DE837431C

DE837431C - Selbsttaetige Lichtbogenschweisseinrichtung

Info

Publication number: DE837431C
Application number: DEP28936D
Authority: DE
Inventors: Hermann Kocher
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1945-10-01
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1952-04-28
Also published as: US2491319A

Description

Selbsttätige Lichtbogenschweißeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, um bei Lichtbogenschweißmaschinen den einmal eingestellten Ele'ktrodenabstand vom Werkstück bzw. die zu diesem zugehörige Lichtbogenspannung selbsttätig konstant zu halten.
Es sind bereits Lichtbogenschweißmaschinen bekannt, bei welchen auf elektrisch-mechanischem, meist ziemlich kompliziertem Weg mit Hilfe von Differentialgetrieben, Schlupfkupplungen, Planetengetrieben u. dgl. der Elektrodenvorschub selbsttätig gesteuert wird. Ferner sind auch Anordnungen bekannt, die auf rein elektrischem Wege mittels einer besonderen Schaltung des Elektrodenvorschubmotors oder des diesen speisenden Generators demselben Zweck dienen. Bei allen diesen Einrichtungen und Anordnungen wird zur Erzielung der gewünschten Regeleigenschaften die einzig vorhandene Variable, nämlich die Lichtbogenspannung, benutzt.
Es sind aber auch Anordnungen bekannt, bei welchen außer der Lichtbogenspannung eine Vergleichsspannung verwendet wird, z. B. in Form einer zusätzlich in den Hauptstromkreis des Vorschubmotors eingeschalteten Dynamomaschine oder derart, daß der Anker des Vorschubmotors einerseits an die Kombination einer Vergleichsspannung und der Lichtbogenspanung über einen Widerstand und anderseits über einen Leonardgenerator angeschlossen ist. Diese Einrichtungen sind jedoch kompliziert und erfordern einen relativ großen Aufwand für zusätzliche Maschinen und Apparate.
Zweck der Erfindung ist nunmehr, eine selbsttätige Lichtbogenschweißeinrichtung zu schaffen, bei welcher der Vor- und Rückschub der Elektrode durch einen von einemLeonardgenerator gespeisten Gleichstrommotor erfolgt, wobei diese Einrichtung, verglichen mit den bisherigen Einrichtungen dieser Art, in einfacherer und betriebssicherer Weise, d. h. bei äußerst geringem Aufwand an Maschinen und Apparaten, eine wirkungsvolle Ausregulierung des Elektrodenvorschubes ermöglichen soll. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, claß der Leonardgenerator außer einer Fremderregungswicklung eine Differentialwicklung besitzt, die von der Lichtbogenspannung und einer ihr entgegengesetzt wirkenden, konstanten Hilfsspannung derart erregt wird, daß beim Sollwert der Lichtbogenspannung kein Erregerstrom fließt, der jedoch sofort in positivem oder negativem Sinn stark ansteigt, wenn die Lichtbogenspannting von ihrem Sollwert abweicht.
An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert, und zwar ist in Fig. i als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine selbsttätige Lichtbogenschweißeinrichtung in schematischer Weise dargestellt.
In der Figur bedeutet i den Lichtbogenschweißgenerator, dessen Elektrode :2 in einem bestimmten Abstand vom Werkstück 3 gehalten werden muß. Für den Vorschub der Elektrode 2 sind die Vorschubrollen 4 vorgesehen, die durch einen Gleichstrommotor 5 angetrieben werden, der von einem Leonardgenerator 6 (der Leonardmotor ist in der Fig. i nicht mit eingezeichnet) gespeist wird. Sowohl der Motor 5 als auch der Generator 6 sind mit je einer fremderregten Wicklung 7 bzw. 8 versehen, die vorzugsweise an einer gleichbleibenden Spannung liegen, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist. Die beiden Wicklungen 7, 8 können nötigenfalls z. B. auch vom Schweißgenerator i erregt werden. Der Leonardgenerator 6 besitzt außer der Fremderregung noch eine Differentialwicklung 9. Mit dem Generator 6 ist eine Hilfsmaschine io gekuppelt, welche eine der Lichtbogenspannung entgegengesetzt gleiche, konstante Spannung liefert und gleichzeitig auch noch als Erregermaschine für den Motor 5 und den Generator 6 dient. Die Hilfsmaschine io ist mittels einer Nebenschlußwicklung i i selbsterregt, und in Reihe mit dieser letzteren ist ein Regelwiderstand 12 geschaltet.