FI68182B - Svetsanordning - Google Patents

Description

γβι ™KUUJ-UTUSJULKA,SU

etSlll l J 'ΊΊ' UTLÄGGNINGSSKRIFT OOloZ

C Patentti nycnnetty 12 08 1935 45 Patent ac-ddelat (51) Kv.lk.4/lnt,CI.* B 23 K 9/10 SUOMI — FINLAND (21) Pttenttihakemu* — Patentansäkning 791 722 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 29 Q5 79 (N) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 29 05 79 (41) Tullut julkiseksi — Blivlt offentlig ]2

Patentti· ja rekisterihallitus (44) Nähtiväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. — .. , Q

Patent· och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.skrlften publicerad 3U.U4.o5 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 30.05.78 Ruotsi-Sverige(SE) 7806256-9 (71) Thermal Dynamics Corporation, P.O. Box 10, West Lebanon, New Hampshire 0378k, USA(US) (72) Rune Lennart Johansson, Älvängen, Ruotsi-Sverige(SE) (7k) Berggren Oy Ab (5k) Hitsauslaite - Svetsanordning Tämän keksinnön kohteena on sellaista tyyppiä oleva laite lyhytkaa-rihitsausta varten, joka käsittää säädettävän virtalähteen, välineen lankamaisen lisäaineen syöttämiseksi säädettävästi hitsauskoh-taan sekä ohjausyksikön virtalähteen automaattista säätämistä varten hitsausprosessin kulusta riippuen, virtalähteen ollessa sovitettu antamaan oikosulku-, kaari- ja mahdollisesti lepoväleihin jaettuja hitsausjaksoja.

Lyhytkaarihitsauksessa lisäaine viedään hitsauskohtaan jatkuvasti syötetyn langan muodossa, jonka langan kautta myös hitsausvirta kulkee. Tunnusomaista lyhytkaarihitsaukselle on, että lisälanka tiheästi toistuvina aikoina, ns. oikosulkuväleillä, saatetaan suoraan kosketukseen hitsauskohdan kanssa, lisälangan oikosulkiessa hitsauspiirin kunnes sen uloin pää on sulanut. Jokaista oikosulku-väliä seuraa ns. kaariväli, jonka aikana valokaari palaa lisälangan uloimman pään ja hitsauskohdan välillä. Kaariväli voi päättyä joko itsestään valokaaren sammuessa siitä syystä, että lisälanka jälleen oikosulkee hitsausvirtapiirin, tai siitä syystä, että teho tulee liian pieneksi ylläpitääkseen valokaarta, tahi tarkoituksellisesti siten, että hitsausvirta katkaistaan automaattisesti virta- 681 82 2 lähteen ohjausyksikön avulla ennen oikosulkutilanteen alkamista. Kummassakin viimeksimainitussa tapauksessa saadaan ns. lepo-väli, jonka aikana hitsausvirta hitsauskohtaan on poikki. Lyhyt-kaarihitsausprosessi on siis pulssimainen eli jaksottainen, kunkin hitsausjakson koostuessa oikosulkuvälistä ja kaarivälistä sekä mahdollisesti lepovälistä.

Lyhytkaarihitsauksessa on hyvien hitsaustulosten saavuttamiseksi olennaista voida kontrolloida ja ohjata lisäaineen tunkeutumista.

Sen vuoksi on ehdotettu käyttöön laitteita, joissa joko teho tai virta kaarivälien aikana automaattisesti säädetään ennakolta, halutusta tunkeutumisesta riippuen valittuun vakioarvoon. Näiden laitteiden olennaisena epäkohtana on, etteivät ne ota huomioon lisäaineensyöttöä eikä energianvientiä hitsausjaksojen oikosulku-välien aikana, minkä vuoksi tulos tulee riippumaan hitsaajan taitavuudesta valita hitsausparametrit ja lisäaineensyöttö sekä käsitellä hitsauspistoolia hitsaustyön aikana.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi ja parannettu laite lyhytkaarihitsausta varten, jossa laitteessa yllämainitut ongelmat ainakin olennaisessa määrin on eliminoitu.

Tämän tavoitteen saavuttamiseksi ehdotetaan keksinnön mukaan, että alussa selostettua lajia olevan laitteen yhteydessä mainittu ohjausyksikkö sisältää elimet kaarivälienergian ja oikosulkuväli-energian välisen suhteen jatkuvasti säätämiseksi ennakolta määrätyn funktion mukaisesti. Tämän järjestelyn avulla voidaan automaattisesti aina saavuttaa oikea jakaantuma sen energiaosuuden, joka pääasiallisesti käytetään lisäaineen sulatukseen, ja sen energiaosuuden, joka pääasiallisesti aikaansaa sulatetun aineen tunkeutumisen, kesken, jolloin hitsaajalta vaaditaan olennaisesti vähemmän taitavuutta.

Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan voi mainittu ohjausyksikkö sisältää elimet kaarivälienergian säätämiseksi siten, että tämä muodostaa ennakolta määrätyn funktion oikosulkuvälienergiasta.

Täten voidaan laitetta yksinkertaistaa säilyttäen keksinnön mukaan tavoitellut edut.

