HU193232B

HU193232B - Electric welder

Info

Publication number: HU193232B
Application number: HU393484A
Authority: HU
Inventors: Istvan Ondrik
Original assignee: Szabadsag Mtsz
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1987-08-28
Also published as: HUT40036A

Abstract

The proposed method is concerned with the continuous and stepless variation of the welding current, without interruption of the arc, and with maintaining the striking voltage virtually unchanged. - The proposed equipment is based on supplying the electronic controls from the secondary auxiliary winding (5) of the main transformer (1), through a rectifier unit (6). The controls are connected to the main circuit of the supply cables (4) in series with a controlled, saturated choke (8), and provided with a control unit (9.111.10) preferably equipped with a potentiometer.

Description

A találmány tárgya villamos ívhegesztő berendezés, melynél a hálózatra kötött főtranszformátor szabályozóelektronikával van kiegészítve.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an electric arc welding apparatus, in which the main transformer connected to the mains is equipped with control electronics.

A hegesztéstechnológia egyik alapváltozata a villamos ívhegesztés, melynek legelterjedtebb eszköze ipari és barkács szinten egyaránt a transzformátoros berendezés.One of the basic variants of welding technology is electric arc welding, the most widely used tool of which is the transformer equipment both at industrial and DIY level.

Az ismert hegesztőtranszformátorok, illetve az ilyenekkel felszerelt berendezések jellemzői még akkor is két szempontból vizsgálandók, hogy a hegesztési feladatok egy részét az automatikus megoldások mind technológiai, mind gazdaságossági szempontból tökéletesen elvégzik, mivel a hegesztési munkák nagyobb részét kizárólag kézi erővel lehet megvalósítani.The characteristics of the known welding transformers and the equipment fitted with them are two aspects to be considered, even though some of the welding tasks are performed automatically by both automated and technological solutions, since most welding work can only be carried out manually.

A vizsgálódás első oldalát az adott művelethez előzetes számítások alapján előírl vagy a gyakorlati tapasztalatból adódó he gesztőáram értéke képezi, melyet a varratok kívánt minősége és a munka termelékenysége miatt meghatározott pontossággal be kell tartani, míg a másik oldalhoz az adott műveletet végző hegesztő ennek érdekében kifejtett tevékenységének vizsgálata tartozik.The first page of the test requires the welding current to be set for the operation based on preliminary calculations or from practical experience, which must be met with a certain accuracy because of the desired quality of the seams and the productivity of the work. investigation.

A hegesztő tevékenységével kezdve, ennek jellemzője az, hogy a hegesztőtranszformátor általában nincs a munkavégzés helyén, hanem attól néhány vagy néhány tíz méter távolságban van. A hegesztő tehát a munka megkezdése előtt béállítja az előírt vagy az általa helyesnek vélt áramerősséget, majd a munkahelyén az ív meghúzását követő első másodpercekben meggyőződik a beállítás helyességéről. Hibás beállítás esetén az ívet meg kell szakítania és a transzformátorhoz viszszamenve helyesbítenie kell az áramerősséget.Starting with the activities of the welder, this is characterized by the fact that the welding transformer is usually not at the work site, but a few or a few tens of meters away. Thus, the welder will set the required current or the correct current before commencing work and then make sure the setting is correct at the workplace within the first few seconds of drawing the arc. In the event of an incorrect adjustment, you must break the arc and correct the current back to the transformer.

Könnyen belátható, hogy a művelet előtti beállítás már önmagában is jelentős mellékidőt emészt fel, amit a hegesztési feladat függvényében ae esetenként változó áramerősségigény, a hálózati feszültség ingadozása és az elektróda hosszának változása miatt szükségessé váló további módosítások még tovább növelnek. A gazdaságossági hátrány mellett legalább egyenértékű azonban a gyakori ívmegszakításokból származó kedvezőtlen varrathomogenitás, vagyis a gyenge minőségű hegesztés.It is readily apparent that the pre-operation setting alone consumes significant by-pass time, which is further increased by additional adjustments due to occasionally varying current requirements depending on the welding task, mains voltage fluctuations, and electrode length. However, at a cost disadvantage, the disadvantage of welding homogeneity resulting from frequent arc interruptions, i.e. poor quality welding, is at least equivalent.

