DE1615290A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenschweissen - Google Patents

Description

U. 3. derial <xo. : 596 128

General Dynamics Corporation Sew iork, ii.i. ,y.otoV.A. -

Verfahren und Vorrichtung.: zum Lichtbogenschweißen

Erfindung betrifft Lichtbogenschweißanlagen"und -verfahren, insbesondere für Iflipulsschweiiien unter Verwendung nicht abschmelzender Elektroden,, ■ ; '

M zur ^eIt übliolien ImpulsschweiBanlagen, welche nicht absctmelZende Elektroden verwenden, wird der dtrom dem Lichtbogen nicht als konstanter 3-leichstrom,. sondern in I?orm eines von Impulsen oberlaf-rerteii Ruhestromes zugeführt. ■"Dadarc-i entstehen nficheinander einzelne uchmelzzoiien im Hetall. Dies Terfahren ist insbesondere bei nicht hox\iζontal verlaufenden ochvveißnähten vorteilhaft, bei denen anderenfalls das geschmolzene Metall . aus der dclimelzzone herauslauf en würde: ein ilnwendungsgebiet ist beispielsweise das SchweiBen der L^Tnterseite von Bohren₀ Die eiazelnen aufeinanderfolgenden Schweißzonen sind klein, und bei ihnen überwiegt die Oberflächenspannung die Wirkung der Bciöverkraft, bis die ochweißzone sich wieder verfestigt. £±n iTachteil dieser bekannt-en iualagen liegt darin^ daß die' zur Urzeugung des Impulsströmes für den Lichtbogen erforderlichen Bauteile, also die ochweißstromquelle und die Stromimpulsquelle, entfernt von den übrigen teilen .der Schweißanlage betrieben werden und nicht automatisch in sie einbezogen sind» Andere Anlagen werden dagegen von Hand betrieben, wobei die Qualität der Schweißstelle von der *'

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G-eschicklichkeit des Bedienenden abhängt. Im Ergebnis sind die Abstände der einzelnen Schweißzonen nicht gleichmäßig, sie liegen zu weit auseinander oder die Zonen überschneiden sich, so
daß wegen dieser Ungleichmäßigkeit die Vorteile des Impulsschweissens in Präge gestellt, wenn nicht völlig hinfällig werden.

Die Erfindung schafft dagegen eine Impulsschweißanlage und ein - verfahren, bei dem die Impulserzeugung von vorneherein in das System einbezogen ist derart, daß eine kontinuierliche Schweißzone entsteht. Die Impulse werden „durch ein periodisches Ansteigen und Absenken des Strompe^els entsprechend einem gewünschten Iinpulsverlauf erzeugt. Unter der Bezeichnung periodisch ist hier ein mathematischer Verlauf nach der Gleichung i (t) « i (t+T) verstanden, bei dem T die Periodendauer des sich wiederholenden Stromverlaufs ist. E'ntsprscnend dem Stromverlauf wird die "Vorschub geschwindigkeit der .Schweißstelle und bei Benutzung einer .Kalt draht zuführung auch der Tor schub des Schweißmetalle s zur
Sch'/veißzone gesteuert. Hierdurch wird die Schweißelektrode längs der Schweißnaht exakt unter Berücksichtigung des genauen Verhältnisses von Hitze, Schweißmetall und Schweißstrecke bewegt, und dadurch wird sichergestellt, da3 die Schweißzone sich fortlaufend in i?orm einer kontinuierlichen V/elle anstatt in einzelnen getrennten Schweißzonen verfestigt, obwohl der Strom periodisch zugeführt wird. Der Zweck der Impulsschweißung liegt in der Kontrolle der "Vorgänge im Inneren der Schweißzone derart, daß verhindert wird, daß an irgendeinem Punkt soviel Hitze entsteht,
daß die auf die Schweißzone wirkende Schwerkraft die Kraft der Oberflächenspannung übersteigt.

Die Aufgabe, der Erfindung besteht in der Schaffung eines mit

ti«
nicht absxrimelzender--Elektrode arbeitenden ImpulsschweiBsystems",

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das automatisch oder handbetrieben xverden kann. ' Insbesondere sollen die zur Erzeugung der Lichtbodenimpulse benötigten Bauteile betriebsmäßig in den übrigen Teil der Jailage einbezogen sein. Die Stromimpulse sollen dabei eine solche Frequenz und Größe haben» daß die Verhältnisse an der ochweißzone stabil sind, so daß eine kontinuierliche Verfestigung der Scliweißzone längs des Vorschubweges der Schweißelektrode eintritt. Die Steuerung dieser Verhältnisse in der Schweißstelle, soll öurch eine periodische Erhöhung und Erniedrigung des Stromes -erreichtwerden.

Diese Aufgaben werden'erfinaunKS^eaiäß dadurch gelöst, daß zuerst ein Voi-strom aus .Vaster und einem ineiten las zum Schweißbrenner geleitet wird, um diesen zu kühlen und von Fremdkörpern zu reinigen, und daß anschließend der Licl-tboden mir einer noehfrequer;-ten Hochspannung gezündet wird, we lc Le an den Spalt z/zischen die Elektrode des 3renners uni das .V'erhsirtlck gele-rt v/ird, und-de i der Boien. mit einem otartschweiBstrom aufrechterhalten wird, der ihn über die Slektrode des Scliweißbrenners zugeführt wird. Ist der Lichtbogen ei^st einmal gesundet^. 30 wir ο die Iioslifrequente hochspannung uni der Sfcartstrom acgeiiclxaltet und sin. in..eine. Hichtvjitj verlauf ender Impulastrom dem Licht rve.^-en zur Steuerung der 7erf esti^un^ des lletalls in der ScriiEelzEone zugeleitet. Jerner wird dafür ttesorgt, da3 der täcliweiÄtreimer ut. das Werkstück herumläuft un-d daß der Schweißdraht den: dchweiibogen zujef^hrt wird. iLm Lnde eines Scliweißzyklus, der mit aiiniestens eine^ vollständigen Umlauf des .Schweißbrenners um däs.Vierks-oück übereinstimmt, wird die iröie des dem Ησίν.νεϋοο^βη zu^aföiirteii Impuls stromes allmählich ris nahe 0 verringert, so äa-is -der Socen erlischt und ein Einbrennen -on! Forösitäten der Sch.vei-Sstelle vermieden werden, uni die Drehbewegung· des Scliwei^treriners und der Tor schub des

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3cliwei.i:drahtes zur SchweiSzone "beendet wird..

