CS196438B2 - Electric connection for automatic regulation of the d.c.arc welding of the thin sheets - Google Patents

Abstract

1,267,108. Arc welding control systems. KABEL-UND METALLWERKE GUTEHOFFNUNGSHUTTE A.G. Dec.8, 1969 [Jan.9, 1969], No.59743/69. Heading G3R. Apparatus for the automatic control of D.C. arc welding of thin sheets which are fed past a stationary welding head comprises electrodes 4 which are fed from an A.C. source 1 by way of a transformer 2, an adjusting element 3 - shown as a transductor but which may be a thyrlstor - rectifiers and a D.C. current transformer 5, the current transformer 5 producing a signal representing the actual welding current, which signal is compared in a controller 7 with a signal from a tachogenerator 6 which produces a signal representing the welding current required according to the speed of the sheet being welded past the welding head, the error signal effecting a control on the adjusting element 3 thereby to maintain the welding current at the value required for the speed of the sheet. The apparatus also compensates for current variations causes by temperature fluctuations .

Description

Vynález .se týká elektrického zapojení pro samočinnou regulaci· stejnosměrného . obloukového svařování' tenkých plechů, . protahovaných pod. nehybnou svařovací hlavou, například pro svařování do trubky stočených plechů podélným svařovacím švem pod ochrannou atmosférou pomocí .svařovacích elektrod, napájených ze svařovacího transformátoru přes regulační člen pro měnění svařovacího proudu a přes usměrňovači prvky, přičemž na regulační člen působí rychlostně závislý tachogenerátor.The invention relates to an electrical circuit for automatic regulation of direct current. arc welding of thin sheets,. protahovaných pod. a stationary welding head, for example for welding into a coiled sheet metal tube by a longitudinal weld seam under a protective atmosphere by means of welding electrodes supplied from a welding transformer via a welding current regulating member and rectifier elements, the speed-dependent tachogenerator acting on the regulating member.

Z německého pat. spisu č. 1146 992 je známo zapojení tohoto· druhu, kde ' regulačním členem je tlumivka předmagnetovaná stejnosměrným proudem, přičemž v budicím obvodu taChogenerátoru je zapojen přestavitelný . 'dělič napětí -pro nastavení základní hodnoty svařovacího proudu v závislosti na svařovaném materiálu. V obvodu kotvy tachogenerátoru · je zapojen měnitelný odpor. pro nastavení součinitele úměrnosti, ' určujícího sklon . charakteristiky svařovacího proudu v závislosti na svařovaném předmětu. · Přesta vování regulačního· členu, tj. ' měnění stejnosměrné“ předmagnetizace tlumivky, · se tedy provádí tachogenerátorem, . 'který je spřežen s .ústrojím pro odtahování svařovaného,, plechu · nebo přímo s tímto plechem. Svařovací proud je tedy řízen v závislosti - .na rych losti průchodu plechu pod svařovací ' hlavou. Kolísání napájecího napětí ani kolísání vzdálenosti svařovacích elektrod se · v tomto zapojení nesleduje, takže někdy vznikají svařovací . švy, které · nejsou dostatečně provařeny a ' při -větším mechanickém namáhání praskají.From German Pat. No. 1146,992, a circuit of this kind is known, wherein the regulating element is a choke pre-magnetized by direct current, with an adjustable circuit in the excitation circuit of the generator. Voltage divider to set the basic value of the welding current depending on the material to be welded. A variable resistor is connected in the tachogenerator armature circuit ·. to set the proportionality factor 'determining the slope. welding current characteristics depending on the object to be welded. The adjustment of the control element, i.e. the change of the DC biasing of the choke, is thus carried out by the tachogenerator,. which is coupled with or directly with the device for withdrawing the welded sheet. Thus, the welding current is controlled as a function of the rate of passage of the sheet under the welding head. Supply voltage fluctuations and welding electrode gap fluctuations are not monitored in this circuit, so that welding is sometimes produced. seams that are not sufficiently welded and burst with greater mechanical stress.

