DE748822C

DE748822C - Device for automatic welding with feed of a wire-shaped consumable electrode regulated by an electric tube control

Info

Publication number: DE748822C
Application number: DEG100966D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Ranke
Priority date: 1939-11-23
Filing date: 1939-11-23
Publication date: 1944-11-10

Description

Vorrichtung zum selbsttätigen Schweißen mit durch eine elektrische Röhrensteuerung geregeltem Vorschub einer drahtförmigen Abschmelzelektrode Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrithtung zum selbsttätigen elektrischen Schweißen, bei der in bekannter Weise eine drahtförmige Abschrnelzelektrode der Schweißstelle mit einer in Abhängigkeit vom Schweißstrom oder von der Schweißspannung durch eine elektrische Röhrensteuerung geregelten Geschwindigkeit zugeführt wird. Beim Schweißen mit solchen Vorrichtungen haben sich Schwierigkeiten insbesondere beim Beginn des Schweißens gezeigt, die darauf beruhen, daß die beabsichtigte Regelung der Vorschubgeschwindigkeit nicht richtig einsetzt, weil im Augenblick des Zündens des Lichtbogens Strom und Spannung starken Unstetigkeiten unterliegen. Diese Schwankungen_, haben ihre Ursache in den Stromdurchgangsverhältnissen an der Schweißstelle. Beim Zünden des Lichtbogens ist der Übergangswiderstand der Schweißstelle nicht konstant und vor allem erheblich größer als während des Schweißens, und infolgedessen wirkt auf die Steuerung des Elektrodenvorschubs praktisch die Leerlaufspannung des Stromerzeugers; die wesentlich über der Schweißspannung liegt. Diese Erscheinung tritt sowohl beim Schweißen mit offenem Lichtbogen auf als auch beim Schweißen mit durch eine hohe Schicht von Schweißpulver verdecktem Lichtbogen. Beim Schweißen mit offenem Lichtbogen ist dies der Fall, wenn z. B. mit Hilfe einer elektrischen Entladung gezündet "Wird. Bei dem Schweißverfahren mit verdecktem Lichtbogen wird die Zündung mit Hilfe einer sog. Zündpille vorgenommen, die aus Stahlwolle o. dgl. besteht und vor Einschaltung des Schweißstromes zwischen das Werkstück und die :",bschmelzelektrode gebracht wird. Beim Einschalten fließt der Strom ohne Lichtbogenbildung ztinächst über die Zündpille. Da hierbei der elektrische Widerstand trotz des geringen Abstandes der Elektrode vom Werkstück größer ist als während des nachfolgenden Schweißens, bei dem bei ausgebildetem Lichtbogen der Abstand größer ist, so fließt nur ein schwacher Strom im Schweillstromkreis. Infolgedessen besteht zwischen Schweißdraht und Werkstück beim Einschaltvorgang nahezu die Leerlaufspannung des Stromerzeugers, die das 2,5- bis 3,5fache der normalen Schweißspanneng betragen kann. Diese hohe Spannung bzw. der niedrige Strom bewirken, daß die selbsttätige Steuerung ohne Rücksicht auf den geringen Abstand des Schweißdrahtes vom Werkstück eine hohe Vorschubgeschwindigkeit einstellen will. Ehe der Lichtbogen " s ich entwickeln und der Schweißdraht abschmelzen kann, besteht die Gefahr, daß der Schweißdraht das Werkstrick berührt und unter Einwirkung des Kurzschlußstromes festschmort, so daß der Schweißvorgang nicht anlaufen kann.Device for automatic welding with by an electric Tube control regulated feed of a wire-shaped consumable electrode The invention refers to a device for automatic electric welding, at which, in a known manner, has a wire-shaped cut-off electrode of the welding point one depending on the welding current or on the welding voltage by an electrical one Tube control is fed regulated speed. When welding with such Devices have experienced difficulties particularly at the start of welding shown, which are based on the intended control of the feed rate does not start properly because at the moment the arc is ignited, current and Tension are subject to strong discontinuities. These fluctuations_ have their cause in the current passage conditions at the welding point. When the arc is ignited the transition resistance of the welding point is not constant and, above all, considerable larger than during welding, and as a result acts on the control of the Electrode advance practically the open circuit voltage of the generator; the essential is above the welding voltage. This phenomenon occurs both with welding open arc on as well as when welding with through a high layer of welding powder hidden arc. This is the case when welding with an open arc, if z. B. ignited with the help of an electrical discharge ". During the welding process with a concealed arc, ignition is carried out with the help of a so-called squib, which consists of steel wool or the like and before switching on the welding current between the workpiece and the: "melting electrode. When switching on the current initially flows through the squib without arcing. Since here the electrical resistance despite the small distance between the electrode and the workpiece is greater than during the subsequent welding, when the arc is formed the distance is greater, only a weak current flows in the welding circuit. As a result, there is between the welding wire and the workpiece during the switch-on process almost the open circuit voltage of the generator, which is 2.5 to 3.5 times the normal Welding span can be narrow. This high voltage or the low current cause that the automatic control regardless of the small distance between the welding wire wants to set a high feed rate of the workpiece. Marriage the arc If you develop and melt the welding wire, there is a risk that the welding wire touches the work rope and under the effect of the short-circuit current simmered so that the welding process cannot start.