7/eitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der DTi:stellun-:en von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Ss zeigt

J?itT. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung

^ii?ο 2A die Zeitsteuerschaltung der in Figo 1 dargestellten ; Ausführung

?i·"·-, 23 die oteuerschaltungen für den Schweißstrom, den Vorschub des Brenners und des Schweißdrahtes ,für die in -^ig. 1 dargestellte Ausführungsform

Fi;. 2? die ^ocrifrequenzsteuerschaltun?; und die mit j.iagnet- · verstärkern arbeitende Stromquelle der Ausführungsforn: nach 2¹Ig. 1 --.

Fi-v, 5 die Zusammenschaltung der Einheiten der Figuren 2A, 2B und 23 und

^i--, ^ eine teilweise itescnnlttene Darstellung des "beweglichen Trägers für den trenner mit der Schweißirar/tzuführung nach der Erfindung,

-.ie ir:-yi.T. 1 verensciisulichte Ausführungsform der Erfindung zeigt ein Steuerfeld Io mit einer Ar-z&hl nicht veranschaulichter iZi^- 30-r·.-Irer, l'astenacweiter und rotentiorfiejfiter zur Ziri3chal- z ;n~ -ir.d cteueruns des -ietrie'os der erf ir.dungs-f;eriäiien Anordnung. Ιλ der ::echf -jl:-enden näheren Beschreibung der· Erfindung, sind die verschiedenen IDleniente nicht r.eceneinender, sondern neben den

ac--eltun^steilen gezeigt, zu denen sie gehören, daait die ■ Se- ~

schreicun3 und des Yerstündni¹= der_ Erfindung einfacher werden« λ! dss 3"ce*aerfeld Io -ist eine Zeirsteuersc-xB-ltung 12 angeschlos-

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sen., die eine üehrziahl AFon Zeit— und Helaisschaltungen zur Steuerung des Betriebs der Strorasteuersclialtetng 14, der/ilagnet-, verStärkerstromquelle 16, einer Hoehfrequenzsteuerschaltung 18, einer Ilotorsteuerschaltung 2o für, den ScIiweißfeennerTrorseliub tmd einer i&otorsteuersehaltung 22 für den SöhweißdrahtTorschub enthält. .-' ■■■■. . -■.■'" ■ ; .. \ - : -.-■■'

Bi e Stromsteuerschaltung 14 kann entweder-einen konstanten Gleicii— strom, einen abfallenden öleiciistrpio oder einen pulsierenden jlleiciistrom zur Änsteuertpig der Wicklung der ila aietverstHrfcer— ,jtroaquelle 16 lisfern». i)iese wiederum- liefert auf einen i-nrer Steuerviicklung zugefünrten "Strom -nin einen diesem Steuerstrom proportionalen' Strom durch die Xeiter 25 tmd 24- zu einem SciiweiS-Lich-tbogen 26, der zwischen der Elektrode 28 eines drehbaren ■3ch?iei-äTbrenners 3o und einer Schweißzone 31 eines ;fer-kstiicks 32 brennte 'Sine rioclifrev^uenzsteiiersclialtuns 18, die ebenfalls .Seit·-' und HsIaissciiältunken enthält, -steuert ein Paar iTantile 3^ und 36».. die ihrerseits wiederum den Suf IuS iron ,lasser und inertem Gas zumGehäuse des Schweißbrenners -.Jo'hzw* zum Lichtbogen 26 steuern« Me ■lochfrequenzsteuerschaltung 18 ist" an. die- Leiter 23 und 24-angeschlosseii und liefert zur Zündung des liichtbogens 26 ein hochfrequentes Eochspannungssignal an üqh ImItspalt zwischen, der Elektrode 28 und dem 7/erkstuek- 32« .- .Die . Schaltung, 18 liefert dieses Lichtbogenzündsignal erst, nachdem das Gehäuse des Sehweißbrenners 3o gekühlt, worden ist und die Schweißbogenf lache' durch den das-lfentil 36 durchflieBenden inerten-Gasstrom von. Fremdkörpern und insbesondere Sauerstoff und Stickstoff gereinigt worden ist·

Wenn die liochfrequenzsteuerschal'fcung 18 das Soshspaminiingssignal an den Spalt zwischen Elektrode 28 und Werkstück 32 liefert,

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trennt sie gleichzeitig öle katroiasteuersciialtrarig 14- von Steuerwicklung. der ,Magnetverstärker-Stromqpielle 16 afc, läßt einen starken SJtrom in die Steuerwicklmiig: fließen. Dadurch wird der Üagnetve j-stärker gesättigt, vmä. es JTMeUt; in den Leitern 24- und 36 ein starker Strom zum Hlcktebogem 26. Im Reihe mit dem Leiter 24 liegt ein 3ehweißstroepeXs±s 38» &®& durch den starken oehweißstroia erregt wird: es koppelt; - (faiwn ftir den Beginn des "tatsächlichen, .ociiweißzyklus ein oifeexiersi_;ma-l am einen Zeitkreis innerhalb .der Zeitsteuersehaltiling 12.- Im. dem !Leiter 24-ist ferner Eontrollwiderstand 4a ;jeschaltet, <3jbt jiSci-fäiariBiigssignale an ".ie Stromsteuersclialtung 14- leitet;, so daß das Ausganf^ssignal dieser sc-haltung 2ue i.oriipeasierung jeglielier" Teramderungen des SchweiästroHies korrigiert '.vird. Jean, das rlociisp.aamaanig:s— Jjiciit— "bogenzündsignal iron >ler St euer Schaltung 18 fceead-et wird, wii?d der Ausgang der Stromsteuersclialiung 14- medenuHL mit deir Sfeeues^sficklung der Stromquelle 16 verb Linden, und die StrarJEstiiOritgnaielle wird abgetrennt«