681 82 3

Erikoisen edullisten tulosten saavuttamiseksi voivat mainitut elimet olla sovitetut säätämään energian kullakin kaarivälillä ennakolta määrättynä funktiona kyseessä olevaa käärivällä välittömästi edeltävän oikosulkuvälin energiasta. Tällöin käytetään suuren säätönopeuden omaavia hitsausvirtalähteitä, esimerkiksi sellaista lajia olevia kuin on selostettu amerikkalaisessa patenttijulkaisussa 4 152 759.

Keksinnön mukaisen laitteen erään toisen edullisen sovellutusmuo-don mukaan voi ohjausyksikkö sisältää elimet hitsausvirran katkaisemiseksi, kun tarpeellinen kaarivälienergia on viety, sekä elimet virtalähteen sen jälkeen pitämiseksi katkaistuna hitsaus-kohdan suhteen ainakin seuraavaan oikosulkutilanteeseen saakka.

Täten aikaansaadaan yksinkertaisella tavalla hitsausprosessiin erittäin stabiili jaksottaisuus, joka on omiaan helpottamaan ohjausta, samalla kun vaara lisälangan juuttumisesta kiinni hitsaussuut-timeen tulee eliminoiduksi.

Lisäksi voi ohjausyksikkö edullisesti sisältää elimet virran kytkemiseksi hitsauskohtaan ennakolta määrätyllä hetkellä oikosulun tapahduttua, minkä kautta varmistetaan se, että täysi oikosulku saavutetaan jo heti kunkin oikosulkuvälin alusta lähtien.

Edelleen keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaan voi ohjausyksikkö sitä paitsi sisältää elimet lepovälien pituuden ja mahdollisesti myös hitsausvirran suuruuden tunnustelemiseksi sekä elimet tehon saattamiseksi oikosulkuvälien aikana muuttumaan ennakolta määrättynä funktiona mainituista lepoväleistä ja mahdollisesti myös hitsausvirrasta. Täten aikaansaadaan lähtö-tehon automaattinen sovitus lisäaineensyöttönopeuteen oikosulku-. ja kaarivälien aikana.

Keksinnön puitteisiin kuuluu kuitenkin myös sisällyttää ohjausyksikköön elimet tehontasojen sellaiseksi sovittamiseksi oiko- 681 82 4 sulku- ja kaarivälien aikana, että lepoväli vältetään, minkä johdosta hitsausvirtalähteen teho tulee käytetyksi hyväksi olennaisen optimaalisesti.

Lisälangan ja hitsauskohdan väliin hitsausvirtapiirin rinnalle voi sopivasti olla kytkettynä kondensaattori tietyn jännitteen ylläpitämiseksi niiden välillä pakko-ohjattujen lepovälien aikana, minkä kautta helpotetaan seuraavien oikosulkuvälien ilmaisua, samalla kun vähennetään roiskumisen vaaraa oikosulkuvälien vaihtuessa kaariväleiksi.

Säännöllisemmän jaksottaisuuden saavuttamiseksi hitsauksen aikana vöidaan keksinnön mukainen laite edullisesti lisäksi varustaa elimillä tehon saattamiseksi oikosulkuvälien aikana lisääntymään olennaisen suoraviivaisesti.

Sen toivomuksen huomioonottamiseksi, että lisäaineensyöttönopeu-den suuretessa lisäaineen tunkeutumista lisätään, ts. että suurempi osuus kokonaisenergiasta viedään kaarivälien aikana, voi keksinnön mukaisen laitteen erään sovellutusmuodon mukaan ohjausyksikkö sisältää elimet kaarivälienergian ja oikosulkuvälienergian välisen suhteen jatkuvasti säätämiseksi ennakolta määrätyn, lisäaineensyöttönopeudesta riippuvan funktion mukaisesti.

5 68182

Keksintöä selitetään tarkemmin seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen. Kuvio 1 esittää tyypillisiä lyhytkaarihitsauksen virta-, jännite- ja tehokäyriä. Kuvio 2 esittää varsin kaaviomaisesti erästä keksinnön mukaista hitsauslaitetta. Kuvio 3 esittää kaavion muodossa keksinnön mukaisessa hitsauslaitteessa käytettävän ohjausyksikön ensimmäistä sovellutusmuotoa. Kuvio 4 esittää kaavion muodossa keksinnön mukaisessa hitsauslaitteessa käytettävän ohjauslaitteen toista sovellutusmuotoa.