Vynález se vztahuje stejně jako známé zapojení na svařování v ochranné atmosféře wolframovou elektrodou, kde se používá pevné, netavíčí elektrody a protielektrodu tvoří obrobek. Od. tohoto způsobu se liší · svařování v ochranné atmosféře · s tavící .se '· elektrodou, k -němuž je zapotřebí '-svařovací usměrňovač s charakteristikou vyjádřenou konstantním · napětím. ' Vzdálenost hrotu elektrody od svařovaného místa je přitom mírou napětí oblouku, která tvoří regulační· veličinu pro posuv elektrody. Svařovací proud je přitom zcela nezajímavý, protože při kolísající intenzitě proudu dochází rychlejším nébo · pomalejším odtahováním elektrody · k · samočinnému · vyrovnání, projevujícímu se menší nebo větší tloušťkou svarové housenky.The invention relates, as well as the known connection, to shielded welding by a tungsten electrode, where a solid, non-molten electrode is used and the counter electrode forms a workpiece. From. In this method, welding in a shielded atmosphere with a melting electrode requires a welding rectifier with a constant voltage characteristic. The distance of the electrode tip from the welded spot is a measure of the arc voltage which constitutes the control variable for the electrode displacement. The welding current is completely unattractive, since at a fluctuating current intensity, the electrode draws off more quickly or more slowly by a self-alignment, which results in a smaller or greater thickness of the weld bead.

Tato známá regulace napětí svařovacího usměrňovače se dá šice aplikovat na · svařování wolframovou elektrodou, ale pro sva. řování · plechů, a zejména tenkých plechů je absolutně nevhodná. Charakteristika · svařo198438 . - ·. . з vacího usměrňovače pro svařování ' - tavící se elektrodou je totiž rovnoběžná s úsečkou a charakteristiky oblouku jsou mírně vzestupné; Charakteristiky jsou tedy téměř rovnoběžné, což při nepatrné odchylce napětí má za následek velkou změnu svařovacího proudu; při příliš vysokém proudu se . pak plechy propálí a při příliš nízkém proudu se nesvařfcThis known voltage regulator of the welding rectifier can be applied to tungsten electrode welding but for welding. The metering of sheets and especially thin sheets is absolutely inappropriate. Characteristics · welding198438. - ·. . because the melting electrode is parallel to the line and the arc characteristics are slightly ascending; Thus, the characteristics are almost parallel, which results in a large change in the welding current at a slight voltage deviation; if the current is too high. then the sheets burn through and do not weld if the current is too low

Účelem vynálezu je odstranit tyto nevýhody a vytvořit regulační zapojení tak, aby . zajišťovalo konstantní kvalitu svaru.The purpose of the invention is to overcome these disadvantages and to provide a control circuit in such a way that:. ensure constant weld quality.

V elektrickém . zapojení pro samočinnou regulaci stejnosměrného obloukového . svařování tenkých plechů, protahovaných pod nehybnou svařovací hlavou, například . pro· svařování do trubky stočených plechů podélným - svařovacím švem pod ochranou - atmosférou pomocí svařovacích elektrod, napájených ze svařovacího· transformátoru přes regulační člen pro měnění svařovacího - proudu a - přes usměrňovači prvky, přičemž na. regulační clen působí rychlostně závislý ťachogenerátor, je' podle vynálezu mezi usměrňovacími prvky a elektrodami zapojen stejnosměnný měnič, jehož sekundární vinutí, protékané proudem odpovídajícím skutečné hodnotě svařovacího proudu, je připojeno k regulátoru společně s výstupem tachogenerátoru, jehož výstupní proud odpovídá nastavené hodnotě - svařovacího - proudu, a - regulátor . je připojen na vstup regulačního -členu, zapojeného mezi svařovacím transformátorem a - elektrodami.In electric. wiring for automatic regulation of DC arc. welding thin sheets drawn under a stationary welding head, for example. for welding into a coiled sheet metal by longitudinal - welding seam under protection - atmosphere by welding electrodes, fed from the welding transformer via a welding current - regulating member, and - through the rectifier elements, wherein:. according to the invention, a DC converter is connected between the rectifiers and the electrodes, the secondary winding of which flows through the current corresponding to the actual welding current value and is connected to the controller together with the output of the tachogenerator whose output current corresponds to the and - controller. it is connected to the input of a control element connected between the welding transformer and the electrodes.