Die Steuer Schaltung 2o für den Brennermotoi? wsA die S-fe 22 für den Drahtvorschubmotor werden nach, einer· vorgewähltien Zeit, nach dem das Schweißstromrelais 33 erregt werdes. isifc, 'worn, der Zeit— steuerschaltung 12 "betätigt,, Die beiden' Steuerschalitsiag^a 2o und 22 liefern, dann Betätigung^strÖme^zu. einem ScliWeUSbreniteirrorschubmotor 4-2 "bzw. einem Drahtvorschubmotor 44-, Bei? EotoE¹ 4P2 laßt deii Brenner 3o vsm. das Yierksfcück 32 herumlaufen, wäiEread der/ Moifcor 44-/ Schweißdraht 4-6 in die Schweißzone 31 nachschäelbifc·, Bie Steuerschaltung 2o reguliert; die Drehzahl des idotors 4-2 (ieir&irfcj daß der Schweißbrenner 3ö wäkrend eines vorgegebenen Schweißzyklüss geaan eine Umdrehung um das Werkstück 32 herumläuft. Die SfeeB-ersciial-femag 32 reguliert die Drehzahl des Motors 44 derart, daß &&f »äslaweißdraht 46 mit einer Ge schwindigkeit in die Schweißztwae 51

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wird, wie sie für-.eine-^ute" SGJ.-7/.eiS-iiialitut erforderlich ist»

Aiii Ende eines Schweißsyklus,. dereinem völli :en "umlauf des Brenners 3o um das //erkstück 32 eint spricht, schaltet die Seitsteuerschaltung 12 die otieuer schaltung 22 fur den prahtvorschubmotor 44 ab, so daß dieser stenen bleibt. Ein zweites dteuersignal wird von der ^eits-teuerschsltunß; 12 an die dt roms teuer schaltung 14 abgegeben, die darauf Ziin an lie; a nietverstlirkerstrosquelle einen abfallenden oder pulsierenden jleicuBürora liefert. Diese pibt nunmhhr einen ^leiciifür'ial^ abfallenden oeLweißstroiu ab, so daß das Scliv/eiustroairelais 33 abfällt und der ScL.veiitboren 36 SGiilieiJUch zu der ieit erlischt, ?.?. der der I₁QtOr *2 steher. bleibt. Zuc Yerliinderung von Encrennun-^en und Γ-orösitäten der Schweißung am Ende eines Schv/eißzyklus .vird der jch-'/eiiistroni eilmäixlio;h veri"ingert. Die Ia-tnetverst-^:ix'k"rstrQ:-i4uelle 16 und die Frequenzsteuersciialtunfj 18 werde·ι el.enrolls zi dieser ^eit -3urch die ieitsteuerifchaltiunir 12 ab~eschaltet, und iie Ventile 34 '-U^d 36 werden mittels der iochfre^uenzsteuerscLaltuna·^V15 geschlossen. ■ ;

Eine detailiertere äescareibung der Erfindung sei im folgenden anhand der JTi^uren 2A,Ξ, und G,; die r-eaaii SIg. 5 susaanenresccaltet werden uni die elektriochei: jolislr. ilier ier einn^laen Teile der Drfiüiung zeigen, ~e-el;ea. j-e:näi -15. 2^-. li-'-'rt eine ,iechselspannim-r von 2j>o ToIt en den _iλ "ci-jskle.-nsisn- 5'o und ?1 der Zeitsteuersshaltuiij 12« l»iese enthält; einen *re;nsicreator 52, eine· in iieihe :axi der Äuagangsi/icklung de.3 iransfcreator3 geschaltete 2ioae 54 und ei^. lielais $6 ~i ^ ."o:iT;ak"cen 5Sa₁ 55c und 55c. ^n der f öl -s-r:aLen Besclirexfcuns .sir:d alle ,.on"S£kte ia un^rreeüen Zustand der -lelais als -r-ilie— oä.er --.rbeitskontaic^e darres^ellt.

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.Veiter enthält die Zeitsteuerschaltung 12 ein Relais 58 mit Kontakten 53a,-58b und 58c, ein Relais 6o mit Kontakten 6oa und 6ob und einen ersten Zeitkreis 62 mit einem verzögerten Kontakt 62a und einem unverzögerten Kontakt 62b. Weiterhin ist ein zweiter Zeitkreis 64- 'mit einem verzögerten Kontakt 64-a und einem unverzöp'erten Kontakt 64-b, ein dritter Zeitkreis 66 mit einem, verzögerten Kontakt 66a und ein vierter ^eitkreis 68 mit einem verzögerten Kontakt 68a vorgesehen. Ji e Zeitkreise 62, 64-,66 und 68 können in üblicher 7eise ausgebildet sein, so daß sich. ihre nähere Λ3Schreibung erübrigt. *J±e verzögert arbeitenden Kontakte der Zeitkreise bleiben eine bestimmte Zeit-nach der Ansteuerung des .jeweili ven ^eitkreises noch in ihrem Ruhezustand lieiren. .

