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Selbsttätige Lichtbogenschweißeinrichtung für Wechselstrom Selbsttätige
Lichtbogenschweißeinrichtungen für Gleichstrom sind bekannt, bei welchen der Vor-und
Rückschub der Elektrode durch einen von einem Leonardgenerator gespeisten Gleichstrommotor
erfolgt, wobei der Leonardgenerator außer einer konstanten Fremderregerwicklung
auch eine Differentialerregerwicklung 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 Lichtbogenspannung von
ihrem Sollwert abweicht. Um eine solche Einrichtung auch mit Wechselstrom verwenden
zu können, ist es bereits vorgeschlagen worden, die Lichtbogenspannung mit Hilfe
eines Gleichrichters in eine Gleichspannung umzuwandeln. Dabei ist aber zu berücksichtigen,
daß beim normalen Schweißbetrieb und vor allem bei der Zündung der Strom in der
Differentialwicklung negativ werden sollte, d. h. seine Richtung umkehren muß. Durch
den Gleichrichter würde aber dieser negative Strom gesperrt, und infolgedessen würde
eine solche Einrichtung nicht richtig funktionieren können und die Zündung gar nicht
einsetzen.
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Der Zweck der Erfindung ist nunmehr, diesen Nachteil der Sperrwirkung
des Gleichrichters zu beheben, und zwar bei einer selbtstätigen Lichtbogenschweißeinrichtung
für Wechselstrom, bei
welcher der Vor-undRückschub der Elektrode
durch einen von einem Leonardgenerator gespeisten Gleichstrommotor erifolgt, wobei
der Leenardgenerator außer einer Fremderregerwicklüng eine Differentialerregerwicklung
besitzt, die von der gleichgerichteten Liehtbogenspannung und einer konstanten Gegenspannung
erregt wird. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen
sind, die bewirken, daß im Leerlauf der Gleichrichter abgeschaltet und die Differentialerregerwicklung
stromlos ist, während des Zündvorganges dagegen die Gegenspannung eine gegenerregende
Wirkung in der Differentialerregerwicklung hervorruft, so daß der Gleichstrommotor
sofort seine Drehrichtung ändert, bis die normale Lichtbogenspannung praktisch erreicht
ist, bei welcher die gegenerregende Wirkung der Differentialwicklung aufhört und
normaler Schweißbetrieb einsetzt.
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An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert, und zwar
ist in der Figur als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine selbsttätige Lichtbogenschweißeinrichtung
für Wechselstrom in schematischer Weise dargestellt.
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In der Zeichnung bedeutet i den Schweißtransformator, der sekundärseitig
einerseits an die Elektrode 2 und anderseits an das Werkstück 3 angeschlossen ist.
Um den Abstand der Elektrode :2 vom Werkstück 3 auf einem bestimmten Wert bzw. die
Lichtbogenspannung konstant zu halten, sind für den selbsttätigen Vorschub der Elektrode
.2 die Vorschubrollen q, vorgesehen, , die durch einen Gleichstrommotor 5 angetrieben
werden; der von einem Leonardgenerator 6 gespeist wird. Sowohl der Motor 5 als auch
der Generator 6 sind mit je einer fremderregten Wicklung 7 bzw. 8 versehen, die
mit einer konstanten Spannung von der Gleichstromquelle i9 aus gespeist werden.
Der Leonardgenerator 6 besitzt außer der Fremderregerwicklung 8 noch eine Differentialerregerwicklung
9. Diese letztere wird von der mittels des Gleichrichters io gleichgerichteten Lichtbogenspannung
und der von einem Hilfsgenerator i i gelieferten konstanten Gegenspannung erregt.
Die Hilfsmaschine i i kann gegebenenfalls mit dem Leonardgeneratör 6 mechanisch
gekuppelt sein. In Reihe mit der Differentialwicklung 9 liegt ein einstellbarer
Widerstand 12. Die Umschaltung der Differentialwicklung 9 erfolgt mittels eines
Schützes 13, und für -die Abschaltung des Gleichrichters zo ist ein weiteres Schütz
14 vorgesehen.
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Für die Schütze 13, 14 wird eine solche Ansprechspannung gewählt,
daß das ,Schütz 13 bereits bei einer Spannung etwas unterhalb der kleinst und das
Schütz 14 bei einer Spannung etwas über der höchst zu erwartenden Lichtbogenspannung
anspricht.