A DE 2948220A1 jelű NSZK-beli szabadalmi dokumentum olyan megoldást ismertet, amelynél a hegesztőtranszformátor állítását távszereléssel lehet végezni. Erre a hegesztendő munkadarab és az elektróda közé — az ív megszakítása után — távvezérlő egységet iktatunk, a kívánt változtatási iránynak megfelelő polaritással. Hiányo*ssága, hogy az ív megszakítása gyengíti a varratminőséget és lassítja a munkát.DE-A-2948220A1 discloses a solution in which the adjustment of the welding transformer can be carried out remotely. Then, after breaking the arc, a remote control unit is inserted between the workpiece to be welded and the electrode with the polarity of the desired direction of change. The disadvantage is that breaking the arc weakens the weld quality and slows down the work.

A hegesztőáram gazdaságos és lehetőleg fokozatmentes változtatására igen sok más megoldást is kidolgoztak. Ezeknél a mágnesező kört párhuzamos ágakra bontják és a szabályozást a főfluxus elterelésével vég2 zik, a szekunder tekercs mágneses söntölésének változtatásával.Many other solutions have been developed for the economical and possibly infinite variation of the welding current. In these cases, the magnetizing circuit is divided into parallel branches and the regulation is performed by deflecting the main flux by changing the magnetic shunting of the secondary winding.

Egy ilyen megoldást mutat be a 151.069 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás, amelynél a szekunder tekercset mágnesesen söntölő fluxus mágneses ellenállását folyamatosan változtatják egyenáramú előmágnesezéssel.Such a solution is disclosed in Hungarian Patent Application No. 151,069, in which the magnetic resistance of the secondary winding magnetically shunted flux is continuously changed by DC pre-magnetization.

Az ismert megoldás hátránya az, hogy egyrészt a bennük indukált feszültségek kioltására két, egymással ellentett gerjesztésű sorbakapcsolt tekercsből kiképzett sönt beépítését igényli, másrészt a nagy induktivítású tekercsek következtében a változtatási sebesség mértéke alacsony.The disadvantage of the known solution is that, on the one hand, it requires the installation of two shunts formed from a series of mutually excited series-connected coils and, on the other hand, the rate of change is low due to the high inductance coils.

Egy további megoldás a 180.990 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásból vált ismertté. Ennél a sönttekercs két vége közé célszerűen ellenparallel tirisztorpárként vagy triakként kiképzett és folyamatosan változtatható kapcsolási fázishelyzetű gyújtóáramkörrel ellátott kapcsolóáramkör van bekötve.Another solution is known from the Hungarian patent application number 180,990. In this case, a switching circuit with a continuously variable switching phase ignition circuit, preferably in the form of counter-parallel thyristor pairs or triacs, is connected between the two ends of the shunt coil.

Az ismert megoldás hátránya az, hogy a vezérelt félvezetőkkel megoldott fluxuselterelés a nem kívánatos mértékű gyújtó-, illetve ívtartófeszültség változást eredményez.A disadvantage of the known solution is that the flux deflection solved with controlled semiconductors results in an undesirable change in the ignition or arc voltage.

Az összes, korábban ismertté vált megoldás vizsgálódásaink szempontjából vett közös hátránya azonban elsősorban az, hogy még közvetlenül a munkahely mellett elhelyezett hegesztőtranszformátor esetében sem teszi lehetővé a szabályozást az ív megszakítása nélkül.However, the common disadvantage of all previously known solutions for the purposes of our investigations is that it does not allow control without a break in the arc, even at the welding transformer located directly at the workplace.

A találmány révén megoldandó feladat olyan kézi hegesztési eljárás kidolgozása, melynél a szabályozást az ív megszakítása nélkül hegesztés közben lehet elvégezni.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a manual welding process wherein the control can be performed while welding without interrupting the arc.

A találmánnyal megoldandó további feladat olyan berendezés létrehozása, amelynek segítségével a hegesztőáram akár hegesztés közben is állítható és ilymódon alkalmassá válik a találmány szerinti hegesztési eljárás foganatosítására.It is a further object of the present invention to provide an apparatus for adjusting the welding current even during welding and thereby making it suitable for carrying out the welding process of the present invention.

Ezt a feladatot a találmány szerint azzal oldjuk meg, hogy az ív áramát az ív megszakítása nélkül folyamatosan és fokozatmentesen szabályozzuk, de ugyanakkor a gyújtófeszültség értékét célszerűen változatlan vagy közel változatlan értéken tartjuk.According to the invention, this object is solved by continuously and continuously controlling the arc current without interrupting the arc, but at the same time keeping the value of the ignition voltage constant or nearly constant.

