DE763106C - Regeleinrichtung an elektrischen Lichtbogenschweissanlagen, bei denen die Bewegungen der Elektrode in Abhaengigkeit von der Spannung zwischen der zu regelnden Elektrode und dem Werkstueck selbsttaetig gesteuert werden - Google Patents

Regeleinrichtung an elektrischen Lichtbogenschweissanlagen, bei denen die Bewegungen der Elektrode in Abhaengigkeit von der Spannung zwischen der zu regelnden Elektrode und dem Werkstueck selbsttaetig gesteuert werden

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DE763106C
DE763106C DEA76485D DEA0076485D DE763106C DE 763106 C DE763106 C DE 763106C DE A76485 D DEA76485 D DE A76485D DE A0076485 D DEA0076485 D DE A0076485D DE 763106 C DE763106 C DE 763106C
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/073Stabilising the arc
    • B23K9/0731Stabilising of the arc tension

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Description

  • Regeleinrichtung an elektrischen Lichtbogenschweißanlagen, bei denen die Bewegungen der Elektrode in Abhängigkeit von der Spannung zwischen der zu regelnden Elektrode und dem Werkstück selbsttätig gesteuert werden Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für elektrischeLichtbogenschweißanlagen, bei denen die Bewegungen der Elektrode bzw. Elektroden in Abhängigkeit von der Spannung zwischen der zu regelnden Elektrode und dem Werkstück selbsttätig gesteuert werden.
  • Für einen gleichmäßigen Schweißvorgang müssen die Länge sowie die Spannung des Lichtbogens möglichst konstant gehalten werden. Zu diesem Zweck arbeiten die bekannten elektrischenLichtbogenschweißanlagen derart, daß die Bewegung ihrer Elektrode bzw. ihrer Elektroden in Abhängigkeit von den elektrischen Verhältnimen des Lichtbogens gesteuert wird. Die zum Steuern dienenden Regeleinrichtungen, die entweder in direkter oder indirekter Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung arbeiten, beeinflussen den Elektrodenvorschubmotor. Die bekannten Regeleinrichtungen schalten häufig; sie befinden sich oft in ständiger i ätigheit.
  • Die Erfindung bezweckt nun ein Verringern der Anzahl der Umschaltungen von Vorschieben auf Zurückziehen der Elektrode. Nach der .Erfindung wird nun eine geringe Schalttätigkeit der Regeleinrichtung dadurch erreicht, daß die Elektrode impulsartig vorgeschoben. dagegen fortlaufend zurückgezogen wird. In vorteilhafter Weise ist dabei ein Umschalter vorgesehen, durch den der Regelmotor für di-- Elektrode auf Vor- oder Rück-«-ärtslauf geschaltet wird. Nach der Erfindung kann weiterhin vorteilhaft die schrittweise Beicegung der Elektrode durch einen periodisch unterbrechenden Schalter im Motorstromkreis erzeugt werden. Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden beschrieben.
  • In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
  • Die Elei#:trcden i und 2 sind durch Leiter 3 und .M mit einem nicht dargestellten Wechselstromnetz verbunden. Die Elektroden sind in den Haltern 5 und 6 derart geführt, daß die Elektrodenspitzen untereinander und gegenüber dem Werkstück 7 die zur Bildung eines Lichtbogens notwendige Entfernung haben. Der Halter 6 ist fest, während der Halter 5 beweglich ist und auf der einen Seite mit einem Winkelliebel8 in Verbindung steht. Durch den Taster cl kann der Hebel 8 um eine Achse io gedreht werden. Durch den Anschlag i i wird der Helüel 8 derart gehalten, daß die Halter ,5 und 6 zueinander die entsprechende Lage erhalten. Durch Drücken des Tasters 9 kann der Hebcl e um die Achse io so weit geschwenkt "cerden, daß die Elektroden i und 2 in Berührun-- kommen. Beim Loslassen des Heber 8 kehrt dieser in die in der Zeichnung veranschaulichte Lage zurück, wobei der Lichtbogen zwischen beiden Elektroden ge-. zündet wird.
