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Antriebsvorrichtung für elektrische Abbrennschweißmaschinen mit einem
Gleichstrommotor für den Antrieb des Schweißschlittens Die Erfindung betrifft eine
Antriebsvorrichtung für elektrische Abbrennschweißmaschinen. Bei derartigen Maschinen
werderi drei Arbeitsvorgänge unterschieden. Zunächst werden die zu verschweißenden
Teile zum Zwecke der Vorwärmung abwechselnd gegeneinander und voneinander weg bewegt.
Dann erfolgt das Abbrennen, bei dem die Teile langsam gegeneinander vorgeschoben
und die hervorstehenden Teilchen geschmolzen und unter lebhaftem Funkensprühen aus
der Stoßfläche herausgeschleudert werden. Wenn dann die zu vereinigenden Oberflächen
genügend erwärmt und abgebrannt und nach einer Meßlehre die Teile derart verkürzt
sind, daß die gewünschte Gesamtlänge der Schweißstelle erreicht ist, erfolgt die
Stauchung, bei der die Teile unter erhöhtem Druck gegeneinandergedrückt und endgültig
miteinander verschweißt werden.
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Soweit selbsttätig arbeitende Maschinen in Frage kommen, ist bisher
der Vorwärme- und Abbrennvorgang mittels durch die Schweißspannung geschalteter
Relais gesteuert worden, wobei dann selbsttätig an der Meßlehre weitere Kontakte
geschlossen wurden, die den Stauchvorgang bewirkten.
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Gemäß dem Hauptpatent ist vorgeschlagen worden, für Abbrennschweißmaschinen
eine Einrichtung zu wählen, die für den Vorschub der Elektroden in Lichtbogenschweißmaschinen
angewandt wird. Es werden dabei ein
Vorschub- und ein Rückzugmotor
verwendet, die ein Differentialgetriebe beeinflussen, das den Vorschub oder Rückzug
des Schweißschlittens bewirkt. Der Vorschubmotor ist über einen Transformator und
einen Gleichrichter an die Schweißspannung gelegt. Auch hierbei ist für den Stauchvorgang
eine Umschaltung erforderlich, die von einer Meßlehre selbsttätig ausgeführt werden
kann. Bei einer solchen Anlage ergibt sich eine Schwierigkeit dadurch, daß `nährend
des Vorwärmevorgangs beim Zusammenstoßen die Schweißspannung, auch wenn die Werkstückteile
sich berühren, nicht auf \u11 abfällt, sondern etwa in Höhe der halben Leerlaufspannung
bestehen bleibt. Es ist also ohne besondere Vorkehrungen der Vorschubmotor bestrebt,
den Schweißschlitten, trotzdem die Teile sich bereits berühren, noch weiter gegeneinanderzutreiben,
obgleich in diesem Augenblick bereits der Rückzugmotor allein in Tätigkeit treten
müßte. Auch ist dabei zu berücksichtigen, daß die Schweißspannung während des Abbrennens
zwar niedriger als die Leerlaufspannung, aber höher als die Kurzschlußspannung beim
Vorwärmen ist. Beim Abbrennen muß aber eine verlangsamte Vorwärtsbewegung des Schweißschlittens
ausgeführt werden.
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Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt,
daß in den Ankerstrornkreis des Gleichstromvorschubmotors ein eine Gegenspannung
liefernde, zweckmäßig unabhängig angetriebener Stromerzeuger eingeschaltet ist,
dessen Spannung so bemessen ist, daß die Kurzschlußspannung beim Vorwärmen ausgeglichen
wird. Wenn nur ein einziger Motor für den Vorschub und den Rückzug vorgesehen ist,
muß die Gegenspannung höher bemessen sein als die Kurzschlußspannung, so daß der
Motor auf Rücklauf gesteuert wird. Wenn aber außer dem Vorschubmotor ein besonderer
Rückzugmotor vorgesehen ist, die beide zusammen über ein Differentialgetriebe den
Schweißschlitten antreiben, ist die Gegenspannung so zu bemessen, daß beim Kurzschluß
der Vorschubmotor zur Ruhe kommt und der meist dauernd angetriebene Rückzugmotor
allein oder vornehmlich zur Wirkung kommt. Beim Abbrennen veranlaßt die etwas erhöhte
Spannung eine langsame Vorwärtsbewegung.