Es gibt nun zwar elektrische Steuerungen, welche auf große Unterschiede der Spannung oder der Stromstärke besonders stark ansprechen, z. B. durch selbsttätige Umschaltung auf verschiedene, gittergesteuerte Regelstufen für den Elektrodenv orschubmotor. Grundsätzlich wirken alle diese Steuerungen in dem Sinne, daß bei hoher Spannung und niedrigem Strom an der Schweißstelle der Elektrodenvorschub beschleunigt wird, was bei brennendem Lichtbogen richtig ist, aber im vorliegenden Falle im falschen Sinne wirken würde. Aber auch bei sinngemäßer Abänderung solcher Steuerungen für den Schweißbeginn würden sie nicht brauchbar sein, da sie dann wiederum während des eigentlichen Schweißvorganges im falschen Sinne wirk "en würden.There are now electrical controls, which show great differences the voltage or the amperage respond particularly strongly, z. B. by automatic Switching to different, grid-controlled control levels for the electrode feed motor. Basically, all of these controls work in the sense that at high voltage and low current at the welding point, the electrode advance is accelerated, which is correct with a burning arc, but in the present case in the wrong Senses would work. But also with analogous changes to such controls for They would not be usable at the beginning of the sweat, as they would then turn again during the actual welding process would work in the wrong sense.

Es handelt sich also bei der Erfindung darum, bei wesentlich höherer Spannung an der Schweißstelle, als sie während des Schweißvorganges normalerweise auftritt, die den Elektrodenvorsch:ub beschleunigende Wirkung der selbsttätigen Steuerung so lange starb herabzusetzen, bis sich an der Schweiflstelle die richtigen Arbeitsbedingungen eingestellt haben. Darum soll die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißdrahtes nach oben auf etwa 2o % über die bei der Schweißeng notwendige größte Geschwindigkeit begrenzt werden. Bei einer solchen Begrenzeng ist die Zeitspanne vom Einschalten bis zum Schmelzbeginn des Schweißdrahtes ztt kurz, als daß der Schweißdraht zu weit vorgeschoben werden kann. Der Schweißvorgang kommt auf diese Weise störungsfrei in Gang.The aim of the invention is to reduce the electrode feed rate at a significantly higher voltage at the welding point than normally occurs during the welding process, until the correct working conditions have been established at the welding point . That is why the feed speed of the welding wire should be limited up to about 20 % above the maximum speed required for welding. With such a limitation, the time span from switching on to the start of melting of the welding wire is ztt short, so that the welding wire can be advanced too far. In this way, the welding process starts smoothly.

Erfindungsgemäß wird zur Begrenzung der Vorschebgeschwindigkeit der Abschnielzele ktrode in dem vom Schw eißstrorn oder von der Schweißspannung abhängigen Steuergitterkreis der Steuerröhre eine Glimmlampe angeordnet, welche an einer Teilspannung der ,Steuerspannung das ist die transformierte .und gleichgerichtete Schweißspannung, lieht. Es ist dabei vorteilhaft, die Glimmlampe über einen regelbaren Spannungsteiler an die Steuerspannung anzuschließen.According to the invention to limit the feed rate Cut-off electrode depending on the welding current or the welding voltage Control grid circuit of the control tube arranged a glow lamp, which at a partial voltage the, control voltage that is the transformed and rectified welding voltage, borrows. It is advantageous to use a controllable voltage divider for the glow lamp to be connected to the control voltage.