Ji e -¹Ig. 2A erkennen läßt, lie;-:t die JechaaLspannung an den beweglichen Kontakten eines zweipoligen Umschalters 69·«Dieser Schalter ist zusammen mit anderen handbetätigten Schaltern auf deti Steuerfeld Io en^eox^vd:aet, jedoch der Einfachheit halber in den ic-ialtplsn der ^eitsteuer3chaltun": 12 einTezeichnet. isei •'fssc ilo^senerü Schalter 69 lie^t die ./echselspannung über den Kontakt 5£c des Relais 55, ein Leitun^spaar 7o, den verzögerten -on;akt SSa des Zeitkreises 63 und ein Leitun^sr^aar 71 an der ϋ:'^-·::2_χ37.·ίο1<1-:Ώ.'_:" des Transformators 52. Die .'/echselspannung Ton 2^o "/ölt; rird τόπι -ransforr-ator 52 auf 24- ToIt he runt errr=ⁿ~-Sfcrrr-iert ·χτΛ lie'ft üter die Diode54 an einem Anschluß des Drucktasten betUti"ten 3top>.sc:.elters ^η"-_Λ der n-jrialerweise <τβ-3c:-loss-en ist ur.'I die- 3l6icLsericr^ete Singsn-ysspannung an einen Anschluß des ;ruo>tasten estätigten Startschalters 73 leitet.

iei eineü kurzzeitigen Drücken des Startschalters 73 gelangt die --leichtericlitete "ipanriun?; von 24- ToIt über den Startschal-

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ter 73 auf einen Eingangsanschluß des Relais 56, dessen anderer ■Eingangsanschluß am. anderen ande der Ausgangsv/icklüng des Transformators 52 liegtο' Dadurch wird das Relais 56 erregt, so daß sein Kontakt 56a schließt und das Relais sich über ihn selbst halte In bekannter W&ise kann über das Relais 56 ^ein Kondensator geschaltet sein, der verhindert, daß das Relais nach der Rückkehr des Startschalters.73 in-seine geöffntete Ruhelage zu schnell wieder abfällt. Bei erregtem Relais 56 schließt sein Kontakt 56b und sein Kontakt 56c öffnet.

Figur 20 läßt erkennen, daß der im Ruhezustand offene Kontakt und der Kontaktarm, der Kontakte 56b über ein Leiterpaär 75 in Reihe mit der vVechselspannungsquelle von 23o tf"olt und einem Hauptunterbrechungsmagnet 74, der sich in der Magnetverstärkerstromquelle 16 be'findet, liegen. Beim Schließen der Kontakte 56c bei Erregung des "Relais 56 wird der -Hagnet 74 erregt, so daß seine Unterbrecheriiontakte 74a,74b und 74c schließen und eine "Wechselspannung von 460/230 "Volt an einen Transformator 56 der Stromquelle 16 legen«, Obgleich sieh bei der Erfindung auch in-Festkörpertechnik ausgebildete und mit sättigbaren Spulen arbeiten-.de Schweißstromquellen und dergleichen verwenden lassen, werden Sehweißstromquellen mit Sfagnetverstärkern vorgezogen, weil sie mit niedrigen Steuerströmen und Vorströmen arbeiten und schneller auf die ihnen zugeführteh!Ströme reagieren» Eine im Handel erhältliche Schweißsbromquelle, die mit Erfolg bei der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, ist die Dreiphasen-Koiistan.tschwelßstromquelle von Tickers. · - -.

Der normalerweise geschlossene Kontakt und der Schaltarm der Kontakte 5.6c liegen über .ein lieiterpaar 79 in Reihe mit einem Re-

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lais 77 und der-Äusgangsv/icklung- eine3 transformator a 78 der nochfrequenzsteuepschaltung IS. Die Eingangswe ch.se! spannung von 250 ToIt; wird der Schaltung; 14 über ein Paar Jälii^aügskleia— men 80 zugeführt und gelangt über den Llitte Ikontakt 32a des Re--.. lais 82 bzw» den V.ittelkontakt 77s. des Relais 77^2ur -irimärv/ick- -. lung des -Transformators 73. Vor der .Erregung des Relais 56 ⁱ"ler oteuerscbaltunp: 12 v/ird. das Relais 77 über die Aus gangs wi cklung ·.■ des Transformators 78 und die Kontakte 56c erregt. Der Kontakt 77^a schaltet dann in seine andere Lage um und lart die wechselspannung το η 23o ToIt an das Relais 32. Bez. erregtem Relais 32 schaltet dessen Kontakt 32 um und stellt eine Verbindung zwischen den "Jjingangsklemiiien 80 und einem. Paar -.•iagnetventil-erregerooulen 3A- und.86 und einem Zeitkreis 88 her»

3~im jibscaalten ®s Relais 77 infolge ÖTfnens des Kontaktes kehrt der IZontakt 5?a '//leder in seine Ruhelage zurück und legt datei -die "iin-gaiiggklemrrien 80 an den verzögerten Kontakt 88a -des-■ Zeitkreisas 83 und trennt gleiciizeitig die "ierbindung" zv/ischen den Eingangsklemmen 80 und des. Relais 82. ■ vJenn der Kontakt 82ain seine Ruhelage zurückkehrt 7/ird aufs neue einer der Singangsanschlüsse 3o an die Eingänge der „lagnetTentilspulen 84 und 86· gelegt, deren andere Süden zusacifliengesclialt'et und über einen normalerweise geschlossenen Sin-Aüs schalt er 9o aai anderen Eingangs— anschluS So liegen» iei Erregung der ^agnetTentilspule'n 84 und 86 öffnen sich.'die Tentile 34 und 36 und lassen 7/asser wcä inertes zum Schweißbrenner 3o strömen»

