung E und in der Kurve 13, der zu 12 gehörenden Differentialkurve, die Änderung dieser Spannung nach der Zeit aufgetragen. Durch die Linien 1:I, 15, die der Übersichtlichkeit halber weiter auseinandergerückt sind, als den tatsächlichen Verhältnissen entspricht, sind die Grenzwerte der Lichtbogenspannung angedeutet, bei denen (las Relais 5 in dem einen oder anderen Sinne anspricht. Beide Grenzen können natürlich auch zusammenfallen, falls das Relais 5 keine ausgesprochene Mittelstellung hat.The mode of operation of the invention will be explained in more detail with reference to FIG will. Here is the arc voltage as a function of time in curve 12 E and in curve 13, the differential curve belonging to 12, the change in this Voltage plotted against time. By lines 1: I, 15, those for clarity are moved further apart than corresponds to the actual circumstances, the limit values of the arc voltage are indicated at which (read relay 5 in appeals to one sense or the other. Both limits can of course also coincide, if the relay 5 has no pronounced middle position.

Im Ausführungsbeispiel sinkt, ausgehend vom Punkt i6, der der richtigen Lichtbogenspannung entspricht, die Spannung zunächst bis zum Punkt 17 auf der Grenze 15 ab. Diese Änderung der Spannung ruft in dem Transformator ,4 einen Strom hervor, der durch die Ordinatenwerte 133 der Kurve 13 dargestellt ist. Der von diesem Strom durchflossene Motor 7 beginnt zu laufen, und zwar im Sinne einer Rückwärtsbewegung der Elektrode 3. Dadurch wird zunächst ein weiteres Sinken der Bogenspannung vermieden, Punkt 17, und der Strom in der Wicklung6 des Motors 7 geht wieder auf Null zurück. Infolge der Trägheit des Motors 7 und des Vorschubwerks wird jedoch der Motor trotz Verschwindens dieses Stromes noch weiter laufen, die Elektrode 3 noch weiter vom Werkstück i entfernen und dadurch eine Erhöliung der Lichtbogenspannung bewirken. Die Spannung gelangt dann bei dem Punkt ig wieder auf den Ausgangswert, Punkt 16, zurück oder wird vielleicht über diesen Wert ansteigen.- Der Spannungsanstieg bewirkt einen umgekehrten .Strom, Ordinatenwerte 13q., in der Wicklung 6 und veranlaßt den Motor 7, die Elektrode 3 dem Werkstück zu nähern usw. Der Motor 7 steuert also bei richtiger Abstimmung der Trägheit und bei richtiger Phasenlage der Kurve 13 die Elektrode 3 dauernd auf den- gewünschten Abstand ein. Die Phasenlage der Kurve 13 kann durch geeignete Widerstandskombinationen, Kunstschaltungen usw. leicht auf den günstigsten Wert eingestellt werden. Falls bei stärkeren Störungen, z. B. beim Punkt I9 (Abb. a), die Lichtbogenspannung die Grenze 15 unterschreiten sollte, wird der Vorschubmotor 7 durch das Relais 5 und den Motor II in seiner Reguliertätigkeit unterstützt. Abgesehen davon kann aber der Elektrode außerdem noch dauernd eine gewisse Grundbewegung, die dem Abbrand entspricht, erteilt sein. Die Anordnung arbeitet also so, daß kleinere Abweichungen der Lichtbogenspannung jeweils sofort von dem Motor 7 ausgeglichen werden, größere Abweichungen von dem Motor i i. Sie wirkt ferner so, daß rasche Änderungen der Lichtbogenspannung sofort von dem Motor 7, langsame Änderungen von dem Motor i i berücksichtigt werden.In the exemplary embodiment, starting from point i6, that of the correct one decreases Arc voltage, the voltage initially up to point 17 on the limit 15 from. This change in voltage produces a current in the transformer 4, which is represented by the ordinate values 133 of the curve 13. The one from this stream The motor 7 through which it flows begins to run, specifically in the sense of a backward movement of electrode 3. This initially prevents the arc voltage from falling further, Point 17, and the current in the winding 6 of the motor 7 goes back to zero. Due to the inertia of the motor 7 and the feed mechanism, however, the motor is despite If this current disappears, run the electrode 3 even further away Remove workpiece i, thereby increasing the arc voltage. The voltage then returns to the initial value at point ig, point 16, back or maybe will be above this value rise .-- The rise in voltage causes a reverse .Current, ordinate values 13q., in the winding 6 and causes the motor 7, the electrode 3 to approach the workpiece, etc. The motor 7 thus controls with correct coordination of the inertia and correct phase position of curve 13 the electrode 3 continuously to the desired distance. The phase position of the curve 13 can easily be increased by suitable combinations of resistors, artificial circuits, etc. the most favorable value can be set. If with stronger disturbances, z. B. at Point I9 (Fig. A), the arc voltage should fall below the limit 15, becomes the feed motor 7 through the relay 5 and the motor II in its regulating activity supports. Apart from this, however, the electrode can also permanently have a certain basic movement, which corresponds to the burn, must be granted. The arrangement works so that smaller deviations in the arc voltage immediately from the Motor 7 are compensated, larger deviations from the motor i i. It also works so that rapid changes in the arc voltage immediately from the motor 7, slow Changes from the engine i i are taken into account.