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist nunmehr wie folgt: Es soll zunächst angenommen werden, daß der Generator6 durch seine Fremderregerwicklung 8 gerade so erregt sei, daß der Motor 5 eine Drehzahl aufweist, welche einem dem normalen Abbrand der Elektrode 2 richtig angepaßten Vorschub entspricht. Diesen Verhältnissen entspricht eine ganz bestimmte Lichtbogenspannung (Sollwert). Auf diesen Sollwert wird nun die Gegenspannung des Hilfsgenerators io einreguliert, so daß in der ,Differentialwicklung 9 des Leonardgenerators 6 kein Strom fließt. Wenn jetzt der normale Elektrodenabstand bzw. dic Lichtbogenspannung aus irgendeinem Grunde nicht mehr eingehalten wird, so entsteht infolge der dabei auftretenden Differenzspannung in der Wicklung 9 ein Strom von gegebener Richtung. Diese wird so gewählt, daß beispielsweise bei zu großer Lichtbogenspannung bzw. zu großem Elektrodenabstand die Wicklung 9 feldunterstützend wirkt. Als Folge davon läuft der Motor schneller und gleicht so den zu großen Abstand wieder aus. Das umgekehrte tritt ein bei zu kleiner Lichtbogenspannung. Die Wicklung 9 erhält also je nach Bedarf Stromimpulse von positiver oder negativer Richtung, stets mit dem Bestreben, den gewünschten Sollwert der Lichtbogenspannung scharf einzuhalten; sie ist gleichsam ein elektrisches Differential, jedoch gegenüber einem mechanischen Differential viel trägheitsloser und dementsprechend wirksamer. Die Wirksamkeit kann nämlich ganz extrem gesteigert werden, derart, daß bei einer Abweichung der Lichtbogenspannung von beispielsweise nur etwa 5% mit Leichtigkeit Generatorspannungs-und damit Motordrehzahländerungen von 40 bis 5o% erreichbar sind. Voraussetzung hierfür ist bloß, daß der Generator 6 hei seiner normalen Drehzahl noch nicht gesättigt ist und daß die Amperewindungen der Wicklung g genügend groß gewählt werden; letzteres ist jedoch leicht möglich, selbst bei kleinem Kupferaufwand, weil es ja im Wesen der Schaltung liegt, daß diese Wicklung thermisch sehr schwach beansprucht wird. Mit Hilfe eines in Reihe mit der Wicklung 9 liegenden Einstellwiderstandes 13 läßt sich die erwähnte Empfindlichkeit der Regulierung, den praktichen Anforderungen entsprechend, nach Wunsch einstellen.
Auch der Zündvorgang spielt sich hei dieser Schaltung, wie nachstehend erläutert wird, in jeder Beziehung richtig ab. Unmittelbar vor der Zündung ist der Generator 6 durch die Wicklungen 8 und 9 erregt, und zwar durch die Wicklung 9 in dem Maße, als die Leerlaufspannung der Schweißmaschine i höher ist als die Gegenspannung der Hilfsmaschine io. Der Motor 5 läuft also mit einer gewissen Vorwärtsgeschwindigkeit, bis die Elektrode 2 das Werkstück 3 berührt. Durch den Zündkurzschluß bricht die Spannung der Schweißmaschine i praktisch auf Null zusammen, was zur Folge hat, daß jetzt die volle Gegenspannung der Maschine io auf die Difberentialwicklung 9 in feldschwächendem Sinn einwirkt. Dabei überwiegt das Feld der Wicklung 9 dasjenige der Wicklung 8 :um ein Mehrfaches. Der Generator 6 polt daher sofort um und reversiert den Motor 5. Demzufolge erfolgt ein Rückschub der Elektrode 2, der so lange anhält, bis der normale Elektrodenabstand erreicht ist. Hierauf arbeitet die Regulierung wieder normalweiter.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres hervorgeht, kann die Einstellung einer beliebigen Lichtbogenspannung nach Wunsch durch Verändern der Gegenspannung der Hilfsmaschine io erfolgen, und zwar in einfacher Weise durch Verändern des Nebenschlußregulierwiderstandes 12 der Wicklung ii. Damit wird zwar auch die Fremderregung des Motors 5 und Generators 6 verändert. Dies ist aber. nicht von Bedeutung, weil sich ihre Wirkungen in bezug auf Veränderung der Grunddrehzahl des Motors 5 praktisch aufheben. Mit anderen Worten: Die Gegenspannungsmaschine io kann bedenkenlos auch als Erreger dienen, da eine Änderung der Gegenspannung praktisch nur auf die Lichtbogenspannung einwirkt.