Die verzögerten Konbakte 38a und-88b des Zeitkreises 38 schliefen erst etwa 5 bis Io Sekunden nach der ansteuerung des 2eitkreises 88, Auf diese »v'eise kenn inertes 3as zum Brenner 3o gelangen und

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dadurch die "Leitungen", Schläuche mid den Brenner selbst von Fremdkörpern reinigen, und es kaiin Wasser zur ilüliliin^; des Brenners 50 fliegen* . liacli dem äeinigungs-und Kühlvorgang schließen die Kontakte S8 und legen die ..echselspannung von 2Jo.Volt an einen zweigten Zeitkreis 92 der Äeitsteuerschaltung; 18 und an den Liittelorm der verzögerten Kontakte 92a des ^eitkreises 92. Da; die Kontakte S2a und 92b des Zeitkreises 92 verzögert arbeiten, lieitt die 250 7/olt-.iechsel spannung unmittelbar "beim ochlie-ßender Kontakte 85a an der EingaRzs.«^riGKlun5 eines rrariSforjrabors J**-·

Fora 2ransforiaator 9^ wird eine hociisnsnnung an die Fun kens tr ekke 96 und die .Ein angswicklun " eines weiteren Transformators 93 gelegt. Zur Steuerung des Funkens liejt ein Rege lv/i der stand loo in -ieihe mit 4er Funkens trecke 9"5^ vie Aus^angSWidsLung des Transformators 98 liegt in der Leitung 23, so Ίε,χΐ im ipalt "zwischen- der iSlektrode 28 des Brenners and de t .'/erkstüpk J?2 ein Flinken entsteht. Die Lsifte der Zeit, während der die hochfrequente Spannung an der Funkenstrecke 96 anlegt, nt d durch den verzögerten Betrieb der Kontakte 92a des Zeitkreises 92 best inirat. 3s hat sich gezeigt, daß ein kurzes Hochfrequenzsignal von etwa einer halben Sekunde Dauer ausreichtν um den Lichtbogen 26 zwischen der Elektrode 28 und dem /ferkstück 32 zu zünden. Vorzugsweise werden dann die Kontakte 92a etwa eine halbe Sekunde nach dem Ansteuern des Zeitkreises 92 geöffnet.

Die Zeitkreise 88 und 92 haben wie erwähnt noch weitere Kontakte 88b bzw. 92b» Der bewegliche Kontakt der Kontakte 88b liegt an einer 24 ToIt ^leichspannunp-siuelle, während der im Ruhezustand geöffnete Kontakt der Eontakte SSb mit dem im Huhezustand geschlos senen Kontakt der Kontakte 92b verbunden ist. Per im. Suhezustand

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geöffnete Kontakt eier Kontakte 92b liegt über eine Leitung Io3 am Ausgangsanschluß eines Stromverstärkers Io2 der Schweißstromsteuerschaltung 14, und der "bewegliche Kontakt der Kontakte 92b liegt über eine Leitung io5 «an der Steuerwicklung Io4 der Stromquelle 16. . ^:

Der verzögerte Kontakt 88b des Zeitkreises 88 schließt zur gleichen Zeit wie der verzögerte Kontakt 88a, und die 24 Volt-Grleichspannungsquelle wird über die Kontakte 38b und 92b an die Steuerwicklung Io4 des Kapnetverstärkers gelegt. Der dann in der Steuerwicklung Io4 entstehende Strom sucht den Hagnetverstärker der Stromquelle 16 zu sättigen. Bekannterweise liefert ein Magnetverstärker bei Sättigung einen großen Ausgangsstrom in seiner Ausgangswickiung Io6. Dieser Strom wird über die Leitungen 23 und 24 dem ochweiillichtbogen 24- (Fig.l) zugeführt und fließt so lange, bis der verzögerte Kontakt 92b in seine im Ruhezustand offene Lage zurückkehrtI Der kontakt 92b wird so justiert, daß er gleichzeitig άΐ dem verzögerten Kontakt 92a, also etwa eine halbe Sekunde nach, der Ansteuerung des ^eitkreises 92 umschaltet· Beim Schalten des Kontaktes 92b wird die 24 Volt—»pannungsquelle von der Steuerwicklung des ^lavnetverstärkers der Stromquelle 16 abgetrennt und der 3trc:averstärker Io2 der SchweiSstrom-Steuerschaltung 14 v.'ird 6ZL die oteuerwicklung Io4 des I.Iagnetverstärkers gelegt·

■Venn der starke otrom in der Ausgangswicklung der Stromquelle 16 anfängt zu flie :en, wird das in der erdseitigen Üückleitung 24 des Schweißstromkreises liegende Heiais 53 erregt, so daß »eine Kontakte 53a öffnen. Die Kontakte 38a liegen über Leitungen Io7 in äeihe Kit dem -^ingangsanschluß 5o der Ze it steuerschaltung 12 lind dem Eingangsanschluß des in der Zeitsteuerschaltung 12 vorgesehenen

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Zeitkreises 62. »Vie üblich ist an die .Leitungen 23 und 24 ziar Ablesung der von der Stromquelle 16 gelieferten Spannung ein Voltmeter Io8 und zur Ablesung des Schweißstromes ein Amperemeter Io9 geschaltet, Weiterhin ist zur Umkehrung der Polarität des Schweißstromes, falls dies nötig sein sollte, ein Polumschalter Ho vorgesehen, ·

v/ie ]?ig<, 2A am besten erkennen läßt, wird "beim Schalten der Kontakte 33a eine Verbindung zwischen dem Zeitkreis 62 und der den ^ingangsklemmen 5o und 51- der. Zeitsteuerschaltung 12 zugeführten Wechselspannung von 23 ο Volt hergestellt. 'QIe verzögerten -Kontakte 62a des Zeitkreises62 liegen über Leitungen 111 in Reihe mit den Zeitkreisen 64 und 66. Der bewegliche Kontakt und der im Ruhezustand geöffnete iContakt der nicht verzögerten Kontakte 62b des Zeitkreises 62 liegen über Leitungen 112 parallel zum Kontakt 58c des Relais 58 und in Reihe mit den verzög-erten Kontakten 68a des Zeitkreises 68_e Wird der Zeitkreis 62 angesteuert, so schließen seine Kontakte 62b sofort und verbinden die 230 Vo Itw'e c hs el spannung s quelle über die verzögerten Kontakte 68a des Zeitkreises 68 mit der Primärwicklung des Transformators ^>2,