Kuviossa 1 esitetään virran I, jännitteen U ja tehon P vaihtelu ajan t funktiona lyhytkaarihitsauksessa. Nämä vaihtelevat pulssi maisesti eli jaksottaisesti, jolloin kukin hitsauspulssi, kuten esitetään symbolisesti käyrien yläpuolella viitteen 10 merkitessä lisälankaa ja viitteen 11 työkappaletta, käsittää oikosulkuvälin t^-t2 ja kaarivälin t2-t3· Kaarivälejä ja niitä seuraavia oikosul-kuvälejä voivat erottaa toisistaan lepovälit t^-t^, ja lepoväleihin, jotka aikaansaadaan pakko-ohjattuina säätämällä jatkuvasti hitsaus-virtalähdettä, voidaan haluttaessa sijoittaa oikosulkuvälit lyhyeksi ajaksi t^-t^ lisälangan 10 jouduttua kosketukseen työkappaleen 11 kanssa. Jos hitsauslaite käsittää lisälangan ja hitsauskohdan väliin rinnan hitsausvirtapiirin kanssa kytketyn kondensaattorin, tämä purkautuu heti kun hitsauslanka on koskettanut työkappaletta. Tällainen purkaus ilmenee kuviossa 1 pieninä virta- ja tehopiikkeinä 12, 13 väleissä t^-t·^ sekä jännitepulssien takakyljen 14 kaltevuutena aikaväleissä t^-t-^.

Kuviossa 2 on viitteellä 15 merkitty kolmivaiheverkosta syötetty säädettävä hitsausvirtalähde, jonka lähtöjohdoista 16, 17 edellinen on liitetty lisäainelankaan 10 ja jälkimmäinen työkappaleeseen 11. Lisälankaa 10 viedään, hitsauskohtaan varastorullasta 18 kahden syöttötelan 19 avulla, joita teloja sähkömoottori 20 pyörittää säätölaitteen 21, 22 kautta. Säätölaitteen avulla voidaan tunnetulla tavalla käsikäyttöisesti asettaa haluttu moottorinkierrosluku ja siten haluttu langansyöttönopeus.

Viitteellä 23 on yleisesti merkitty ohjausyksikkö, johon virtashun-tin 24 ja johdon 25 sekä johdon 26 kautta jatkuvasti johdetaan hit-sausvirtaa tai vastaavasti hitsausjännitettä vastaavia signaaleja. Viitteellä 27 on merkitty johto säätösignaalien johtamiseksi virtalähteeseen 15, jotka signaalit myöhemmin selostetussa sovellutus 6 68182 esimerkissä ohjaavat virtalähteen lähtötehoa, virtalähteen ollessa sellaista pikasäädettävää tyyppiä, joka on selostettu esimerkiksi amerikkalaisessa patenttijulkaisussa 4 152 759 ja joka siis antaa mahdollisuuden kunkin hitsausjakson sekä kuhunkin hitsausjaksoon sisältyvien eri välien t^-t2, t2~t3, t3-t4 3a t4~tl Yksilölliseen säätöön. Viite 28 esittää käsikäyttöistä säätövälinettä ohjausyksikön 23 alkuasetusta varten.

Kuviossa 3 esitetty ohjausyksikkö vastaanottaa johdon 26 kautta jännitesignaalin, joka on yhtäpitävä elektrodin 10 ja työkappaleen 11 välillä vallitsevan jännitteen kanssa. Jännitesignaali johdetaan ensimmäiseen diskriminaattoripiiriin, joka koostuu derivointikon-densaattorista 29, resistanssien 30 ja 31 muodostamasta jänniteen-jakajasta sekä tasondiskriminaattorina toimivasta vahvistimesta 32, ja toiseen diskriminaattoripiiriin, joka koostuu resistanssien 33, 34 muodostamasta toisesta jännitteenjakajasta ja tasondiskriminaattorina toimivasta, käänteisen sisääntulon omaavasta vahvistimesta 35. Ensimmäisessä diskriminaattoripiirissä on resistanssi 30 kytketty sarjaan kondensaattorin 29 kanssa, resistanssin 31 ollessa kytkettynä resistanssin 30 ulostulon ja pysyvän negatiivisen potentiaalin väliin. Resistanssin 30 ulostulo on lisäksi liitetty vahvistimen 32 sisääntuloon. Kondensaattorissa 29 ja resistansseissa 30, 31 jännitesignaali derivoidaan,jolloin resistanssit 30, 31 ja negatiivinen potentiaali on valittu siten, että vahvistimen 32 käännepiste saavutetaan, kun kaarivälin alkuhetken muodostama jännit-teenhyppäys johdossa 26 esiintyy. Tällöin vahvistin 32 antaa lyhytaikaisen loogisen ykkössignaalin. Samalla tavoin on diskriminaatto-ripiiri 33, 34, 35 sovitettu tunnustelemaan resistanssien 33, 34 ja pysyvän negatiivisen potentiaalin määräämän jännitteen (kuvio 1) johdossa 26, mikä jännite ilmaisee, että oikosulku elektrodin 10 ja työkappaleen 11 välillä on alkanut. Tällöin vahvistin 35 antaa loogisen ykkkössignaalin, niin kauan kuin jännite johdossa 26 on pienempi kuin arvo U·^. Vahvistimista 32, 35 lähtevät signaalit johdetaan RS-kiikkuun 36, jolloin ykkkössignaali S-sisääntulossa, ts. kaarivälin alussa, asettaa kiikun asentoon, jossa Q-ulostulo antaa loogisen ykkkössignaalin, samalla kun ykkössignaali R-sisään-tulossa, ts. oikosulkuvälin alkaessa, asettaa kiikun 36 asentoon, jossa Q-ulostulo antaa loogisen ykkkössignaalin. Vahvistimesta 35 lähtevä signaali johdetaan myös RS-kiikun 37 S-sisääntuloon, 7 68182 kiikun lähtösignaalin F Q-ulostulossa tullessa tällöin loogiseksi nollasignaaliksi. Kiikun 37 R-sisääntulo on myöhemmin tarkemmin selostettujen elimien avulla sovitettu saamaan loogisen ykkössig-naalin, kun kaariväli t2~t3 saatetaan päättymään, minkä johdosta RS-kiikun 37 Q-ulostulosta lähtevänä signaalina on ykkössignaali lepovälin t^-t^ aikana.

