FI68372C - Svetsanordning - Google Patents

Description

ΓΒ1 «,/UULUTUSjULKAISU 68372

V&jkA lJ UTLÄGGNI NGSSKRIFT

C Patentti nyönnetty 10 09 1935

Patent, ceddclat (51) Kv.lk.4/lnt.a.4 B 23 K 9/10 SUO Ml» FIN LAND (21) Patenttihakemus — Patenunsökning 791721 (22) Hakemlspilvi — Antökningsdag 29.05 · 79 (Fl) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 29.05.79 (41) Tullut Julkiseksi — Blivit offentllg 01 .12.79

Patentti, ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon Ja kuul.Julkalsun pvm. -

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 31.05.85 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prloritet 30.05.78

Ruotsi-Sverige(SE) 7806255-1 (71) Thermal Dynamics Corporation, P.O. Box 10, West Lebanon, New Hampshire 03784, USA(US) (72) Rune Lennart Johansson, Älvängen, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Berggren Oy Ab (54) Hitsauslaite - Svetsanordning Tämän keksinnön kohteena on sellaista tyyppiä oleva laite lyhyt-kaarihitsausta varten, joka käsittää säädettävän virtalähteen, välineen lankamaisen lisäaineen syöttämiseksi säädettävästi hitsaus-kohtaan 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 lisä-langan uloimman pään ja hitsauskohdan välillä. Kaariväli voi päättyä joko itsestään valokaaren sammuessa siitä syystä, että lisä-lanka jälleen oikosulkee hitsausvirtapiirin, tai siitä syystä, että teho tulee liian pieneksi ylläpitääkseen valokaarta, tahi pakko-ohjattuna siten, että hitsausvirta katkaistaan automaatti- 2 68372 sesti virtalähteen ohjausyksikön avulla ennen oikosulkutilanteen alkamista. Kummassakin viimeksimainitussa tapauksessa saadaan ns. lepoväli, jonka aikana hitsausvirta hitsauskohtaan on poikki. Lyhyt-kaarihitsausprosessi on siis pulssimainen eli jaksottainen, kunkin hitsausjakson koostuessa oikosulkuvälistä ja kaarivälistä sekä mahdollisesti lepovälistä.

Lyhytkaarihitsauksessa on välttämätöntä voida säätää lisäaineen-syöttö riippuvaksi hitsausolosuhteista sekä hitsattavien esineiden laadusta. Tähän saakka käytettyjen lyhytkaarihitsauslaitteiden yhteydessä esiintyvänä ongelmana on kuitenkin se, että muutokset lisäaineensyötössä tekevät tarpeelliseksi virtalähteen parametrien uudelleenjärjestelyt, jotka tähän saakka on suoritettu käsikäyttöi-sesti, jolloin hitsaajalta vaaditaan taitavuutta, jos optimaalinen hitsaustulos halutaan saavuttaa. Lisäksi on tietyissä tapauksissa käytetty elimiä sen nopeuden mittaamiseksi, jolla langansyöttöväline syöttää lisälankaa hitsauskohtaan, ja virtalähteen asetuksen automaattista kompensointia mitatusta nopeudesta riippuen. Liukumisen ja muiden häiriöiden johdosta voi langansyöttövälineessä kuitenkin hitsauksen aikana esiintyä satunnaisia lisäaineensyötön vaihteluja, jotka vaikuttavat haitallisesti hitsaustulokseen ja joiden suhteen hitsausvirtalähdettä ei voida käsikäyttöisesti tai tähän saakka käytetyllä automatiikalla jatkuvasti korjata.