A találmány szerinti berendezés lényege egyrészt az, hogy szabályozó elektronikája egyrészt a főtranszformátor szekunder segédtekercséről egyenirányító egység közbeiktatásával van táplálva, másrészt a munkakábelek főáramkörébe vezérelhető fojtó sorosan van bekötve, végül legalább egy, célszerűen potenciométerrel felszerelt kezelőegységgel van kiegészítve.The device according to the invention is on the one hand powered by regulating electronics from a secondary auxiliary coil of the main transformer by a rectifier unit, on the other hand by a series of chokes controlled by the main circuit of the working cables and finally by at least one control unit

A találmányt a továbbiakban néhány célszerű példakénti alakjának rajza segítségével részletesen ismertetjük. A rajzon az 1 ábra egyfázisú, váltóáramú bérén dezes kapcsolási rajza, a 2. ábra háromfázisú kiviteli változat kapcsolási rajza,The invention will now be described in more detail with reference to the drawings of some convenient exemplary embodiments. In the drawing, a wiring diagram of a single-phase alternating current duct of Fig. 1, a wiring diagram of a three-phase embodiment of Fig. 2,

-2193232 a 3. ábra több munkahely kiszolgálására alkalmas kiviteli változat blokkváltozata, a 4. ábra munkahelyi modulegység blokkvázlata, az 5. ábra a találmány szerinti berendezés vezérelt főj tójának kiviteli alakja.Fig. 3 is a block diagram of an embodiment suitable for multiple workstations; Fig. 4 is a block diagram of a workplace module unit; Fig. 5 is an embodiment of a controlled main pond of the apparatus according to the invention.

Az 1. ábrán egyfázisú, váltóáramú berendezés vázlatos kapcsolási rajzát tűntettük fel. A berendezés célszerűen köpeny típusú, szoros csatolású 1 főtranszformátorának 2 primer tekercse hálózattal, 3 szekunder tekercse 4 munkakábelekkel van összekötve. Az 1 főtranszformátorba két további 5 szekunder segédtekercs van beépítve és a berendezés szabályozó elektronikájával önmagában ismert 6 egyenirányító egységen keresztül összekötve.Figure 1 is a schematic diagram of a single-phase alternating current device. Preferably, the apparatus is connected to a primary winding network 2 and a secondary winding 4 to the main winding 1 of the jacketed, close-coupled main transformer. Two additional auxiliary coils 5 are incorporated in the main transformer 1 and connected to the control electronics of the apparatus via a rectifier unit 6 known per se.

A berendezés szabályozó elektronikája önmagában ismert, célszerűen hőmérsékletkompenzált vezérelhető 7 áramforrásból, a 7 áramforrásra kötött és a 4 munkakábelek főáramkörével sorbakapcsolt vezérelhető 8 fojtóból, végül a 7 áramforrás állítószerveként legalább egy, esetünkben két alternatív kapcsolásban elrendezett 9 és 10 kezelőegységből van összeállítva.The control electronics of the apparatus are known in themselves, preferably from temperature compensated controllable power supply 7, from the power supply 7 connected to the main circuit of the working cables 4 and finally from at least one or 9 alternatively connected units 9 and 10.

A vezérelhető 8 fojtó egyenáramú gerjesztőköre az indukált feszültség kioltására két vasmagon és ellentett gerjesztésű 8' fojtótagból van összeállítva (gyakorlati kialakítására az 5. ábra kapcsán visszatérünk).The direct current excitation circuit of the controllable choke 8 is composed of two iron cores and a reverse excitation choke 8 'for quenching the induced voltage (to return to its practical construction in FIG. 5).

A 9 illetve 10 kezelőegységbe egy-egy 11 potenciométer van beépítve a vezérelhető 8 fojtó gerjesztőáramának vezérlésére. A 9 kezelőegység az 1 főtranszformátorral, a 6 egyenirányító egységgel, a vezérelhető 7 áramforrással és a 8 fojtóval egységes szerkezetbe van összeépítve.Each control unit 9 and 10 includes a potentiometer 11 for controlling the excitation current of the controllable choke 8. The control unit 9 is integrated with the main transformer 1, the rectifier unit 6, the controllable power source 7 and the choke 8.

A 10 kezelőegység a 12 kábellel van a szabályozó elektronikával összekötve, 11 potenciométere pedig célszerűen a hegesztőpajzs fogantyújába van beépítve. Találmányunk értelmében a 11 potenciométer helye változtatható, így pl. az elektródafogóba is beépíthető vagy lábbal állítható kivitelű. Emellett a 12 kábel is kiváltható drótnélküli — URH, infra- vagy ultrahangos- összeköttetéssel.The control unit 10 is connected to the control electronics by the cable 12, and its potentiometer 11 is conveniently mounted in the handle of the welding shield. According to the invention, the position of the potentiometer 11 can be varied, e.g. it can also be mounted in the electrode holder or can be adjusted by foot. In addition, the 12 cables can be replaced by wireless - UHF, infrared or ultrasonic.