Kiikun 36 Q-ulostulo ja kiikun 37 Q-ulostulo on yhdistetty NOR-piirin 38 sisääntuloihin. NOR-piirin ulostulo antaa siten signaalin F, jona kaariväleillä t2~t3 on looginen ykkkössignaali ja muilla väleillä t3~t2 nollasignaali. NOR-piirin 38 ulostuloon on liitetty looginen NOR-piiri 40, jota käytetään kääntöpiirinä vastaanotetun signaalin F kääntämiseen, niin että NOR-piiristä lähtevänä signaalina F on nollasignaali signaalin F ollessa ykkössignaali ja päinvastoin.

RS-kiikun 36 Q-ulostuloon on kytketty aukeamisajanviivytyspiiri 39, joka toimii siten, että kun sen sisääntulosignaali muuttuu loogisesta ykkössignaalista loogiseksi nollasignaaliksi, lähtösignaa-li B tulee suorittamaan saman signaalinmuutoksen ennakolta määrättynä hetkenä sen jälkeen kun signaalinmuutos tapahtui piirin 39 sisääntulossa. Tämä aukeamisajanviivytyspiiri määrää kuvion 1 mukaisen ohjatun ajanviivytyksen t^-t^ oikosulkuvälin alussa. RS-kiikun 36 Q-ulostulosta lähtevän signaalin merkintä on B.

Johdosta 26 tulevan signaalin ja RS-kiikun 37 R-sisääntuloon saapuvan signaalin avulla saadaan siten seuraavassa logiikkakaaviossa ilmoitetut signaalit, jotka asettuvat määrättyihin tasoihin riippuen siitä, millä hitsausjakson aikavälillä laitteisto työskentelee.

Signaali Oikosulku- Kaari- Lepo- Ajan- väli väli ' väli viivytys ti-t2 t2-t3 t3-t4 t4-t1 B 0 1 1 1 B 1 0 0 1 F 1 0 1 1 F 0 1 0 0 E 0 0 1.0

Yllämainittuja signaaleja B, B, F, F ja E käytetään seuraavassa selostetulla tavalla hitsausvirtalähteen ohjausyksikössä olevien elektronisten kytkentäelementtien ohjaukseen.

8 68182

Ennakolta määrätty suhde oikosulkuvälien ja kaarivälien aikana tapahtuvien energiankehitysten kesken aikaansaadaan integraattori-piirin avulla, joka piiri käsittää operaatiovahvistimen 41, integroin-tikondensaattorin 42, sisäänvientivastukset 43, 44 sekä signaalin F ohjaaman elektronisen kytkentäelementin 45. Elementti 45 toimii siten, että se, kun sen ohjaussisääntuloon (osoitettu nuolella) viedään looginen ykkkössignaali, saattaa kontaktiin toistensa kanssa kaksi kuviossa 3 esitettyä vaakasuoraa liitäntää. Logiikkaakaavios-ta ilmenee, että E lepovälillä on looginen ykkkössignaali, joka oikosulkee integrointikondensaattorin 42, mikä aiheuttaa, että vah-vistimsesta 41 lähtevä signaali tällöin tulee nollaksi. Seuraavalla oikosulkuvälillä, signaalin E ollessa looginen nolla, avautuu kytken-täelementti 45 ja toimittaa vahvistimen 41 sisääntuloon sisäänvien-tivastuksen 44 kautta negatiivisen ohjaussignaalin, joka saadaan myöhemmin selostetusta integraatiovahvistimesta ja joka oikosulku-välin aikana on verrannollinen tehonreferenssisignaaliin virtalähteeseen 15 johtavassa johdossa 27. Integraatiovahvistimen 41 lähtö-signaali, joka nyt on positiivinen, tulee tällöin verrannolliseksi siihen energiaan, jonka virtalähde 15 luovuttaa oikosulkuvälin aikana. Kun oikosulkuväli muuttuu kaariväliksi, integraatiovahvistimesta 68 lähtevä signaali katoaa ja sen korvaa multiplikaattori-piiristä 76 vastuksen 43 kautta saatu positiivinen signaali, joka on verrannollinen johdossa 27 olevaan tehonreferenssisignaaliin kaarivälin aikana. Integraatiovahvistimesta 41 lähtevä signaali joutuu nyt integroitumaan negatiiviseen suuntaan, kunnes signaali tulee nollaksi. Tällöin integraattoripiiriin 41-45 liitetyn tason-diskriminaattorin 46 ulostulosta lähtevä signaali tulee muuttumaan loogisesta nollasignaalista ykkössignaaliksi ja vaikuttamaan tason -diskriminaattorin 46 ulostuloon liitettyyn RS-kiikun 37 R-sisään-tuloon, jolloin tämän kiikun Q-ulostulosta lähtevä signaali E muuttuu, kuten edellä on selostettu, loogisesta nollasignaalista loogiseksi ykkössignaaliksi, joka oikosulkee kondensaattorin 42 kytkentäelementin 45 kautta.