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 mainittua lajia olevan laitteen yhteydessä ohjausyksikkö hitsausprosessin automaattista sovittamista varten lisäaineensyötön muutoksiin sisältää elimet virtalähteen lähtötehon säätämiseksi ennakolta valittuna funktiona mainittujen välien ainakin yhden välin kestoajasta hitsausjaksojen sarjassa. Täten vältetään sellaisten virtalähteenasetusten tarve, jotka vaativat taitavuutta hitsaajan taholta, samalla kun kalliitten ja mekaanisesti herkästi vioittuvien elimien tarve langansyöttövälineen nopeuden suoraa mittausta varten jää pois sekä liukumisiin ym. langansyöttövälineessä liittyvät virhelähteet tulevat eliminoiduiksi.

3 68372

Keksinnön mukaisessa laitteessa voidaan virtalähteen lähtötehon ohjaamiseksi oikosulku- ja/tai kaarivälien aikana sellaisella tavalla, että lähtöteho tulee automaattisesti sovitetuksi tarkoituksellisesti suoritettuihin tai tahattomasti syntyneisiin lisäaineensyötön muutoksiin, käyttää hyväksi mitä tahansa niistä tilanteista, että oikosulkuvälien kestoaika pitenee lisälangan mitan ja langansyöttö-nopeuden suuretessa sekä lyhenee tehon lisääntyessä, että kaarivälien pituus pienenee lisälanganmitan ja langansyöttönopeuden suuretessa sekä suurenee tehon lisääntyessä, jos valokaarivälit suoraan muuttuvat oikosulkuväleiksi ilman lepovälejä, ja pienenee tehon lisääntyessä, jos lepovälejä esiintyy, että itsestään muodostuneit-ten lepovälien kestoaika lyhenee lisälanganmitan ja langansyöttönopeuden suuretessa sekä pitenee tehon lisääntyessä oikosulku-ja/tai kaarivälien aikana, että ohjausyksikön avulla tarkoituksellisesti aikaansaatujen lepovälien kestoaika lyhenee lisälanganmitan ja langansyöttönopeuden suuretessa sekä pitenee tehon lisääntyessä oikosulku- ja/tai kaarivälien aikana, edellyttäen ettei kaarivälien kestoajan anneta pidetä tehon lisääntyessä oikosulku- ja/tai kaari-välien aikana, sekä että jakson kokonaisaika lyhenee lisälanganmitan ja langansyöttönopeuden suuretessa sekä pitenee tehon lisääntyessä oikosulku- ja/tai kaarivälien aikana.

Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaan voi ohjausyksikkö sisältää osaksi elimet lähtötehon ohjaamiseksi oikosulkuvälien aikana niiden kestoajan ensimmäisenä funktiona, osaksi elimet lähtö-tehon ohjaamiseksi kaarivälien aikana niiden kestoajan ja mahdollisesti myös kaarivälejä seuraavien lepovälien kestoajan toisena funktiona. Täten käy mahdolliseksi yksinkertaisella tavalla oikosulkuvälien ja kaarivälien aikana vietyjen tehojen välisen suhteen sellainen sovitus, että aikaansaadaan lisäaineen säädetty hitsaus-kohtaan tunkeutuminen.

Keksinnön mukaisen laitteen erään toisen edullisen sovellutusmuodon mukaan, kun tämä laite on varustettu elimillä lepovälin aikaansaamiseksi pakko-ohjattuna ennen jokaista oikosulkuväliä, voi ohjausyksikkö sisältää elimet lähtötehon ohjaamiseksi oikosulku- ja kaari-välien aikana lepovälien kestoajan funktiona. Tällä tavoin saavutetaan yksinkertaisella tavalla erittäin stabiili hitsausprosessin jaksottaisuus, mikä on omiaan helpottamaan ohjausta, samalla kun vaara lisälangan juuttumisesta kiinni hitsaussuuttimeen tulee poistetuksi .

68372 4

Keksinnön mukainen laite on lisäksi sopivammin varustettu elimillä ainakin jonkin oikosulku-, kaari- ja lepoväleistä kestoajan säätämiseksi lisäaineensyöttönopeuden funktiona, minkä kautta nämä välit voidaan säätää aikaansaamaan olennaisesti optimaaliset hitsausomi-naisuudet.