Bei zu hoher Steuerspannung bewirkt diese Glimmlampe durch Zündung einen Abfall der auf die Steuerröhre wirkenden, der Anodenspannung gegengeschalteten Steuerspannung und soini@ infolge Erhöhung des Gitterpotentials im negativen Sinne eine I-lernl>.setzung des den Motoranker speisenden .1n odenstroines,wodurch dessen Drelizahi vermindert wird. Die Entladung über die Glimmlampe und die Herabsetzung der Steuerspannung wirken so lange, bis nach Eiitstelien des Lichtbogens zwischen Schweißdraht und Werkstück die Spannung an der Schweißstelle und somit auch die Steuerspannung so weit abgesunken ist, daß die Glimmlampe erlischt. Der Schweißvorgang hat damit begonnen. Die Spannung, bei der die Gliminlanipe erlischt, muß etwas über der betriebsmäßigen Schweißspannung liegen, damit die Entladung in der Glimmlampe mit Sicherheit aufhört, wenn der Einschaltvorgang beendet ist. Die Zündspannung der Glimmlampe liegt dabei genügend hoch, so daß normale Spannungsschwankungen kein Ansprechen der Glimmlampe bewirken können. Da ferner die Begrenzung der Steuerspannung durch die Glimmlampe erst dann wirksam «-erden kann, wenn die wesentlich über der Brennspannuilg liegende Zündspannung der Glimmlampe: e1-reicht wird, kann die Vorschubgesch«-indigkeit während des Betriebsi-organges gi-ößelwerden als während des Einschaltvorganges, was erfindungsgemäß beabsichtigt ist. Die volle Wirksamkeit der selbsttätigen Steuerung während des Betriebsvorganges wird also nicht beeinträchtigt.If the control voltage is too high, this glow lamp causes ignition a drop in the anode voltage acting on the control tube Control voltage and soini @ due to an increase in the grid potential in a negative sense a learning setting of the 1n odenstroines feeding the motor armature, whereby its Drelizahi is diminished. The discharge via the glow lamp and the reduction the control voltage act so long until after Eitstelien the arc between Welding wire and workpiece, the voltage at the welding point and thus also the Control voltage has dropped so far that the glow lamp goes out. The welding process has started. The tension at which the Gliminlanipe goes out must be a little over the operational welding voltage, so that the discharge in the glow lamp will certainly stop when the power-on process is finished. The ignition voltage the glow lamp is high enough so that normal voltage fluctuations do not occur Can cause the glow lamp to respond. There is also the limitation of the control voltage through the glow lamp can only be effectively «-earthed when the significantly above the Burning voltage, ignition voltage of the glow lamp: if it is sufficient, the feed rate can are activated during the operating process than during the switch-on process, what is intended according to the invention. The full effectiveness of the automatic control during the operating process is therefore not impaired.

Nachstehend wird ein Beispiel der I@rtindung an Hand der Abbildung erläutert: Die Abschmelzelektrode i wird durch die vom Motor 2 angetriebenen F<ii-derrollei1 3 gegen das Werkstück d. vorgeschöben. Der zum Schweißen verwendete Wechselstrom, den ein nicht gezeichneter Stroherzeuger liefert, wird der Elektrode i durch die Kontaktbacken 5 und dem Werkstück, z. B. durch die Kupferschiene f, zugeführt. Die zum flegeln des Elektrodenvorschubes benutzte Schweißspannung, die von den Kontaktbacken 5 und dem Werkstück 4 abgegriffen werden kann, wird auf die Primärwicklung des Umspanners io übertragen. Die im Gleichrichter ii gleichgerichtete Sekundärspannung wird dem Spannungsteiler 12 zugeführt. Auf das Gitter der Elektronenröhre 2o wirkt als Vorspannung die vom Spannungsteiler 13 abgegriffene negative Spannung vermindert um die vom Spannungsteiler 12 abgegriffene und gegengeschaltete Steuerspannung. Der Spannungsteiler 13 ist an eine beliebige von der Schweißspannung unabhängige Gleichstromquelle genügend hoher Spannung, z. B. -an eine Anödenbatterie, angeschlossen.Below is an example of the connection based on the illustration explained: The consumable electrode i is driven by the motor 2 driven F <ii-derrollei1 3 against the workpiece d. advanced. The alternating current used for welding, which a not shown straw generator supplies, the electrode i through the Contact jaws 5 and the workpiece, e.g. B. fed through the copper bar f. the Welding voltage used to control the electrode feed, generated by the contact jaws 5 and the workpiece 4 can be tapped, is on the primary winding of the transformer io transferred. The secondary voltage rectified in the rectifier ii is dem Voltage divider 12 supplied. The grid of the electron tube 2o acts as a bias voltage the negative voltage tapped off by the voltage divider 13 reduced by that of the Voltage divider 12 tapped and counter-connected control voltage. The voltage divider 13 is sufficient to any direct current source independent of the welding voltage high voltage, e.g. B. -an an anode battery connected.