Johtuen siitä, että integraatiovahvistimesta 41 lähtevä signaali alkaa nollasta, on sillä oikosulkuvälin lopussa jännite, joka on verrannollinen oikosulkuvälin aikana luovutettuun energiaan, ja koska integrointiaika takaisin nollaan on verrannollinen tehoon kaarivälin aikana, saadaan tietty suhde oikosulkuvälin ja kaari-välin energiasisältöjen kesken.

9 68182

Suhdetta oikosulkuvälienergian ja kaarivälienergian kesken voidaan yksinkertaisesti säätää vaihtelemalla multiplikaattoripiiristä 76 saadun ja kaarivälin aikana tehoon verrannollisen lähtösignaalin voimakkuutta. Tämä aikaansaadaan siten, että multiplikaattoripiirin 76 toinen sisääntulo on yhdistetty vahvistimen 64 ulostuloon, joka vahvistin antaa tehoreferenssisignaalin virtalähteeseen 15 kaarivälin aikana, ja sen toinen sisääntulo on yhdistetty potentiometrin muodostaman säätövälineen 28 väliottokohtaän. Potentiometrin 28 päätepisteet on kytketty maan ja pysyvän negatiivisen potentiaalin väliin, minkä vuoksi multiplikaattoripiirin 76 lähtösignaalin ja vahvistimesta 64 saadun sisääntulosignäalin välinen suhde voidaan asettaa potentiometrillä 28.

Lepoaikaan verrannollinen signaali tuotetaan integraattoripiirin avulla, joka piiri käsittää integrointivahvistimen 47, integrointi-kondensaattorin 48, signaalin F ohjaaman elektronisen kytkentäele-mentin 49 sekä sisäänVientivastuksen 50. Integraattoripiirin 47-50 sisääntulo on signaalin E ohjaaman elektronisen kytkentäelementin 51 kautta liitetty pysyvään negatiiviseen potentiaaliin. Lepovälin aikana on signaali E looginen ykkkössignaali, jolloin elementti 51 yhdistää negatiivisen potentiaalin vastukseen 50. Integrointivahvistimesta 47 lähtevä signaali integroituu tällöin muuttumattoman jänni-tederivaatan kanssa positiiviseen suuntaan koko lepovälin aikana ja on lepovälin lopussa verrannollinen lepovälin kestoaikaan. Integraattoripiirin 47-50 lähtösignaali poistuu signaalin B ohjaaman elektronisen kytkentäelementin 52 kautta. Signaali B, joka on looginen ykkössignaali oikosulkuvälin aikana, kytkee tällä välillä elementin 52 kautta integraattoripiiristä 47-50 lähtevän signaalin suureen kondensaattoriin 53, jolla on hyvin pitkä purkausaikavakio. Kaari-välin aikana kytkentäelementti 49 nollaa integrointivahvistimen 47 signaalilla F, joka tällä välillä on looginen ykkössignaali, samalla kun signaali B, joka on looginen nolla kaarivälin aikana, avaa kytkentäelementin 52. Kondensaattori 53 tulee tällöin kunkin lepo-välin jälkeen varatuksi arvoon, joka on verrannollinen edeltävän lepovälin kestoaikaan.

Säädin virtalähteen 15 lähtötehon ohjaamiseksi käsittää operaatio-vahvistimen 59, joka on varustettu vastuksen 60 ja integrointi-kondensaattorin 61 muodostamalla takaisinkytkentäverkolla, sekä sisäänvientivastukset 62, 63 ja 94. Säädin 59-63, 94 saa referenssi- 10 68182 signaalin pysyvästä negatiivisesta potentiaalista sisäänvientivas-tuksen 94 kautta ja vastaussignaalin vastuksen 63 kautta kondensaattorista 53, jonka jännite on verrannollinen lepovälin kestoaikaan. Säätimestä lähtevä signaali on sovitettu ohjaamaan virtalähteen 15 lähtötehoa sellaisella tavalla, että lepoväli tulee ohjatuksi vastuksen 94 ja negatiivisen potentiaalin ennakolta määräämään arvoon.