Edelleen 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.

Lisälangan ja hitsauskohdan väliin rinnan hitsausvirtapiirin kanssa 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 muuttuessa kaariväleiksi.

Erityisen täsmällisen sovituksen aikaansaamiseksi lisäaineen tunkeutumisessa keksinnön mukaisella laitteella suoritetun hitsauksen aikana voi mainittu ohjausyksikkö edullisesti sitä paitsi sisältää elimet sellaista kaarivälienergian säätöä varten, että tämä energia muodostaa ennakolta määrätyn funktion oikosulkuvälienergiasta.

Säännöllisemmän jaksottaisuuden saavuttamiseksi hitsauksen aikana voidaan keksinnön mukainen laite edullisesti lisäksi varustaa elimillä, jotka oikosulkuvälin aikana saattavat tehon lisääntymään olennaisen suoraviivaisesti.

Jotta saavutettaisiin edelleen parannettu hitsausprosessin kulun mukauttaminen lisäaineensyöttönopeudessa esiintyviin vaihteluihin, voidaan ohjausyksikkö lisäksi varustaa elimillä oikosulkuvälin ja/tai kaarivälin kestoajan säätämiseksi jatkuvasti halutun, mainitusta nopeudesta riippuvan funktion mukaan.

5 68372

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 t^-t^. 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-saiisvirtaa tai vastaavasti hitsaus jännitettä vastaavia signaaleja. Viitteellä 27 on merkitty johto säätösignaalien johtamiseksi virtalähteeseen 15, jotka signaalit myöhemmin selostetussa sovellutus- 68372 esimerkissä ohjaavat virtalähteen lähtötehoa, virtalähteen ollessa sellaista pikasäädettävää ryyppiä, joka on selostettu esimerkiksi amerikkalaisessa patenttijulkaisussa 4 152 759 ja joka siis antaa mahdollisuuden kunkin hitsausjakson sekä kuhunkin hitsausjaksoon sisältyvien eri välien t-^-t^ t2~t3' t3~t4 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, 68372 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 t^-t^ 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 on looginen ykkkössignaali ja muilla väleillä t^-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 tl"t2 t2~t3 t3_t4 t4"tl B O 1 1 1 B 1 O O 1 F 1 0 1 1 F 0 1 O 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 68372

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.

68372 9

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 väliottokohtaan. Potentiometrin 28 päätepisteet on kytketty maan ja pysyvän negatiivisen potentiaalin väliin, minkä vuoksi multiplikaattoripiirin 76 lähtösignaalin ja vahvistimesta 64 saadun sisääntulosignaalin 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 68372 signaalin pysyvästä negatiivisesta potentiaalista sisäänvientivastuksen 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 yUV-tasosta V-tasoon vahvistimen 54 avulla ja suodatetaan vastuksen i 11 68372 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 väliottopiste 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 68372

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 kestoaikaan, aikaansaadaan integraattoripiirissä, joka käsittää operaatiovahvistimen 80, integrointikondensaattorin 81 ja sisäänvientivastuksen 82. Sisäänvientivastukseen 82 saapuva signaali saadaan pysyvästä potentiaalista signaalin B ohjaaman elektronisen kytkentäelementin 95 kautta, joka elementti on suljettu oikosulkuvälin aikana. Integrointi vahvistimesta 80 lähtevä signaali kasvaa tällöin derivaatan ollessa vakio ja on oikosulkuvälin lopussa verrannollinen sen kestoai-