V zapojení podle vynálezu se tedy spojitě zjišťuje skutečná- hodnota svařovacího proudu a srovnává - se s - požadovanou - hodnotou, takže při- odchylce -ód - ' požadované - hodnoty regulátor přestaví regulační - člen - ve smyslu vyrovnání. - Regulace je velmi citlivá - a rychlá, - takže- kolísání - napájecího napětí, vzdálenosti elektrody a -teplotní -změny nemají vliv na svařovací proud, který se neustále - udržuje - na hodnotě potřebné k prověření svaru.Thus, in the circuit according to the invention, the actual value of the welding current is continuously determined and compared with the desired value, so that in the case of deviation from the desired value, the regulator adjusts the regulating element in terms of alignment. - The regulation is very sensitive - and fast - so - fluctuations - in the supply voltage, electrode distance and - temperature - changes do not affect the welding current, which is constantly - maintained - at the value needed to check the weld.

Vynález je vysvětlen v popise s ' odkazem , na připojený výkres, -na němž jsou na obr. 1 a 2 znázorněny dva - příklady zapojení podle- vynálezu, s odlišně vytvořeným regulačním členem.The invention is explained in the description with reference to the accompanying drawing, in which Figures 1 and 2 show two examples of connection according to the invention, with a differently formed control member.

Zapojení podle -obr. 1 je napájeno z napájecího zdroje 1, jímž může být - například síť střídavého napětí s- frekvencí - 50 Hz. Ná napájecí - zdroj -1 je zapojeno - primární vinutí svařovacího- transformátoru 2, jehož sekundární -vinutí je- připojeno - k 'transduktoru 3. Mezi svařovací - hlavu- 4, jejíž - svařovací elektrody jsou označeny vztahovými značkami + a —, a transduktor - 3 je zapojen stejnosměrný - měnič - 5, z - jehož - sekundárního vinutí - se odebírá proud odpovídající skutečné hodnotě svařovacího proudu. Tachogenerátor 6 vyrábí proud, který odpovídá nastavené - hodnotě -svařovacího- proudu. - Nastavená hodnota- a skutečná hodnota svařovacího proudu se vzájemně - porovnávají - superponováním a takto vzniklý rozdílový signál se zavádí na vstup regulátoru -7. Výstupním signálem regulátoru 7 se mění předmagnetizace jader transdnktoru 3. Vznikne-li regulační odchylka, tj. - rozdíl mezi skutečnoua - nastavenou hodnotou svařovacího proudu, mění -regulátor 7 předmagnetizaci těchto jader. Potřebná energie je - dodávána do regulátoru 7 pomocným transformátorem 8. Potenciometr 9 slouží -k provádění - žádaných změn nastavené - hodnoty - svařovacího - proudu. ..···Wiring according to FIG. 1 is supplied from a power supply 1, which may be, for example, an AC voltage with a frequency of 50 Hz. The power supply -1 is connected to the primary winding of the welding-transformer 2, the secondary winding of which is connected to the transducer 3. Between the welding-head-4 whose welding electrodes are indicated by + and -, and the transducer - 3 a DC - converter - 5 is connected, of which - the secondary winding - draws current corresponding to the actual welding current value. The tachogenerator 6 produces a current that corresponds to the set welding current value. - The setpoint value and the actual value of the welding current are compared to each other by superimposing and the resulting differential signal is applied to the -7 input. The output signal of the regulator 7 changes the pre-magnetization of the cores of the transducer 3. If there is a control deviation, i.e. a difference between the actual and the set welding current value, the regulator 7 changes the pre-magnetization of these cores. The required energy is - supplied to the controller 7 by an auxiliary transformer 8. The potentiometer 9 is used to make - the desired setpoint changes - the welding current. .. ···

Popsané zapojení podle obr. i -pracuje takto:The circuit described in FIG.