A találmány szerinti berendezés működését és ezzel egyben az újszerű hegesztési eljárást az alábbiakban ismertetjük.The operation of the apparatus according to the invention and the novel welding process are described below.

Az adott feladat megoldásához szükséges hegesztőáramot — a választott gyújtófeszültség tartása mellett — a 8 fojtó gerjesztésének a 11 potenciométer segítségével történő módosításával folyamatosan és fokozatmentesen változtathatjuk, illetve változtathatjuk az ív folyamatos fenntartása közben. A 8 fojtó reaktanciája gerjesztetten állapotban a létrejövő íváramot nxlO A nagyságrendben tartja. Az egyenáramú gerjesztést a telítésig növelve a reaktancia csökken, közelítőleg egy légmagos tekercs paramétereinek eléréséig.The welding current required to accomplish this task can be varied continuously and continuously while maintaining the selected ignition voltage by continuously adjusting the excitation of the choke 8 by means of the potentiometer 11, or by continuously maintaining the arc. The reactance of the choke 8 in the excited state keeps the resulting arc current in the order of nx10 A. By increasing the DC excitation to saturation, the reactance is reduced to approximately the parameters of an air core coil.

A 2. ábrán háromfázisú kiviteli változat vázlatos kapcsolási rajzát tüntettük fel. Az azonos alkatrészeket azonos hivatkozási jellel láttuk el.Figure 2 is a schematic diagram of a three-phase embodiment. The same parts are identified by the same reference numerals.

Az 1 főtranszformátor esetünkben háromfázisú transzformátor. A 3 szekunder tekercs 13 kimenetei és a 4 munkakábelek közé egy önmagában ismert 14 egyenirányító egység van bekötve.The main transformer 1 in our case is a three-phase transformer. Between the outputs 13 of the secondary winding 3 and the working cables 4 is connected a rectifier unit 14 known per se.

A hálózat „u fázisához rendelt 13 kimenetbe 15 segédfojtó, a „v“ és „w fázisaihoz rendelt 13 kimenetekbe pedig egy-egy vezérelhető 8 fojtó van bekötve. A 8 fojtok gerjesztőáramkörébe egy 16 szűrőkondenzátor van beépítve.Auxiliary chokes 15 are connected to the outputs 13 for phase u of the network and one controllable choke 8 to the outputs 13 for phases v and w. A filter capacitor 16 is incorporated in the excitation circuit of the chokes 8.

A 3. és 4. ábrán a találmány szerinti megoldás több munkahely egyidejű kiszolgálására alkalmas kiviteli változatának blokksémáját tüntettük fel háromfázisú hálózathoz.Figures 3 and 4 show a block diagram of an embodiment of the present invention capable of serving multiple workstations simultaneously for a three-phase network.

Ennél a kiviteli alaknál a már bemutatott előbbiek szabályozó elektronikája akként van megosztva, hogy egyrészt az 1 íőtranszformátor és a 6 egyenirányító egység, másrészt 17 munkahelyi modulegységként a 7 áramforrás, a 9 kezelőegység, továbbá a vezérelhető 8 fojtó, illetve adott esetben a két 8 fojtó, a 14 egyenirányító egység és a 15 segédfojtó van külö-külön egységes szerkezetekbe összeépítve.In this embodiment, the control electronics of the foregoing are divided so that the current transformer 1 and the rectifier unit 6 and the work module 17 are the power source 7, the control unit 9 and the controllable choke 8 and optionally the two chokes 8. , the rectifier unit 14 and the auxiliary choke 15 are assembled in separate units.