Die Verzögerung der Kontakte 62a wird so justiert,daß sie schalten, wenn die richtige Schweißtemperatur erreicht ist, so daß eine qualitativ, gute Schweißiing erhalten wird» Es hat sich gezeigt, daß eine. Verzögerung von 6 bis Io Sekunden hierzu ausreichend ist, so daß die Kontakte 62a_:auf ein Umschalten etwa 6 bis.Io ,Sekunden nach der Ansteuerung des Zeitkreises 62 justiert werben. Schalten die Kontakte 62a um, so werden die Zeitkpa"ise 64 und 66 angesteuert ρ Der, Zeitkreis_; 66 bestimmt die Länge de_;s_; Seto'eißzyklus^ b3ispiels7/eise 15o Sekunden, und kann als Schweißzyklus-Zeitkreis ,

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augeselien. werden. Der bewegliche. Kontakt; und der normälerwei- ■ se geschlossene Kontakt der verzögerten Kontakte 64a des Zeit-Heises 64 sind über ein Paar Leitungen 113 an den Ausgang eines ^: Impulsgenerators 114 der SchweiiÄstromsteuerschaltung 14 geschaltet, so daß eine automatische. Steuerung der der Steuerwicklung des Magnetverstärkers der Stromquelle 16 in jedem Schweißzyklus erhalten wird. Der bewegliche Arm und der normalerweise offene Kontakt der schnell arbeitenden Kontakte 64b- und 64c liegen über Leitungen 116 und 117 in Keihe mit einer G-I eichspannunxs quelle 118 von 27 Volt und den jSingangsanschlüssen der Steuerschaltung 2o für den iärennervorschubmotor, der Steuerschaltung 22 für den Drahtvorschubmotor und an einem Paar zu den Schaltungen 2o bzw., 22 gehörigen Torwärts-Sückwärts-Schaltern 12o und 122. Die verzögerten Eontakte 66a des ^eitkreises 66 liegen über Leitungen 123 in 3eihe mit der ^erregerwicklung: aeyts Relais 58, der Sekundärwicklung des Transformators 52, der Diode 5^- und dem Stopschalter 72. Die Kontakte 66a sind so justiert, daß sie erst nach Beendigung des Schweißzyklus, nach etwa 15o Bekunden, schließen«,

,i'enn' die Kontakte 64b und 64c bei Ansteuerung des Zeitkreises 64" öffnen, wird eine Verbindung zwischen der 27 Volt-Gleichspannungs-* quelle 118 und den Motorsteuerschaltungen 2o und 22 hergestellt» Die Steuerschaltung 2o für den 3rennervorschubmotor und die Steuer schaltung 22 für den Drahtvorschubmotor sind in üblicher 7/eise aufgebaut und brauchen daher nicht beschrieben zu werden. Es genügt zu wissen, daß diese Schaltungen einen veränderlichen Strom an die Gleichstrommotoren 42 und 44 schicken und auf diese Y/eise die Geschwindigkeit steuern, mit welcher, der Motor 42 den Schweißbrenner 3o um das tferkstück 32 herumlaufen läßt und mit; welcher der Schwei3draht 46 in den Schweißbogen 22 nachgeschoben wird.

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Die Vorwärts—iiückwärts—-Schalter 12o und 122 steuern die Polarität der /den Motoren 4-2 bzw.-''A-B zu^eführten Ströme. Befinden sie sich in ihrer normalen offenen Lage, so führt der motor 42 den Schweißbrenner Jo im. Uhrzeigersinn um das v/erkstück 32 herum; und der Motor AA- schiebt den Schweißdraht 46 in den Lichtbogen 26 nach* Sind die Schalter 12o und 122 dagegen geschlossen, so läuft dfr Brenner 3o im Segenuhrzeigersinn um und der Schweißdraht 46 wird, aus dem LicatboRen 26 herausgezogen. In üblicher. Weise ist mit Jedem der Schalter 12o und 122 innerhalb der Steuerschal tungen 2o bzw. 22 zur Ümpolung der Polarität der Steuerströme ein nicht dargestelltes Relais verbunden.

Parallel zu den schnell arbeitenden Kontakten 64b liegt ein Drucktastenschalter 124 für eine augenblickliche Betätigung der Motor- steuerschaltung 2o» so daß der liotor 42 einen Impuls bekommt. In gleicher Weise ist zur Betätigung der Schaltung 22 ein Drucktasten-Schalter 125 vorgesehen, mit BiIfe dessen ein Impuls auf den Motor 44 gegeben werden kann· «ie nach der Lage der Vorwärts-Rückwärts-Schalter 12© und 122 wird der Brenner 65 dann kurzzeitig entweder im Uhrzeiger— oder im Gegenuhrzeigersinn angetrieben und der Schweißdraht 46 wird entweder in den Lichtbogen'26 hinein oder aus ihm herausgezogen.