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Ferner muß die vom Hilfsgenerator ii gelieferte konstante Spannung
um einen kleinen Betrag kleiner eingestellt sein als der Sollwert der gleichgerichteten
Schweißspannung des Transformators i. Dieser Betrag muß jedoch so groß sein, daß
die innormalem Schweißbetrieb vom Sollwert nach unten vorkommenden Abweichungen
der Lichtbogenspannung ausreguliert werden können.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist nunmehr wie folgt: Vor dem
Zünden, d. h. bei Leerlauf, sprechen beide Schütze 13, 14 an, so daß der Gleichrichter
io und die Differentialwicklung 9 abgeschaltet sind. Der Vorschub der Elektrode
:2 erfolgt zunächst mit einer Geschwindigkeit, die lediglich durch die konstante
Erregung des Leonardgenerators 6 bestimmt ist. Dies ist notwendig, da sonst die
relativ hohe Leerlaufspannung des Schweißtransformators einen sehr großen Differentialstrom
in der Wicklung 9 hervorrufen würde, mit der Folge, daß die Elektrode zu schnell
gegen das Werkstück bewegt und die Reversierung des Motors 5 beim Zünden erschwert
würde. Gegebenenfalls kann bei Leerlauf die Wirkung der konstanten Erregerwicklung
8 des Leonardgenerators 6 auch noch abgeschwächt werden; indem durch einen weiteren
Kontakt 15 am Schütz 14 ein Vorschaltwiderstand 16 im Erregerkreis eingeschaltet
wird, wie in der Figur strichpunktiert angedeutet ist.
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Sobald die Elektrode 2 durch den Vorschubmechanismus 4, 5 mit dem
Werkstück 3 in Berührung gebracht wird, erfolgt der Zündkurzschluß. Die Spannung
am Transformator i fällt somit praktisch auf Null, so daß die beiden Schütze 13,
14 sofort abfallen und der Gegenspannungsgenerator i r auf die Differentialwicklung
9 und den Widerstand»i2 geschaltet wird. Durch die Wirkung der Differentialwicklung
9 bekommt der Leonardgenerator 6 eine sehr starke Gegenerregung, dessen Größe mit
dem Widerstand 12 einstellbar ist. .Der Vorschubmotor 5 kehrt daher seine Drehrichtung
sofort um, so daß die Elektrode?, vom Werkstück 3 abgehoben wird, und der Rückschub
hält so länge an, bis der normale Elektrodenabstand bzw. die normale Lichtbogenspannung
fast erreicht ist; d. h. bis zu dem Punkt, bei welchem das Schütz 13 anspricht.
Sobald das Schütz 13 angezogen hat, wird die :gegenerregende Wirkung der Differentialwicklung
9 unterbrochen. Der Zündvorgang ist somit beendet, und die Regulierung geht jetzt
normal weiter in der nachfolgend beschriebenen . Weise.
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Bei normalem Schweißbetrieb ist das Schütz 13 angezogen, während das
Schütz 14 abgefallen ist. Dadurch, daß die Gegenspannung des Hilfsgenerators i i,
wie bereits erwähnt, auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner ist als der Sollwert
der gleichgericheten Schweißspannung des Transformatorg z, fließt der Strom in der
Differentialwicklung 9 immer in der gleichen Richtung. Die nichtgewünschte Sperrwirkung
des Gleichrichters io ist somit aufgehoben, und die Regulierung wirkt jetzt ohne
weiteres auch, wenn die Lchtbogenspännung ein wenig unter den Sollwert sinkt. Ausschlaggebend
für die Einhaltung eines bestimmten Sollwertes der Lichtbogenspannung ist daher
immer die Höhe der am Hilfsgenerator z1 eingestellten Gegenspannung, wobei zu beachten
ist; daß beim Sollwert der Lichtbogenspannung
der Strom in der Differentialwicklung
nicht mehr Null ist, sondern immer einen kleinen positiven Wert hat, über den sich
die Regulierimpulse lagern. Die Differentialwicklung g bei der beschriebenen Einrichtung
hat somit nur während des Zündvorganges, aber nicht im normalen Schweißbetrieb eine
gegenerregende Wirkung.
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Da das Schütz 13 nur eine kleine Ansprechspannung hat, wird
es durch die hohe Leerlaufspannung des Transformators i thermisch sehr stark: beansprucht.
Durch den in der Figur gestrichelt angedeuteten Hilfskontakt 17 am Schütz
14 kann auch hier ein Widerstand 18 vorgeschaltet werden, der bei Normalbetrieb
überbrückt ist.