Po· zapnutí svařovacího agregátu - vytvoří se určitá předmagnetizace jader transduktoru 3, určená - regulátorem 7 v závislosti na nastavení potenciometru 9, které se provede před počátkem svařování - podle vlastností svařovaného - materiálu, například - plechu. Dojde-li -při provozu vlivem - jakékoliv neočekávané - okolnosti ke zvětšení ' vzdálenosti svařovacích elektrod, je třeba zvýšit napětí. Svařovací proud se krátkodobě sníží a- tím poklesne také - proud v sekundárním, vinutí stejnosměrného měniče - 5, který je - signálem skutečné - hodnoty - svařovacího proudu. Navstup - regulátoru 7 - dospěje proto signál rozdílu mezi -skutečnou a nastavenou hodnotou , svařovacího proudu. Výstupním signálem regulátoru,7 se v tom případě zmenší předmagnetizace - ' jader transduktoru 3, čímž se zvětší proud, protékající elektrodami svařovací , -hlavy 4. Stejným způsobem se vyrovná kolísání - napětí - napájecího zdroje 1. Tímto kolísáním je - totiž způsobeno kolísání svařovacího- proudu, které se vyrovná regulátorem 7 -stejným způsobem, změnou předmagnetizace jader transduktoru - 3. Také změny, k nimž dochází v popsaném zapojení vlivem kolísání teploty- á které máji vliv iia hodnotu svařovacího- proudu, jsou -okamžitě vyrovnány - regulátorem 7. - Zapojením - podle vynálezu je - proto zajištěno, - že- ' svařovací proud protékající - elektrodami svařovací hlavy 4 má - stále tu - ' hodnotu, - která je - potřebná k vytvoření plně prověřovaného svařovacího švu. .After switching on the welding aggregate, a certain pre-magnetization of the transducer core 3 is determined, determined by the regulator 7, depending on the setting of the potentiometer 9 which is carried out before the beginning of the welding - depending on the properties of the material to be welded, e.g. If - due to any unexpected circumstances - the electrode gap increases, the voltage must be increased. The welding current is reduced for a short time and thus also - the current in the secondary winding of the DC inverter - 5, which is - the actual value signal - the welding current. Therefore, the input of the controller 7 reaches the signal of the difference between the actual and the set welding current value. In this case, the output signal of the regulator 7 reduces the pre-magnetization of the cores of the transducer 3, thereby increasing the current flowing through the welding electrodes of the head 4. In the same way the voltage fluctuation of the power supply 1 is equalized. Also, changes that occur in the described circuit due to temperature fluctuations, which also have an influence on the welding current value, are immediately compensated by the regulator 7. It is therefore ensured by the connection according to the invention that the welding current flowing through the electrodes of the welding head 4 still has a value which is necessary to produce a fully tested welding seam. .

Zapojení podle obř. 2 se - liší od zapojení podle - obr. 1 - jenom- odlišným vytvořením regulačního členu. V zapojení podle obr. - 1 - 'je regulačním členem transdúktor . 3, zatímco v zapojení podle obr. 2 - je regulačním členem tyristor 10. - Ve ' schématu zapojení na obr. 2 je pro - zjednodušení' zakreslen -jeti jeden tyristor ' 10, ale v praxi lze ovšem použít několika tyristorů. - Činnost zapojení - podle obr. 2 je ' -v podstatě stejná jako činnost - zapojení podle obr. 1. Rozdíl je -jen v tom, že použitím elektronického prvku jako· regulačního členů, tyristorů 10, je dosaženo zkrácení doby regulačního pochodu, -protože ' - tyristor -10. má- větŠí vybavovací rychlost - něž transduldtorX Jak je - známo, tyristor - 10 přechází 'do nevodivého' stavu ' při každém průchodu - řídicího napětí huloua musí být znovu zapálen. Toto zapálení provádí regulátor 7, který nastavuje okamžik 'zapálení tyristoru 10 na dřívější nebo na pozdější dobu podle toho, zdá má do elektrod svařovací hlavy 4 proudit větší nebo· --menší - proud.Connection according to fig. 2 differs from the circuit according to FIG. 1 by a different design of the control member. In the circuit of FIG. 1, the control member is a transducer. 2, the thyristor 10 is the regulating member. In the wiring diagram of FIG. 2, one thyristor is shown for simplicity, but in practice several thyristors may be used. The operation of the circuit according to FIG. 2 is essentially the same as the operation of the circuit according to FIG. 1. The difference is that the use of an electronic element as a thyristor control element 10 reduces the time of the control process. because '- thyristor -10. It is known that the thyristor-10 goes into a 'non-conductive' state 'each time the control voltage hulou is passed and must be re-ignited. This ignition is carried out by the regulator 7, which sets the moment of ignition of the thyristor 10 to an earlier or a later time, depending on whether it appears that a greater or lesser current should flow into the electrodes of the welding head 4.