Wie Fig. 2B erkennen läßt wird eine positive Gleichspannung von 15 Volt gleichezeitig auf einen Emitterfol^erverstärker 126 und den Impulsgenerator 114 und ferner über die Leitungen 138 auf den beweglichen Kontakt 6ob des Relais 6o geschaltet.. Am Ausgang des Emitterfolgerverstärkers liegt ein. Potentiometer 13o, über welches die verstärkte 15 Volt-Spannung an den SingangskaschlüB 131 eines Steuerverstärkers 132 gelegt *ärd. Die Sinstellung des Po-'

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tentiometer IJo dient der Steuerung niedriger Schweißströme, die durch die I'agnetverstärker- Stromquelle 126 erzeugt werden. Der Impulsgenerator 114 kann in .üblicher v/eise aufgebaut sein. Jedoch enthält ein solcher Impulsgenerator, der mit Erfolg bei der vorliegenden Erfindung verwendet worden ist, einen mit einem Uni junction-Transistor bestückten Multivibrator, der PLechteckimpulse von 15 Volt und einer geeigneten Frequenz, beispielsweise 3 Hz, erzeugte Zur kurzzeitigen Abschaltung des -"-ransistors ist die Reihenschaltung einer Drucktaste 134 mit einem Kondensator 136 vorgesehen, üeim Drücken der I'aste 134 wird der Impulsgenerator 114 im Betrieb unterbrochen, da der Ladekondensator 136 sich über den ^TJni'junction-._[jransistor des Impulsgenerators 114 'Jann weder euf- noch entladen kann. Es läiit sich Jedoch auch ircendein anderer Hechteckimpuls-Generator mit regelbarer Impulsbreite und -frequenz benutzen.

Parallel zu den Ausgangsanschlussen des Impulsgenerators 114 liegt ein Potentiometer 138, ein Stromstufen-3chalter 14o und der verzögerte iCon-akt 64c des ^eitkreises 64. Der Impulsgenerator 114 erzeugt 15 VOlt-Impulse einer vorbestimmten Fr^juenz solange, .vie ier .itrcmstuf enscV-alter 14ο von -iand in seiner geschlossenen Stellung gehalten-wird, oder die verzögerten Kontakte 64a des Zeitkreises geschlossen- bleiben. Soll der Liclvbbogen während des "geBmten oder während eines reils des SchweiBzyklus automatisch Impulse erhalten, so wird der -lontakt 64a so justiert, daß er nach einer gewünschten Zeit nach Ansteuerung des ^eitkreises £4 öffnet. Soll der Lichtbogen während des ganzen öder während eines -eils des Scliv/eiizyklus von Hand mit Pulsen beaufschlagt werden, so wird der Kontakt 64a so justiert, daß er unmittelbar nach Ar. ε feuerung des Zeitkrsises 64 öffnet, und der Stromstufen-

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^;- - BAD ORDINAL

Schalter 14o wird entsprechend-betätigt. ..ü_t HiIE'e des Potentiometers 138 und einem in Reihe ge;schalteten; zweiten Potentiomenter ' 142 wird die Amplitude der Vom Generator 114 erzeugten Impulse eingestellt, wenn beide Kontakte 14o und;64a offen sind. Ist einer der Kontakte geschlossen, dann läßt sich die Impulsamplitude nur noch durch das Potentiometer 142 bestimmen. Zur Kopplung der Impulse an den Eingang 131 cLes Verstärkers 132 ist mit dem Abgriff, des Potentiometers 142 ein handbetatig'ter Impulskontrollschalter 144 verbunden ο

Die. Art der vom Generator* Il4. gelief erten Impulse bestimmt sich" nach den Erfordernissen des Schweißvorgangs. J¹Ur. die; Gleichmäßigkeit der Scliweißung ist es wichtig j daß die Verfestigung der Schweißzone fortlaufend erfolgt. Gleichzeirig ist es von großer Bedeutung, daß sich bei Schweißungen an der Unterseite des 'vierkstücks nicht so viel Hitze entwickelt, daß die Oberflächenspännungskräfte, -?e lc lie das flüssige Metall zusammenhalten, von der Eräanziehun^skraft überschritten werden,, aus diesem «runde muß der der Schweißstelle zugeführte Strom periodisch ansteigen und abfallen,, so daß die 'Verfestigung des geschmolzenen iaate.rials beschleunigt und verzögert eintreten kann. Jedoch darf die Verfestigung zu keiner Zeit plötzlich unterbrochen werden,- wie es der Fall wäre, wenn der Strom an irgendeiner -Stelle plötzlich stark ansteigen würde, oder wenn er währ end .eines größeren Zeitabsckü-ittes des Schweißzyklus groß-bliebe. . Es ist'daher von großer Bedeutung, .daß der Strom ständig auf seinen höchsten Wert ansteigt. Es hat sich gezeigt, ida-1 sich die besten Ergebnisse erzielen lassen, ■/renn der Strom exponentiell ansteigt und abfällt, d.h. wenn der Strom nach der Gleichung A. (l-e~^ ⁺ q^-^{x u}): ansteigt und nach

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der lleichung 3 + De~^u/iW, abfällt, wobei t die Zeit von t , der Anfangszeit des Anstiegs .oder Abfall«, R und O Widerstand bzw. Kapazität der steuernden Impulsquelle und A,B und C die relative G-röße des Stroms bestimmende Konstanten sind. Für G wird üblicherweise die Integrationskapazität 115 eingesetzt. Die Zeit, während der der Impuls des Generators 114 ansteigt, ist im allgemeinen kurzer als die £eit, während der er abfällt; typischerweise beträft das Verhältnis etwa 3:1» und beide Zeiten sind kleiner als die zum Ansteigen oder Abfallen auf den Endwert erforderlichen Zeiten, so da@ im allgemeinen der Strom immer entweder steigt oder fällt, äs kann jedoch zugestanden werden, daß der Strom bei niedrigen Werten etwas länger verbleibt. ITach den vorstehenden Ausführungen schreitet die Verfestigung der Schmelzzone als kontinuierliche .Yelle fort_r die durch Beschleunigungs und 7erzögerungsabschnitte gekennzeichnet ist, deren letztere wahrend des Anstiegs der Stromimpulse stattfinden. Die Impulsfrequenz kann im allgemeinen zwischen 1 und Io Hz betragen, vorzugsweise liegt sie bei 2,5 bis 3 Hz. Jedoch auch bei o,33 Hz sind die Ergebnisse noch gut. Die G-renzen für die maximalen und minimalen Stromwerte, auf die der Strom ansteigt und abfällt, die in den obigen Gleichungen mit A und 3 angegeben sind, hängen von der Art des Metalls 0. und der Dicke des zu schweie senden Rohres ab. In allgemeinen ist A zu 3 größer als 2:3j für ' manche Anwendungsfälle kann es sogar mehr als Io : 1 betragen.