Sollte die Energie des Transformators q. nicht zum Antrieb des Motors 7 ausreichen, so kann zwischen beiden Teilen ein Verstärker, z. B. eine Röhre oder ein gittergesteuerter Gleichrichter, eingeschaltet werden. Wie die Abb. a zeigt, arbeitet eine den Differentialquotienten der Lichtbogenspannung nach der Zeit überwachencde Einrichtung rasch und empfindlich, da sich schon bei ganz kleinen Änderungen positive oder negative Steuerströme ergeben und nur bei unveränderlicher Spannung der Steuerstrom verschwindet.Should the energy of the transformer q. not to drive the motor 7 suffice, an amplifier, e.g. B. a tube or a grid controlled rectifier, can be switched on. As Fig. A shows, works to monitor the differential quotient of the arc voltage over time Set up quickly and sensitively, as even very small changes are positive or negative control currents and the control current only when the voltage is unchanged disappears.

Bei Wechselstromschweißmaschinen wird dem Transformator q. ein Gleichrichter mit einer Glättungsdrossel o. dgl., vorgeschaltet.In AC welding machines, the transformer q. a rectifier with a smoothing throttle or the like., connected upstream.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control device for feed units of arc welding machines, characterized in that the control device for the feed mechanism instead of or in addition to a device for monitoring the arc voltage or the arc current another device for monitoring that acts separately on the feed mechanism of the differential quotient of these quantities over time, which depends on the The sign of this differential quotient accelerates or decelerates the feed mechanism or accelerates to drive forward or reverse. z. Device according to Claim i, characterized in that the monitoring device for the differential quotient the arc voltage or the arc current according to the time with direct current operation connected to the arc voltage or the arc current via a transformer is. 3. Apparatus according to claim i, characterized in that the monitoring member connected in series with a capacitor to the arc voltage. .. Contraption according to claim i, characterized in that in the circuit of the monitoring device, preferably adjustable, resistances, self-induction, capacities or other means are switched on for size and phase adjustment. 5. Apparatus according to claim i to q., characterized in that a preferably additionally the feed mechanism driving motor or a winding part of this motor via a transformer, Capacitor or the like with the differential quotient of the welding voltage or the Welding current is fed according to the time corresponding currents. 6. Device according to claim i to 5, characterized in that the feed mechanism by summing gear; Summation circuits, magnetic clutches, Leonard drives or the like. One speed issued, which is composed of several components, from one of the changes the differential quotient of the arc voltage or the arc current the component corresponding to the time, from a component representing the deviations the arc voltage or the arc current of a preferably adjustable The setpoint corresponds to, and possibly from a corresponding to the mean feed Basic component. 7. Apparatus according to claim i to 6, characterized in that in AC welding machines in the circuit of the differential quotient the voltage or the current according to the time monitoring device a rectifier is switched on.