  • jede der Elelztrod°n i und : wird durch den Regelvorgang auf das Werkstück zu bewegt bzw. vom Werkstück «-leder entfernt, und zwar mit Hilfe eines in seiner Drehrichtung umkehrbaren Regelmotors 12, der über ein Übersetzungsgetriebe 13 auf die Vorschubrollen 1q. der Elektroden «-irkt. Da. die Schaltungen der den Elektrodencorschub bewirkenden Regelmotoren 12 untereinander gleich ausgeführt sind, ist zur Vereinfachung der Zeichnung nur die Regeleinrichtung eines Motors dargestellt.
  • Der Anker iS des Motors 12 wird inl Sinne einet- Vor schubbewegung der Elektrode i durch den Umschalter i 5 und durch den periodisch unterbrechenden Schalter 16 an das letz i7 gelegt. Dagegen wird der Motor 12 im Sinne einer Zurückziehung der Elektrode i fortlaufend bewegt, da er alsdann nur über den Schalter 15 umgepolt am letz 17 liegt. Während des Zurückziehens der Elektrode hat also der periodisch unterbrechende Schalter 16 auf den 'Motor 12 keinen Einfluß.
  • Das dauernde Ein- und Ausschalten des Ankerstromkreises des -Motors 12 während des Vorschiebens der Elektrode wird dadurch erreicht, daß der Anker iS mit dem letz 17 durch folgenden Stromkreis verbunden wird: Klemme des Netzes 17, Leiter i9. Kontakte 20 des Umschalters 15, Leiter 21. Kontakte 22 des periodisch unterbrechenden Schalters 16, Leiter 23 und 2.4, Kontakte 2.5 des Umschalters 15, Leiter 26 und Klemme des Netzes 17. Der Motor 12 wird dagegen fortlaufend im Sinne einer Zurückziehbewegung der Elektrode i bewegt, wenn sein Anker iS mit dem Netz 17 durch folgenden Stromkreis verbunden ist: Klemme des Netzes i7. Leiter i g. Kontakte 27 des Umschalters 15, Leiter 24, 23 und 28, Kontakte 2g des Umschalters i_3. Leiter 26 und Klemme des Netze: 17. Das Feld 3o des Motors 12 ist dabei dauernd mit dem Netz 17 verbunden und demzufolge ständig erregt.
  • Die Kontakte 22 des periodisch unterbrechenden Schalters 16 sind für gewöhnlich geöftiet. Sie werden durch einen Nocken 31, der auf der Achse 32 eines 'Motors 33 sitzt, periodisch geschlossen. Die Geschwindigkeit des 'Motors 33 ist zweckmäßig veränderlich. Die Geschwindigkeit wird vorzugsweise so eingestellt, daß die Frequenz, mit der die Kontakte 22 periodisch geschlossen «-erden. in l-erbindung mit der Schaltdauer eine solche ist, daß die Vorschubgeschwindigkeit, die der Elektrode i durch den -Motor 12 erteilt wird, nur wenig größer ist als der Elektrodenabbrand durch den Lichtbogen. Der -Motor 33 kann beispielsweise ein Elektromotor sein.
  • Der Umschalter i 5 wird durch eine Spule 3.4 betätigt, die von den elektrischen Verhältnissen des Schweißstromes abhängig ist. Die Spule 34 ist mit der Elektrode i und dem Werkstück,- durch einen nichtlinearen Stromkreis verbunden, der einen Widerstand 35, eine Kapazität 36 und eine sättigungsfähige Induktanz 37 enthält. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt die Spule 34 parallel zur Kapazität 36. Die Spule 3.4 des Umschalters 15 kann direkt mit dem Schweißstrom verbunden werden, wenn aber die Schweißung mit Wechselstrom erfolgt, empfiehlt es sich, die Verbindung über einen nichtlinearen Stromkreis herztistellpn. um so verbesserte Schweißverhältnisse zu schaffen.