II

68372 13 kaan. Signaalin E ohjaama elektroninen kytkentäelementti 84 sallii oikosulkuvälin lopussa integraattoripiirin 80-82 jälkeen kytketyn kondensaattorin 85 varautumisen potentiaaliin, joka vastaa oikosulku-välin kestoaikaa, minkä jälkeen integrointikondensaattori 81 oiko-suljetaan signaalin G ohjaaman elektronisen kytkentäelementin 83 avulla, jolloin vahvistimesta 80 lähtevä signaali tulee nollaksi. Kondensaattorin 85 jälkeen liitetty, käänteisen sisääntulon omaava vahvistin 86 kääntää kondensaattorista 85 lähtevän signaalin. Samalla tavalla toimii toinen integraattoripiiri, joka käsittää operaatiovahvistimen 87, integrointikondensaattorin 88 ja sisäänvienti-vastuksen 89, siihen kuuluvine, signaalien B, F ja D ohjaamine elektronisine kytkentäelementteineen 96, 90 ja 91 sekä kondensaatto-reineen 92, jolloin sisäänvientivastukseen 89 saapuva signaali saadaan pysyvästä potentiaalista oikosulkuvälin aikana signaalin B avulla tämän välin aikana suljetun kytkentäelementin 96 kautta. Signaalin D ohjaama kytkentäelementti 91 sallii kaarivälin lopussa elementin jälkeen kytketyn kondensaattorin 92 varautumisen potentiaaliin, joka vastaa kaarivälin kestoaikaa, minkä jälkeen integrointikondensaattori 88 oikosuljetaan signaalin F ohjaaman kytkentäelementin 90 avulla, jolloin vahvistimesta 87 lähtevä signaali tulee nollaksi.

Ensimmäinen säädin virtalähteen 15 lähtötehon ohjaamiseksi oikosulku-välin aikana komponenttien 64-75 muodostaman" piirin kautta käsittää vastuksen 60a ja integrointikondensaattorin 61a muodostamalla takai-sinkytkentäverkolla varustetun operaatiovahvistimen 59a, sekä sisäänvienti vastukset 62a, 63a ja 94a. Vahvistimen 59a sisääntuloon on liitetty potentiometrin muodostama asetusväline 28a. Säädin 59a-63a, 94a tulee tällöin antamaan lähtösignaalin, joka piirin 64-75 kautta oikosulkuvälin aikana ohjaa hitsausvirtalähdettä 15 ja sen ohella tunnustelupiiriä 29-36 siihen kuuluvine kiikkuineen 76-79 siten, että vahvistimen 86 ulostulon antama ja vahvistimeen 59a sisäänvien-tivastuksen 94a kautta johdettu signaali tulee verrannolliseksi potentiometristä 28a lähtevään signaaliin, minkä vuoksi oikosulku-välin kestoaika voidaan asettaa haluttuun arvoon potentiometrin 28a avulla.

Toinen säädin virtalähteen 15 lähtötehon ohjaamiseksi kaarivälin aikana piirin 64-75 kautta käsittää vastuksen 60b ja integrointi-kondensaattorin 61b muodostamalla takaisinkytkentäverkolla varuste- 68372 tun operaatiovahvistimen 59b, sekä sisäänvientivastukset 62b, 63b ja 94b. Vahvistimen 59b sisääntuloon on liitetty potentiometrin muodostama toinen asetusväline 28b. Säädin 59b-63b, 94b tulee tällöin antamaan lähtösignaalin, joka piirin 64-75 kautta kaa-rivälin aikana ohjaa hitsausvirtalähdettä 15 ja sen ohella tunnus-telupiiriä 29-36 siihen kuuluvine kiikkuineen 76-79 siten, että kondensaattorin 92 antama signaali tulee verrannolliseksi potentiometristä 28b lähtevään signaaliin, minkä vuoksi kaarivälin kestoaika voidaan asettaa haluttuun arvoon potentimetrin 28b avulla.