Az 5. ábra a találmány szerinti berendezés vezérelhető 8 fojtójának különösen előnyös kiviteli alakját mutatja. A 8 fojtó két hurokszerüen zárt 81 és 82 vasmagon van elrendezve. A 81, 82 vasmagok ágain egy-egy 83-86 munkatekercs van. A 83-86 munkatekercsekkel ellátott 81, 82 vasmagok egymás mellé vannak helyezve, és a két 81,82 vasmag egymás mellett lévő ágát közös 87 ill. 88 gerjesztőtekercs veszi körül. A 83-86 munkatekercsek az íváramnak megfelelő nagy keresztmetszetű huzalból vannak elkészítve, és egymással sorba vannak kötve. A 87, 88 gerjesztőtekercsek lényegesen vékonyabb huzalból vannak, menetszámuk is jóval nagyobb, hogy kisebb egyenáram kelljen a gerjesztéséhez. A 87, 88 gerjesztőtekercsek szintén sorba vannak kapcsolva. A sorbakapcsolás sorrendjénél az a mérvadó, hogy egyetlen közös 87 vagy 88 gerjesztőtekercsen belül levő két 83 és 84 vagy 85 és 86 munkatekercs az általuk létrehozott mágneses fluxus irányát tekintve egymással szembe legyenek kapcsolva.Figure 5 shows a particularly preferred embodiment of the controllable choke 8 of the device according to the invention. The choke 8 is arranged in two loop-closed iron cores 81 and 82. The iron core cores 81, 82 each have a coil 83-86. The iron cores 81, 82 provided with working coils 83-86 are arranged side by side and the adjacent branches of the two iron cores 81,82 are joined by 87 and 82 respectively. It is surrounded by 88 excitation coils. The working coils 83-86 are made of a large cross-sectional wire corresponding to the arc current and are connected in series. The excitation coils 87, 88 are made of a considerably thinner wire, and have a much higher thread speed to require a smaller DC current for excitation. The excitation coils 87, 88 are also connected in series. In order of series switching, it is decisive that the two working coils 83 and 84 or 85 and 86 within a single common excitation coil 87 or 88 are facing each other in the direction of the magnetic flux they generate.

A fenti kialakítással a vezérelhető 8 fojtó 81 és 82 vasmagjai a 87 és 88 gerjesztőtekercsen átbocsátóit egyenárammal egyidejűleg telítésbe vihetők. Példaként az egyes tekercsekbe bejelöltük az. általuk gerjesztett fluxus irányát.With the above configuration, the iron cores 81 and 82 of the controllable choke 8 can be saturated simultaneously with the DC current through the excitation coils 87 and 88. As an example, the mark is marked on each roll. the direction of the flux they generate.

A találmány szerinti megoldás oltalmi körünkön belül még további változatokban is kialakítható, így csak példálózva utalunk arra, hogy párhuzamos kapcsolásukkal az elérhető teljesítmény széles határok között változ3The present invention may be further elaborated within the scope of the present invention, so that, by way of example only, their parallel performance varies within wide limits.

-3193232 tatható, továbbá egyebek mellett akkumulátortöltőként is használható.-3193232 can also be used as a battery charger.

A megoldás döntő előnye egyrészt a változatlan gyújtófeszültség melletti fokozatmentes áramszabályozásában, az erősáramú hálózattól érintésvédelmileg tökéletesen elválasztott szabályozórendszerben, másrészt a mellékidők nagyságrenddel történő csökkentése mellett elérhető homogén varratszerkezetben, végül kezelésének könnyű és gyors elsajátíthatóságában van.The decisive advantage of the solution lies in the continuous regulation of the current with constant ignition voltage, in the control system perfectly separated from the mains power supply, and in the homogeneous weld structure achievable by the reduction of by-times, and finally in its easy and quick acquisition.

Claims

PATENT CLAIMS

An electric arc welding apparatus having a primary winding connected to a main transformer connected to working cables and having a control unit with a direct current controlling DC pre-magnetization which is connected to the main transformer via a rectifier unit, characterized in that the main transformer 1 ) comprises an iron core choke (8) having a DC excitation coil (87, 88), the DC excitation coil (87, 88) of which is connected to a controllable power source (7).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the iron core choke (8) consists of two series-connected choke members (8 ') having DC excitation coils (87, 88).

Apparatus according to claim 2, characterized in that one of the alternating current coils and the direct current coil windings of the inductors (8 ') has a common loop cross section for both inductors (8').

4. Apparatus according to any preceding claim, characterized in that the munkakábe Ick ₁₅ connected to the infeed (8) through (4) of the rectifier unit (14).

Apparatus according to claim 4, characterized in that it has a three-phase main transformer (1) which has a secondary winding

One of its branches 20 (3) is connected to the rectifier unit (14) via an auxiliary choke (15) and another two branches via a choke (8) with a DC excitation coil.

5 alternating current aspects are connected in series.

6. Apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is provided with a module unit (17) comprising at each workplace an independent DC choke (8), a controllable power source (7), a control unit (9) and optionally a rectifier (14).