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In den Zeichnungen sind mehrere Aüsfiillrungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung dargestellt. _ Die Schweißmaschine enthält eine feste Einspannvorrichtung
i für den einen zu verschweißenden Teil 2 und einen Schweißschlitten 3, auf dem
der zweite Werkstücktei1 q. fest angeordnet wird. Der Schweißschlitten wird mittels
eines Spindeltriebes 5 von dem Planetenrad 6 eines Differentialgetriebes bewegt,
dessen Sonnenräder 7, über je einen Schneckentrieb g mit einem Vorschubmotor Io
und einem Rückzugmotor i i gekuppelt sind. Der Rückzugmotor liegt an einer Gleichspannung
Iz derart, daß er dauernd in einer Richtung umläuft. Der Anker des Vorschubmotors
ist an einen Gleichrichter i-. angeschlossen, der über einen Transformator 15 an
die beiden Spannvorrichtungen i und 3 für das Schweißgut angeschlossen ist, so daß
er von der Schweißspannung gespeist wird. Der Schweißtransformator 16 ist an ein
Wechselstromnetz 17 angeschlossen. In dem Stromkreis des Vorschubmotors Io ist ein
Gegenspannungserzeuger 18 eingeschaltet, der von einem (beispielsweise an das Wechselstromnetz
17 angeschlossenen) Motor i9 dauernd angetrieben wird.
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Der Vorschubmotor wird finit einer Spannung betrieben, die der in
dem Transformator 15 erzeugten und in dem Gleichrichter 14 umgewandelten Schweißspannung,
vermindert um die Gegenspannung des Stromerzeugers 18, entspricht. Die Gegenspannung
des Stromerzeugers 18 wird unter der Annahme, daß die Kurzschlußspannung an den
Schweißstücken etwa der halben Leerlaufspannung entspricht, gleich diesem Betrag
gewählt, während der Rückzugmotor mit einer wesentlich geringeren Spannung betrieben
wird. Der. Arbeitsvorgang ist dann der folgende: Beim Vorwärmen wird der Schweißschlitten
rasch vorwärts bewegt. Die wirksame Spannung an dem Vorschubmotor entspricht dabei
etwa der halben Spannung an dem Gleichrichter 14 im Kurzschlußzustand der Vorwärmung.
Wenn die später zu verschweißenden Teile 2 und d. einander berühren, fällt die Schweißspannung
etwa auf den halben Wert herab, und infolge der Wirkung des Gegenspannungserzeugers
wird die Spannung am Vorschubmotor Null, so daß der Rückzugmotor mit einer verhältnismäßig
geringen Geschwindigkeit die Teile z und 4 wieder auseinanderzieht, bis die Leerlaufspannung
hergestellt ist. Dieser Vorwärmevorgang wiederholt sich mehrere :Tale, bis die Stirnflächen
der Teile 2 und .I entsprechend stark erwärmt sind. Die Schweißspannung erhöht sich
dann etwa um clie Hälfte des Kurzschlußbetrages, so daß die Gegenspannung sie nicht
mehr aufzuheben vermag. Der Vorschubmotor schiebt deshalb den Schweißschlitten mit
geringerer Geschwindigkeit vor, und es findet das Abbrennen statt, durch das dauernd
Teile der einander gegenüberstehenden und sich teilweise berührenden Flächen abgeschleudert
i werden und die Abbrennspannung aufrechterhalten wird. Sobald ein gewisses 'Maß
des
Abbrennens erreicht ist, erfolgt an einer nicht dargestellten
Meßlehre selbsttätig eine Umschaltung, wodurch der Vorschubmotor auf Stauchen umgeschaltet
oder ein besonderer Stauchinotor eingeschaltet wird.
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In Fig.2 ist eine Schweißeinrichtung gezeigt, die einegenauere Regelungdes
Schweißvorganges ermöglicht, wie sie namentlich für etwas größere Schweißquerschnitte
erforderlich ist.
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An den Transformator 16 sind die zu verschweißenden Teile 2 und q.
wie vorher angeschlossen. Der Transformator 15 speist den Gleichrichter. Id.. An
diesen ist über eine Beruhigungsdrossel 2o ein Spannungsteiler 21 angeschlossen,
mit dessen einem Ende die eine Klemme des Gegenspannungserzeugers 18 verbunden ist.