Oikosulkuväline ja vastaavasti kaarivälien kestoajat voidaan myös automaattisesti korjata lisäaineen syöttönopeuden suhteen viemällä säätövahvistimiin 59a, 59b korjaussignaali, joka on verrannollinen hitsauskohtaan saapuvan virran keskiarvoon. Tämä korjaussignaali johdetaan multiplikaattoripiirin 57 ulostulosta säätimien 59a-63a, 94a ja 59b-63b, 94b sisäänvientivastuksen 62a tai vastaavasti 62b kautta. Korjaussignaali saadaan johdossa 25 saapuvasta signaalista, joka on verrannollinen hitsauskohtaan tulevaan virtaan, jolloin tämä saapuva signaali vahvistetaan, suodatetaan ja moninkertaistetaan olennaisesti samalla tavalla kuin aikaisemmin on selostettu kuvion 3 komponentteihin 54-58 viitaten. Tällä tavoin voidaan saada oikosulkuvälien ja vastaavasti kaarivälien kesto-ajat pitenemään tai lyhenemään lisäaineensyöttönopeuden suuretessa.

Claims (9)

15 68372

1. Laite lyhytkaarihitsausta varten, joka laite käsittää säädettävän virtalähteen (15), välineen (19-22) lankamaisen lisäaineen (10) syöttämiseksi säädettävästi hitsauskohtaan (11) sekä ohjausyksikön (23) virtalähteen automaattista säätämistä varten hitsausprosessin kulusta riippuen, virtalähteen (15) ollessa sovitettuna antamaan oikosulku-, kaari- ja mahdollisesti lepoväleihin jaettuja hitsausjaksoja, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (23) hitsausprosessin automaattiseksi sovittamiseksi lisäaineensyötön muutoksiin sisältää elimet (47-53, 59-61, 94 kuviossa 3; 28a, 59a-63a, 80-86 94a, 95, 28b, 59b-61b, 63b, 87-92, 94b, 96 kuviossa 4) virtalähteen (15) lähtötehon säätämiseksi ennakolta valittuna funktiona mainittujen välien ainakin yhden välin kestoajasta hitsausjaksojen sarjassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunne ttu siitä, että ohjausyksikkö (23) sisältää toisaalta elimet (28a, 59a-63a, 80-86, 94a, 95 kuviossa 4) lähtötehon ohjaamiseksi oikosulkuvälien (t.j-t2) aikana niiden kestoajan ensimmäisenä funktiona, toisaalta elimet (28b, 59b-61b, 63b, 87-92, 94b, 96 kuviossa 4) lähtötehon ohjaamiseksi kaarivä-lien (t2-tg) aikana niiden kestoajan ja mahdollisesti myös kaarivälejä seuraavien lepovälien (t^-t^) kestoajan toisena funktiona.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, joka on varustettu elimillä lepovälin aikaansaamiseksi pakko-ohjattuna ennen jokaista oikosulkuväliä, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (23) sisältää elimet (47-53, 59-61, 94 kuviossa 3) lähtötehon ohjaamiseksi oikosulku- ja kaarivälien aikana lepovälien (t^-t^) kestoajan funktiona.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laite, tunnettu elimistä (25, 54-58, 62 kuviossa 3) ainakin jonkin oikosulku-, kaari- ja lepoväleistä kestoajan säätämiseksi 16 68372 lisäaineen (10) syöttönopeuden funktiona.

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

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen laite, tunnettu lisälangan (10) ja hitsauskohdan (11) väliin hit-sausvirtapiirin rinnalle kytketystä kondensaattorista.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (23) sisältää elimet (21, 41-45, 76 kuviossa 3) kaarivälienergian säätämiseksi siten, että tämä energia muodostaa ennakolta määrätyn funktion oikosulkuvälienergiasta.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen laite, tunnettu elimistä (68-71) tehon saattamiseksi oikosulkuvälin (t^-t2) aikana lisääntymään olennaisen suoraviivaisesti.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (23) sisältää elimet (25, 54-58, 68b kuviossa 4) oikosulkuvälin (t_j-t2) ja/tai kaarivälin (t2~t3) kestoajan jatkuvasti säätämiseksi ennakolta määrätyn, lisäaineen (10) syöttönopeudesta riippuvan funktion mukaisesti.