196196

Zapojení podle vynálezu má proti dosud známým zapojením tu další výhodu, že pro spouštění svařovacího agregátu není zapotřebí pomocných obvodů. Pozvolným zvyšováním nastavené hodnoty proudu při spouštění lze zajistit přesně definovaný počátek svařování a nenáhlý vzestup svařovacího proudu.The circuit according to the invention has the additional advantage over the prior art circuitry that no auxiliary circuits are required for starting the welding unit. By gradually increasing the set current value at start-up, a precisely defined start of welding and a sudden increase in welding current can be ensured.

Podle dalšího význaku vynálezu lze svařovací transformátor 2 vytvořit jako rozptylový transformátor, který má til výhodu, že na rychlé změny proudu v sekundárním vinutí reaguje měkce a tím zabraňuje případ-According to a further feature of the invention, the welding transformer 2 can be designed as a leakage transformer which has the advantage that it reacts softly to rapid changes in current in the secondary winding, thus preventing the

Claims (5)

1. Elektrické zapojení pro samočinnou regulaci stejnosměrného obloukového- svařování tenkých plechů, protahovaných pod nehybnou svařovací hlavou, například pro svařování do trubky stočených plechů podélným svařovacím švem pod ochrannou atmosférou pomocí svařovacích elektrod, napájených ze svařovacího transformátoru přes regulační člen pr-o měnění svařovacího proudu a přes usměrňovači prvky, přičemž ha regulační člen působí rychlostně závislý tachogenerátor, vyznačené tím, že mezi usměrňovacími prvky a elektrodami (4) je zapojen stejnosměnný měnič (5), jehož sekundární vinutí protékané proudem odpovídajícím skutečné hodnotě svařovacího proudu je připojeno к regulátoru (7) společně s výstupem tachogene439 •1. Electrical connection for the automatic regulation of direct arc welding of thin sheets drawn under a stationary welding head, for example for welding into a coiled sheet metal tube by a longitudinal welding seam under a protective atmosphere using welding electrodes supplied from a welding transformer via a welding current regulating member. and via rectifier elements, wherein a speed-dependent tachogenerator acts on the regulating element, characterized in that a DC converter (5) is connected between the rectifier elements and the electrodes (4), the secondary winding of which flows through current corresponding to the actual welding current value is connected to the regulator (7) ) together with tachogene439 output • nému poškození regulačního obvodu. Zejména při použití tyristoru 10 jako regulačního orgánu dochází к rázovým změnám svařovacího proudu, takže použití rozptylového svařovacího transformátoru 2 je velmi výhodné.damage to the control circuit. Especially when the thyristor 10 is used as a regulating element, the welding current surge changes, so that the use of the dispersion welding transformer 2 is very advantageous. Regulátor 7, který je v podstatě regulačním zesilovačem, jze vytvořit jako tranzistorový zesilovač o sobě známého druhu s velkým zesílením. Je výhodné vytvořit regulátor 7 tak, aby měl charakteristiku proporcionálně integračního regulátoru.The regulator 7, which is essentially a regulating amplifier, can be designed as a transistor amplifier of known type with high amplification. It is advantageous to design the controller 7 so that it has the characteristics of a proportional integration controller. VYNALEZU rátorn (6), jehož výstupní proúd_ř odpovídá nastavené hodnotě svařovacího proudu, a regulátor (7) je připojen na vstup regulačního členu zapojeného mezi svařovacím transformátorem (2) a elektrodami (4).CLAIMS-laboratory (6) whose output current corresponds to the value _of the welding current, and a controller (7) is connected to the input control member connected between the welding transformer (2) and electrodes (4). 2. Elektrické zapojení podle bodu 1, vy- značené tím, že regulačním členem je transduktor (3). . <2. The electrical connection according to claim 1, characterized in that the control element is a transducer (3). . < 3. Elektrické zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že regulačním členem je tyristor (10).Electrical connection according to Claim 1, characterized in that the control element is a thyristor (10). 4. Elektrické zapojení podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že svařovacím transformátorem (2) je rozptylový transformátor.Electrical connection according to Claims 1 to 3, characterized in that the welding transformer (2) is a leakage transformer. 5. Elektrické zapojení podle bodů 1 až 4, vyznačené tím, že regulátor (7) je tvořen tranzistorovým zesilovačem s proporcionálně-integračním charakterem.Electrical connection according to Claims 1 to 4, characterized in that the regulator (7) consists of a transistor amplifier with a proportional-integral character.