Der -Anodenstrom der Elektronenröhre 2o wird dem Anker 21 des Motors 2 zugeführt, dessen Feldwicklung 22 durch eine konstante Spannung erregt wird. o Die Wirkungsweise ist folgende: Steigt die dem Transformator io zugeführte Schweißspannung innerhalb normaler Grenzen, dann wächst auch die vom Spannungsteiler 12 abgegriffene positive Komponente der Gittervorspannung. Mit steigender Gittervorspannung steigt der Anodenstrom und damit auch der Ankerstrom 2 i und die Drehzahl des Motors 2, so daß die Abschmelzelektrode -der Schweißstelle bei steigender Schweißspannung, also bei größer werdendem Lichtbogen, schneller zugeführt und damit dem Steigen der Schweißspannung entgegengewirkt wird. Wenn die Schweißspannung sinkt, so spielt sich der Regelvorgang im entgegengesetzten Sinne ab. Durch Regelung der am Spannungsteiler 13 einstellbaren Gitterv orspannung und der am Spannungsteiler 12 abgegriffenen Gegenspannung kann der Anodenstrom und damit die Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode den jeweiligen Arbeitsbedingungen bei der Schweißung, wie Schweißdrahtdurchmesser und Stromdichte im Schweißdraht, angepaßt werden.The anode current of the electron tube 2o is the armature 21 of the motor 2, the field winding 22 of which is excited by a constant voltage. O The mode of operation is as follows: If the welding voltage supplied to the transformer increases within normal limits, then that tapped off by the voltage divider 12 also increases positive component of the grid bias. With increasing grid prestress, it increases the anode current and thus also the armature current 2 i and the speed of the motor 2, so that the consumable electrode of the welding point with increasing welding voltage, that is, as the arc becomes larger, it is fed more quickly and thus increases the welding voltage is counteracted. When the welding voltage drops, it plays the control process in the opposite sense. By regulating the on the voltage divider 13 adjustable grid bias voltage and the voltage tapped at the voltage divider 12 The counter voltage can be caused by the anode current and thus the advancing speed of the electrode the respective working conditions during welding, such as welding wire diameter and current density in the welding wire.

Wird dagegen die Schweißspannung ungewöhnlich hoch, wie dies in der eingangs dargestellten Weise beim Einschalten vorkommen kann, dann bewirkt der Spannungsanstieg über den Umspanner io, Gleichrichter i i und Spannungsteiler 12 eine Zündung der Entladungsröhre 30 (Glimmlampe). Während der Entladung fließt ein Teilstrom parallel zum Spannungsteiler 12 über die Glimmlampe 30 und den Widerstand 31. Dabei wird die Differenz zwischen der am Spannungsteiler abgegriffenen Spannung und der Brennspannung der Glimmlampe im Widerstand 31 vernichtet, und am Gitter liegt nur die Brennspannung der Glimmlampe, so daß das Potential des Gitters nicht über einen bestimmten Wert ansteigen kann. Infolgedessen wird der Anodenstrom und damit auch die Drehzahl des Motorankers 2i nach oben begrenzt. Nach Ablauf des Einschaltvorganges bildet sich an der Schweißstelle der Lichtbogen und gleichzeitig sinkt die Schweißspannung auf einen normalen Betriebswert. Dementsprechend sinkt auch die Klemmenspannung der Glimmlampe 13, so daß die Glimmentladung erlischt. Die selbsttätige Regelung des Vorschubmotors 2 für die Schweißelektroden arbeitet sodann unter normalen Arbeitsbedingungen weiter.If, on the other hand, the welding voltage is unusually high, as can occur when switching on in the manner shown at the beginning, the voltage rise across the transformer io, rectifier ii and voltage divider 12 causes the discharge tube 30 (glow lamp) to ignite. During the discharge, a partial current flows parallel to the voltage divider 12 via the glow lamp 30 and the resistor 31. The difference between the voltage tapped at the voltage divider and the burning voltage of the glow lamp is destroyed in the resistor 31, and only the burning voltage of the glow lamp is applied to the grid, see above that the potential of the grid cannot rise above a certain value. As a result, the anode current and thus also the speed of the motor armature 2i is limited upwards. After the switch-on process has ended, the arc forms at the welding point and at the same time the welding voltage drops to a normal operating value. The terminal voltage of the glow lamp 13 also falls accordingly, so that the glow discharge is extinguished. The automatic control of the feed motor 2 for the welding electrodes then continues to work under normal working conditions.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for automatic electrical welding, in which a wire-shaped consumable electrode is fed to the welding point at a speed regulated by an electrical tube control as a function of the welding current or the welding voltage, characterized in that in order to limit the advance speed of the electrode it is dependent on the welding current or the welding voltage Control grid circuit of the control tube a glow lamp is provided, which is connected to a partial voltage of the control voltage (transformed and rectified welding voltage). 2. device according to Änspruch i, characterized in that the glow lamp is connected to the control voltage by a controllable voltage divider. To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following publication was considered in the granting procedure: German patent specification ... ... No. 668 158.