  • In einem nichtlinearen Stromkreis treten ungewöhnliche Resonanzwirkungen auf, die sich unterscheiden von denen eines Stromkreises, bei dem der Fluß des induktiven Elementes nahezu ganz. in Luft verläuft. Wenn ein Stromkreis, der in Reihe geschaltet Widerstand, Kapazität und sättigungsfähige Induktanz besitzt, richtig bemessen ist, so zeigt sich, daß bei allmählichem Ansteigen der Spannung bei konstanter Frequenz der effektive Strom nicht verhältnisgleich der Spannung ist, sondern sich bei einer bestimmten Spannung einem kritischen Wert nähert. Entsprechend nimmt der Strom bei einer allmählichen Verminderung der Spannung bei konstanter Frequenz auf einen kritischen Wert bei bestimmter Spannung ab. Der Einfachheit wegen sei die Spannung, bei der plötzlich eine Erhöhung des Stromwertes eintritt, als Resonanzspannung, und die Spannung, bei der plötzlich eine Abnahme des Stromwertes eintritt, als Dissonanzspannung bezeichnet. Bei geeigneter Auswahl der Konstanten des nichtlinearen Stromkreises weicht die Resonanzspannung von der Dissonanzspannung um einen bestimmten Betrag ab. Die Eigenschaften eines nichtlinearen Stromkreises hängen von der Frequenz und der Wellenform der Spannungsquelle ab. Wenn der Schweißstromkreis mit einer Spannungsquelle veränderlicher Frequenz und verzerrter Wellenform verbunden ist, so können die Störungen durch einen Stromkreis beseitigt werden, der eine Anzahl von Impedanzen mit einer Teilspannung enthält, die sich linear mit der Frequenz des zu regelnden Stromkreises verändert. Die Teilspannung wird zweckmäßig von der Impedanz genommen, die die harmonischen Komponenten der Spannungen am stärksten unterdrückt.
  • Die neue Regeleinrichtung läßt sich, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, besonders zweckmäßig anwenden bei einerLichtbogenschweißanlage, bei der ein Lichtbogen zwischen zwei Elektroden gebildet wird und bei der zur Einstellung der Lage des Lichtbogens gegenüber dem Werkstück für jede Elektrode eine besondere Regeleinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Potentialdifferenz zwischen Elektrodenspitze und Werkstück die jeweils erforderliche Bewegung jeder Elektrode selbsttätig steuert, wenn das Werkstück der Einwirkung des Lichtbogens ausgesetzt wird.
  • Die Wirkung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist folgend: Der periodisch unterbrechende Schalter 16 wird durch Einschalten des Motors 33 in Tätigkeit gesetzt. Dann wird ein Lichtbogen zwischen den Elektroden i und 2 gezogen, indem die Elektrodenspitzen durch Betätigung des Hebels 8 vorübergehend in Berührung gebracht werden. In der in der Zeichnung dargestellten Schaltstellung wird der Motor i2 im Sinne einer Zurückziehbewegung der Elektrode bewegt. Wenn nun die Spannung zwischen der Elektrode i und dem Werkstück 7 einen bestimmten Betrag überschreitet, so verläßt der Umschalter 15 die dargestellte Schaltstellung und schließt die Kontakte 2o und 25. Hierdurch wird der Motorstromkreis geschlossen, der den Motor 12 mit periodischen Unterbrechungen im Sinne einer Vorschubbewegung der Elektrode beeinflußt. Da die resultierende V'orschubbewegung der Elektrode etwas größer als der Elektrodenabbrand ist, so nimmt die Spannung zwischen Elektrode i und Werkstück 7 allmählich ab, bis der Umschalter 15 wieder betätigt wird und die in der Zeichnung dargestellte Stellung einnimmt. Dann wird der Motor 12 wieder im Sinne einer Zurückziehbewegung der Elektrode unter Ausschluß des periodisch unterbrechenden Schalters 16 beeinflußt.