An eine bewegliche Anzapfung 22 des Spannungsteilers sind die andere Klemme des
Gegenspannungserzeugers und der Anker des Vorschubmotors Io angeschlossen, wobei
zu diesem ein veränderlicher Bremswiderstand 23 parallel geschaltet ist. Die Anzapfung
22 am Spannungsteiler 21 ist an dem Schweißschlitten 3 derart befestigt, daß bei
dessen Vorwärtsbewegung ein immer größerer Teil des Widerstandes 2i in den Kreis
des Gegenspannungserzeugers eingeschaltet wird. Der Schlitten wird mittels des Spindeltriebes
5 bewegt. Dessen Antriebszahnrad 2,4 kann über eine Kupplung 25 von einem Stauchmotor
26 oder über eine zweite Kupplung 27 und einen Schneckentrieb 28 von dem Differentialtriebwerk
3o angetrieben werden, auf das in der bei Fig. i beschriebenen Weise der Vorschubmotor
Io und der Rückzugmotor i i wirken. Die Erregungen 31, 32 dieser beiden Motoren
sind an den von einem Motor i9 dauernd angetriebenen Gegenspannungserzeuger 18 angeschlossen,
ebenso wie auch der Rückzugmotor II. Diesem parallel geschaltet ist ein zur Spannungsregelung
einstellbarer Widerstand 33.
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Die Antriebsspannung für den Vorschubmotor ist gleich dem Spannungsabfall,
der an dem rechts der Anzapfungsstelle 22 liegenden Teil des Spannungsteilers 21
vorhanden ist. Ihm entgegen wirkt die Gegenspannung der 'Maschine 18. In dem Maß,wie
der Schweißschlitten 3 sich vorwärts bewegt, wird die Anzapfung 22 nach links verschoben
und der auf den Vorschubmotor Io wirkende Teil der Schweißspannung vergrößert. Auf
diese Weise wird sowohl beim Vorwärmen als auch beim Abbrennen der Abfall der Schweißspannung
beim Annähern der zu verschweißenden Teile etwas ausgeglichen, so daß beim Vorwärmen
die Rückzugbewegung des Schweißschlittens zunächst etwas verzögert und beim Abbrennen
der Vorschub unterstützt werden, auch wenn infolge stärkerer Berührung der Schweißflächen
die Schweißspannung- etwas stärker absinkt. Der Widerstand 23 wirkt als Bremswiderstand,
so daß der Motor Io augenblicklich zum Stillstand kommt, wenn die ihm aufgedrückte
Spannung auf Null zurückgeht.
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Der Gegenspannungserzeuger 18 ist in dem den Vorschub enthaltenden
Kreis über die Kontakte 34 eines Schaltschützes 35, das von der nicht dargestellten
Meßlehre selbstätig gesteuert wird, an die von ihre zu speisenden Kreise angeschlossen.
Dementsprechend wird, nachdem der nötige Abbrand der zu verschweißenden Teile :2
und d. erreicht ist, das Schütz 35 erregt und der Gegenspannungserzeuger nebst sämtlichen
von ihm gespeisten Teilen abgeschaltet, so daß die Bewegung des Schweißschlittens
durch die Motoren Io und i i aufhört. Gleichzeitig wird ein zweites Schütz 36 erregt,
das den Stauchmotor 26. an Spannung legt und damit den Stauchvorgang ausführen läßt.
Gleichzeitig werden die Kupplungen 2d., 25 gesteuert.
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Fig.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich von demjenigen
nach Fig.2 dadurch unterscheidet, daß auf der Welle des den Gegenspannungserzeuger
antreibenden Motors i9 noch ein Leonardstromerzeuger 38 angeordnet ist, an den der
Vorschubmotor Io angeschlossen ist. E s wird dann durch die an dem Gleichrichter
I4 abgenommene Spannung über Spannungsteiler 21 und den einstellbaren Widerstand
23 nur die Erregung 37 der Leonardmaschine gesteuert. Die Regelung des Vorschubmotors
Io kann auf diese Weise feiner und in weiteren Grenzen ausgeführt werden als bei
der Anordnung nach Fig. 2.