Tämä tehonohjaus tapahtuu siten, että säätimen 59-63, 94 lähtösig-naali ohjaa tehonreferenssisignaalia johdossa 27 seuraavassa selostettujen piirien kautta. Kaarivälin aikana tulee operaatiovahvistin 64 takaisinkytkentävastuksineen 65 ja etuvastuksineen 66 aikaansaamaan tehonreferenssisignaalin, vastusten 65, 66 arvojen määrätessä vahvistuksen. Vahvistimen 64 ulostulon ja sisääntulon väliin on kytketty signaalin F ohjaama elektroninen kytkentäelementti 67, joka signaalin F vaikutuksesta oikosulkee vahvistimen 64 ja pakottaa tämän olemaan antamatta mitään lähtösignaalia kaikkien muiden välien paitsi kaarivälin aikana. Oikosulkuvälin aikana tulee tehonrefe-renssisignaalien aikaansaamaan integraattoripiiri, joka käsittää operaatiovahvistimen 68 siihen kuuluvine integrointikondensaatto-reineen 69 ja etuvastuksineen 70, vastuksen 70 ja kondensaattorin 69 suuruuden määrätessä tällöin integrointinopeuden. Signaalin B ohjaama elektroninen kytkentäelementti 71 on kytketty vahvistimen 68 sisääntulon ja ulostulon väliin, ja se pakottaa vahvistimen 68 olemaan antamatta mitään signaalia muulloin paitsi oikosulkuvälin aikana.

Vahvistimista 64, 68 lähtevät referenssisignaalit lasketaan yhteen summauspiirissä, joka käsittää operaatiovahvistimen 72, takaisin-kytkentävastuksen 75 sekä sisäänvientivastukset 73 ja 74, joista kumpikin on yhdistetty yhden vahvistimista 64 ja 68 ulostuloon. Vahvistin 72 antaa sen vuoksi tehonreferenssisignaalin johtoon 27 sekä oikosulkuvälin että kaarivälin aikana ja nollasignaalin lepovälin aikana.

Kuviossa 3 esitettyä ohjausyksikköä voidaan, jos niin halutaan, täydentää piirillä, jolla lepovälin kestoaikaa automaattisesti muutetaan lisäaineen 10 syöttönopeudesta riippuen. Tämä voi tapahtua käyttämällä johdosta 25 otettua signaalia, joka muodostaa mitan hitsauskohtaan menevälle virralle. Tämä signaali 25 vahvistetaan uV-tasosta V-tasoon vahvistimen 54 avulla ja suodatetaan vastuksen 11 68182 55 ja kondensaattorin 56 muodostamassa L-suodattimessa. Vahvistetun ja suodatetun signaalin voimakkuutta voidaan sen jälkeen säätää potentiometrin 58 avulla, joka potentiometri on kytketty maan ja pysyvän positiivisen potentiaalin väliin ja jonka valiottopiste on yhdistetty multiplikaattoripiirin 57 toiseen sisääntuloon, jolloin multiplikaattoripiiristä 57 lähtevä signaali voidaan potentiometrin 58 avulla säätää nollasta ylöspäin. Multiplikaattoripiiristä 57 lähtevä signaali kytketään säätövahvistimen 59 sisääntuloon vastuksen 59 kautta.

Keksinnön puitteisiin sisältyy myös se, että kaarivälin aikana varsinaisten lepovälien puuttuessa vaihdellaan virtalähteen 15 lähtö-tehoa, esimerkiksi vähentämällä tehoa kaarivälin jälkimmäisessä osassa, esim. niin pieneen arvoon, ettei olennaisesti mitään lisäaineen kuljetusta hitsauskohtaan tapahdu kaarivälin tämän jälkimmäisen osan aikana, samalla kun vältetään toisaalta lisäainelangan kiinnitarttuminen hitsaussuuttimeen ja toisaalta lisäainelangan uloimman pään jäähtyminen. Esimerkkinä tästä mahdollisuudesta on kuviossa 3 esitetty vahvistimen 72 sisääntulon ja mahdollisesti säädettävän potentiaalin 99 väliin kytketty piiri, jonka muodostaa vastus 97 ja signaalin E ohjaama elektroninen kytkentäelementti 98. Tällöin tulee vahvistin 72 tosin saamaan signaalin, jonka taso on jonkin verran korkeampi kuin potentiometrin 28 asetuksessa tarkoitetun signaalin taso., Tämän eron vaikutus on kuitenkin normaalisti vähäinen, ja se voidaan haluttaessa olennaisesti eliminoida asettamalla potentiometri 28 vastaavasti alempaan arvoon.

Kuviossa 4 esitetty ohjausyksikkö käsittää samoin kuin kuvion 3 mukainen ohjausyksikkö sisääntulojohdot 25, 26 virtaa tai vastaavasti jännitettä vastaavaa signaalia varten sekä lähtöjohdon 27 virtalähdettä 15 ohjaavaa tehonreferenssisignaalia varten. Lisäksi ohjausyksikkö sisältää komponenttien 29-36 muodostaman ilmaisupiirin, komponenttien 54-58 muodostaman tunnustelupiirin sekä komponenttien 64-75 muodostaman piirin tehonreferenssisignaalin aikaansaamiseksi, jotka piirit ovat yhtäpitäviä kuvion 3 mukaisten piirien 29-36, 54-58 ja 64-75 kanssa, minkä vuoksi niitä ei tarkemmin selosteta kuvion 4 yhteydessä.