  • Wegen des Unterschiedes zwischen dem Ansteigen und Abfallen der Spannung des Relais 34. und des Unterschiedes zwischen, der Resonanz- und Dissonanzspannung des nichtlinearen Stromkreises ist die Häufigkeit der Umschaltungen des Umschalters 15 bei richtiger Einstellung des periodisch unterbrechenden Schalters 16 eine verhältnismäßig seltene. Bei richtiger Einstellung des periodisch unterbrechenden Schalters kann auch die Schalthäufigkeit der Kontakte 22 auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Durch die neue Regeleinrichtung wird es ermöglicht, auf die Lichtbogenspannung empfindlich reagierende Einrichtungen zu verwenden, obwohl die Lichtbogenspannung verhältnismäßig stark veränderlich ist und eine seltene Steuertätigkeit zweckmäßig erscheinen läßt, indem das Öffnen und Schließen des Motorstromkreises während des Vorschubes durch einen periodisch unterbrechenden Schalter erfolgt, der verhältnismäßig einfach in seinem Aufbau sein kann.
  • Bei Verwendung einer Gleichstromquelle können die Spule 3. und der Umschalter 15 unmittelbar mit dem Schweißstrom verbunden sein. Im übrigen entspricht die Regeleinrichtung im wesentlichen dem Aufbau einer Regeleinrichtung für die Wechselstromschweißung.
  • An Stelle der Regelung des Ankers 18 des Motors 12 kann auch sein Feld 30 in entsprechender Weise und zur Erzielung des gleichen Zweckes geregelt werden. An Stelle der reinen Spannungsregelung kann auch eine reine Stromregelung oder eine vereinigte Spannungs- und Stromregelung benutzt werden. Wenn das: Werkstück die eine Elektrode bildet und. der Lichtbogen zwischen dem Werkstück und einer weiteren, Elektrode, gezogen wird" kann die Regeleinrichtung in gleich vorteilhafter Welse angewendet werden. Weiterhin kann nie Spule 34 des Ums chakers 15 im Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung auch direkt mit den Elektroden i und 2 verbunden sein, um so auf einen gleichbleibenden abstand zwischen den Elektroden i und a zu steuern. Bei einer solchen Regelun<-besteht jedoch keine Gewähr dafür, dal=l der Lichtbogen eine bestimmte Lage gegenüber dem Werkstück; einnimmt.

Claims (3)

  1. PATENTANSPR 9 CHE: i. Regeleinrichtung, an elektrischen Lichtbogenschweißamagen. bei denen die Bewegungen der Elektrode in@ihängigkeit von der Spannurig zwischen der zu regelnden Elektrode und dein Werkstück selbsttätig gesteuert «-erden, dadurch gekennzeichnet, da13 die Elektrode impulsarti2" vorgeschoben, dagegen fortlaufend zurückgezogen wird.
  2. 2. Einrichtung nacliAnspruch r, dadurch ,:kennzeichnet, dali ein Umschalter (i5) vorgesehen ist, durch den der Regelmotor (12) für die Elektrode auf Vor- oder Rücktcärtslauf geschaltet wird.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß das impulsartige Vorschieben der Elektrode durch einen periodisch unterbrechenden Schalter (i6) im Motorstromkreis erzeuät ,%-ird.
DEA76485D 1934-12-20 1935-07-12 Regeleinrichtung an elektrischen Lichtbogenschweissanlagen, bei denen die Bewegungen der Elektrode in Abhaengigkeit von der Spannung zwischen der zu regelnden Elektrode und dem Werkstueck selbsttaetig gesteuert werden Expired DE763106C (de)

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