Es läßt sich aber auch eine Einstellung der Lichtbogenspannung, wenn auch weniger wirkungsvoll, dadurch erreichen, daß im Erregerfeldkreis 8 des Generators 6 mit Hilfe eines Widerstandes 14, der in der Figur punktiert angedeutet ist, reguliert wird. Diese Art Regulierung unterscheidet sich von der zuerst beschriebenen dadurch, daß die Gegenspannung des Hilfsgenerators io um einen kleinen Wert größer oder kleiner ist als die Lichtbogenspannung. In solchen Fällen ist dann der Ruhestrom in der Differentialwicklung 9, d. h. der Strom beim Sollwert der Lichtbogenspannung nicht mehr Null, sondern hat einen geringen positiven oder negativen Betrag. Über diesen Betrag als Basis lagern sich die Regulierimpulse. Die erwähnte Empfindlichkeit der Einrichtung erleidet aber durch diese Regulierart keine Einbuße.
Die beschriebene Einrichtung kann gegebenenfalls auch bei Wechselstromlichtbogenschweißung angewendet werden. Es ist hierfür bloß eine Gleichrichtung der Lichtbogenspannung, z. B. mit Hilfe eines Trockengleichrichters, nötig, wie dies in der Fig. 2 angedeutet ist, wo 15 den Gleichrichter bedeutet. Die ganze übrige Schaltung bleibt gleich wie bei Fig. i. Der Gleichrichter 15 darf klein sein, weil er normalerweise ja keinen Strom abgeben muß.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. SelbsttätigeLichtbogenschweißeinrichtung, bei welcher der Vor- und Rückschub der Elektrode durch einen von einem Leonardgenerator gespeisten Gleichstrommotor erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Leonardgenerator außer einer Fremderregerwicklung eine Differentialwicklung besitzt, die von der Lichtbogenspannung und einer ihr entgegengesetzt wirkenden, konstanten Hilfsspannung (Gegenspannung) derart erregt wird, daß beim Sollwert de rLichtbogenspannung kein Erregerstrom fließt, der jedoch sofort in positivem oder negativem Sinn stark ansteigt, wenn die Lichtbogenspannung von ihrem Sollwert abweicht.
2. Lichtbogenschweißeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zunahme der Lichtbogenspannung über den Sollwert hinaus der in der Differentialwicklung entstehende Strom das Feld der Fremderregerwicklung unterstützt und bei einer Abnahme der Lichtbogenspannung unter den Sollwert das Generatorfeld schwächt.
3. Lichtbogenschweißeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremderregerwicklungen von Motor und Leonardgenerator von einem mit dem Leonardaggregat gekuppelten Hilfsgenerator gespeist werden, der die der Lichtbogenspannung entgegengesetzt wirkende Hilfsspannung liefert: Lichtbogenschweißeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Lichtbogenspannung durch Veränderung der von dem Hilfsgenerator gelieferten Gegenspannung erfolgt. 5. Lichtbogenschweißeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenspannung des Hilfsgenerators durch Verändern der Nebenschlußerregung derselben eingestellt wird. 6. Lichtbogenschweißeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Lichtbogenspannung durch Verändern der Erregung der Fremderregerwick-Jung des Leonardgenerators erfolgt, während die Gegenspannung des Hilfsgenerators, konstant bleibt. 7. Lichtbogenschweißeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremderregerwicklungen von Motor . und LeonardgenerAor an einer konstanten Spannungsquelle angeschlossen sind: B. Lichtbogenschweißeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremderregerwicklungen von Motor und Leonardgenerator von der Lichtbogenspannung gespeist werden. 9. Lichtbogenschweißeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit der Regulierung durch Einschalten eines Widerstandes in den Stromkleis der Differentialwicklung verändert werden kann. io. Lichtbogenschweißeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei VVechselstromschweißung die Lichtbogenspannung zur Speisung der Differentialwicklung gleichgerichtet wird.