12 68182

Kuvion 4 mukaisesti RS-kiikun 36 Q- ja Q-ulostuloista lähtevät signaalit B ja B vaikuttavat kumpikin omaansa kahdesta monostabii-lista kiikusta 76 ja 78, jotka liipaistaan siten, että ne ulostuloissaan antavat signaalit E ja D lyhytaikaisen loogisen ykkös-signaalin muodossa, kun kiikkujen sisääntulot siirtyvät loogisesta nollasta loogiseksi ykköseksi. Kiikuista 76 ja 78 lähtevät signaalit E ja D johdetaan myös edelleen kahteen monostabiiliin kiikkuun 77 ja 79, jotka eroavat kiikuista 76 ja 78 siinä suhteessa, että ne on sovitettu liipaistavaksi siten,että ne ulostuloissaan antavat lyhytaikaiset loogiset ykkössignaalit G ja F, kun niiden sisääntulot siirtyvät loogisesta ykkkösestä loogiseksi nollaksi.

Signaalit B, E, G, F, D ja B tulevat esiintymään seuraavasti:

Kun kaarijännitevälin alkaminen ilmaistaan tasondiskriminaattorin 32 kautta, tulee RS-kiikun 36 Q-ulostulo, ts. B-signaali muuttumaan loogisesta nollasta loogiseksi ykkköseksi. B-signaali, joka on käänteinen B-signaalin suhteen, tulee siis samanaikaisesti muuttumaan loogisesta ykkössignaalista loogiseksi nollasignaaliksi. Samalla kun B-signaali muuttuu ykkössignaaliksi, muodostuu lyhytaikainen signaalipulssi E, joka päättyessään liipaisee monostabii-lin kiikun 77 siten, että lyhytaikainen ykkössignaali G saadaan tästä ulostulosta. F- ja D-signaaleihin ei vaikuteta, kun RS-kiikun 36 Q-ulostulo muuttuu loogisesta ykkösestä loogiseksi nollaksi. Kun oikosulkuvälin alku ilmaistaan tasondiskriminaattorin 35 kautta, tulee B-signaali muuttumaan loogisesta nollasignaalista loogiseksi ykkössignaaliksi, jolloin B-signaali jää käänteiseksi B-signaalin suhteen. D- ja F-signaalit tulevat samanaikaisesti saamaan toisiaan seuraavien pulssien muodon samalla tavalla kuin edellä on selostettu signaalien E ja G suhteen, kun kaarivälin alkaminen ilmaistiin.

Signaali, joka on verrannollinen oikosulkuvälin energiasisältöön, aikaansaadaan integraattoripiirissä, joka käsittää operaatiovahvistimen 80, integtointikondensaattorin 81 ja sisäänvientivastuksen 82. Sisäänvientivastukseen 82 saapuva signaali saadaan vah vistimesta 68, ja se on, kuten on selostettu kuvioon 3 viitaten, verrannollinen johdossa 27 virtalähteeseen 15 menevään tehonrefe-renssisignaaliin oikosulkuvälin aikana. Integrointivahvistimesta 80 lähtevä signaali tulee tällöin oikosulkuvälin lopussa verran- 681 82 13 nolliseksi energiaan, joka viedään hitsauskohtaan oikosulkuvälin aikana, jolloin signaalin E ohjaama elektroninen kytkentäelementti 84 oikosulkuvälin lopussa sallii integraattoripiirin 80-82 jälkeen kytketyn, pitkän purkausaikavakion omaavan suuren kondensaattorin 85 varautumaan potentiaaliin, joka vastaa hitsauskohdan oikosulun aikana saamaa energiaa, minkä jälkeen integrointikonden-saattori 81 oikosuljetaan signaalin G ohjaaman elektronisen kytken-täelementin 83 avulla, jolloin vahvistimesta 80 lähtevä signaali tulee nollaksi. Kondensaattorin 85 jälkeen kytketty, käännetyn sisääntulon omaava vahvistin 86 kääntää kondensaattorista 85 lähtevän signaalin, joka sen jälkeen johdetaan potentiometrin muodostaman säätölaitteen 28 yhdelle puolelle. Samalla tavalla toimii toinen integraattoripiiri, joka käsittää operaatiovahvistimen 87, integrointikondensaattorin 88 ja sisäänvientivastuksen 89 piiriin kuuluvine, signaalien F ja vastaavasti D ohjaamine elektronisine kytkentäelementteineen 90 ja 91 sekä pitkän purkausaikavakion omaavine suurine kondensaattoreineen 92, jolloin signaali vahvistimesta 64, jonka lähtösignaali, kuten on selostettu kuvioon 3 viitaten, on verrannollinen johdossa 27 virtalähteeseen 15 menevään tehonreferenssisignaaliin kaarivälin aikana, johdetaan integraattoripiirin 87-89 sisäänvientivastukseen, minkä johdosta vahvistimen 87 lähtösignaali kaarivälin lopussa ja samalla myös kondensaattorin 92 jännite tulee verrannolliseksi hitsauskohtaan kaarivälin aikana vietyyn energiaan, minkä ohessa kondensaattorissa 92 vallitseva jännite johdetaan potentiometrin 28 toiselle puolelle.

Säädin virtalähteen 15 lähtötehon säätämiseksi komponenteista 64-75 koostuvan piirin kautta käsittää, samoin kuin kuvion 3 mukaisessa sovellutusmuodossa, vastuksen 60 ja integrointikondensaattorin 61 muodostamalla takaisinkytkentäverkolla varustetun operaatiovahvistimen 59 sekä sisäänvientivastukset 62, 63. Säätimen 59-63 lähtö-signaali tulee, kuten helposti huomataan, asettumaan siten, että potentiometristä 28 sisäänvientivastukseen 63 johdettu signaali tulee nollaksi, minkä vuoksi oikosulkuvälienergian ja kaariväli-energian välinen suhde voidaan säätää haluttuun arvoon potentiometrin 28 avulla.

Oikosulkuvälienergian ja kaarivälienergian välistä suhdetta voidaan myös automaattisesti korjata lisäaineensyöttönopeuden suhteen viemällä säätövahvistimeen 59 korjaussignaali, joka on verrannolli-

Claims (10)

14 681 82 nen hitsauskohtaan tulevan virran keskiarvoon. Tämä korjaus-signaali johdetaan multiplikaattoripiirin 57 ulostulosta säätimen 59-63 sisäänvientivastuksen 62 kautta. Korjaussignaali saadaan johdosta 25 saapuvasta signaalista, joka on verrannollinen hitsaus-kohtaan tulevaan virtaan, jolloin tämä saapuva signaali vahvistetaan, suodatetaan ja moninkertaistetaan olennaisesti samalla tavalla kuin aikaisemmin on selostettu viitaten komponentteihin 54-58 kuviossa 3. Tällä tavalla voidaan saada kaarivälien energia lisääntymään oikosulkuvälien energian suhteen lisäaineen-syöttönopeuden suuretessa.

1. Laite lyhytkaarihitsausta varten, joka laite käsittää säädettävän virtalähteen (15), välineen (19-22) lankamaisen lisäaineen (10) syöttämiseksi säädettävästä hitsauskohtaan (11) sekä ohjausyksikön (23) virtalähteen automaattista säätämistä varten hitsausprosessin kulusta riippuen, virtalähteen (15) ollessa sovitettu antamaan oikosulku-, kaari- ja mahdollisesti lepoväleihin jaettuja hitsaus-jaksoja, tunnettu siitä, että mainittu ohjausyksikkö (23) sisältää elimet (28, 41-45, 76 kuviossa 3; 28, 59-61, 63, 80-92 kuviossa 4), kaarivälienergian ja oikosulkuvälienergian välisen suhteen jatkuvasti säätämiseksi ennakolta määrätyn funktion mukaisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu ohjausyksikkö (23) ,.sisältää elimet (28, 4-1—45, 76 kuviossa 3; 28, 59-61, 63, 80-92 kuviossa 4), kaarivälienergian säätämiseksi siten, että tämä energia muodostaa ennakolta määrätyn funktion oikosulkuvälienergiasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnetta siitä, että mainitut elimet (28, 41-45, 76 kuviossa 3) on sovitettu säätämään energian kunkin kaarivälin (t^-t^) aikana ennakolta määrättynä funktiona energiasta kyseessäolevaa kaari-väliä välittömästi edeltävän oikosulkuvälin (t1~t2) aikana.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että ohjausyksikkö (23) sisältää elimet (37, 46) hit-sausvirran katkaisemiseksi kun tarvittava kaarivälienergia on viety 68182 15 hitsauskohtaan, sekä elimet virran virtalähteestä (15) hitsaus-kohtaan (11) pitämiseksi katkaistuna ainakin seuraavaan oikosulku-tilanteeseen saakka.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (23) sisältää elimet (39) virran kytkemiseksi hitsauskohtaan (11) ennakolta määrättynä hetkenä oikosulun tapahtumisen jälkeen.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (23) lisäksi sisältää elimet (47-53, 59-61, 63, 94 kuviossa 3), lepovälien (t^-t^) pituuden ja mahdollisesti myös hitsausvirran suuruuden tunnus-telemiseksi, sekä elimet (25, 54-58, 62 kuviossa 3) tehon saattamiseksi oikosulkuvälien (t^-t^) aikana muuttumaan ennakolta määrättynä funktiona mainituista lepoväleistä ja mahdollisesti myös hitsausvirrasta.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (23) sisältää elimet (47-53, 59-61, 63, 94 kuviossa 3) tehotasojen sovittamiseksi oikosulkuja kaarivälien aikana sellaiseksi, että lepovälit voidaan jättää pois.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen laite, tunnettu lisäainelangan (10) ja hitsauskohdan (11) väliin hitsausvirtapiirin rinnalle kytketystä kohdensaattorista.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen laite, tunnettu elimistä (68-71) tehon saattamiseksi oikosulkuvälien (t_|-t2) aikana lisääntymään olennaisen suoraviivaisesti.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (23) sisältää elimet (25, 51, 54, 56-58, 62 kuviossa 4) kaarivälienergian ja oikosulkuväli-energian välisen suhteen jatkuvasti säätämiseksi ennakolta määrätyn, lisäaineen (10) syöttönopeudesta riippuvan funktion mukaisesti. 68182 16