Der bewegliche Kontakt der Kontakte 6ob des Relais 6o liegt zwischen der 15 Volt-Gleichstromquelle und einem in der Stromsteuerschaltung 14 vorgesehenen Potentiometer 146. Der Abgriff 148 des Potentiometers ist mit dem Eingangsanschluß eines Auslaufstromverstärkers 15o verbunden. Der Verstärker 15o liefert ein

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rampenförmiges .Ausgangs signal an den Ein-angsanscliluß 131 des Verstärkers 132, das der Polarität der vom Impulsgenerator 114- und dem Emitterfolgerverstärker 126 gelieferten Signale entgegengerichtet ist. normalerweise wird dieser Verstärker nur am Ende des Schweißzyklus benutzt, um die Größe des der i.'agnetverstärkef-Stromquelle 16 zugeführten iätromsignals'allmählich zu verringern. Auf diese Weise werden Einbrennungen und Porös!- täten der Schweißung am Ende des Schweißzyklus, vermieden.

Ein Anschluß des Relais 60 liegt am Eingangsanschloß 511 während der andere Anschloß mit den beweglichen Arm der Kontakte 58a des Relais 58 und einem AnschlUii des normalerweise geöffneten Auslauf Stromschalters 152 verbunden ist. Soll der der I/iag-,netverstarkerstromquelle 16 während des Schweißzyklus zugeführte Strom verringert werden, so wird der Schalter 152 geschlossen, so daß eine Verbindung zwischen der 23 0 V" -.<echsel spannung und dem Heiais 60 Hergestellt wird« 3eim "Erregen des Relais 60 schliessen sich seine Kontakte 60b und schalten die 15 7-Gleichspannung über das Potentiometer 14-6 an den Auslauf stromverstärker 15o. Ss ist wichtig, daß das Potentiometer 14-6 so eingestellt wird, daß der Verstärker keine Ausgangssignale erzeugt, die den Aus.rangsschweißstrom auf einem so niedrigen i/er-'t verringern würden, bei dem das Heiais 35 nicht mehr ausreichen!■erregt' würde« Soll jedoch der der Stromquelle 16 zugeführte Strom während des Sclr<veißzyklus nicht verkleinert werden, so wird der •h-uslaufstroiuscr-alter 152 nicht cetätigt und der Verstärker 15o bleibe bis zum linde des dcliweiizyklus aüsser cetrieb.

_trähre:ia des oci:^w/eiiSZyklus ""wird dann der' £ingaiig 131 des Siieuervejsuli.rkars 132 $'- d3:i>ixp\ils^eiier53or IX^-, den Smitterfclger-

JO 16152SC

verstärker 124 and den Auslaufstromverstärker 15o geschaltet, leiter wird der Eingang 131 über eine Leitung 154- mit dem Kontrollwiderstand 4-0 verbunden, welcher in der geerdeten Rückleitung 24 des Schweißstroiakreises liegt» · Das vom Widerstand 4o gelieferte Signal wirkt alä. iiäckführungs signal zur Veränderung der Verstärkung des Verstärkers 132 und zur Kornpensierung jeglicher /eränderungen des ocliweißstromes. Die Ausgangssignale des Impulsgenerators 114, des Emitterfolgerverstärkers 126 und des Auslaufstromverstärkers 15o sowie das Schweißstrom-Rückf uhr m-'-ßsignal werden im Verstärker 132 addiert und dem Stromverstärker Io2 zugeführt» V/ie bereits erwähnt ist der Ausgang des Stromverstärkers Io2 über die verzögerten Kontakte 92b des Zeitkreises 92 der Hochfrequenzsteuereinheit 18 nur dann angeschlossen, wenn <3as Hoclispannunss-Lichtbasenzündsignal zu Ende ist. .

normalen Betriebsbedingungen erhält die Steuerwicklung Io4 des '.lagnetve: stäricers der Stromquelle 26 einen Gleichstrom, dessen Stärke propotional dem Aus gangs strom i,st, welcher in der Ausgangsschaltung der Schweißstromquelle fließt. Dieser Strom in der Steuerwicklung sättigt teilweise den Magnetverstärker der Stromquelle 15 und begrenzt dadurch die Amplitude des dem ichffeißbogen 26 sugeführten Stromes. Durch das periodische Ansteigen und Abfallen der von der Schweißstromsteuerschaltung 14 erzeugten Impulse in der .iteuerwicklung des Uagnetverstärkers, wobei die Impulse in ihrer Folarität in Phase mit der Polarität des normalen sie durchfließenden Stromes liegen, wird der Magnetverstärker intermittierend gesättigt. Dadurch wird wiederum ein periodisch ansteigender und abfallender pulsierender Ström

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in der Ausgangsschaltung der" StrOmquelleerzeugt, der die Verhältnisse in der Schmelzzone 26 ohne Rücksicht auf die Lage des Brenners 3o stabilisiert.

Am-Ende .des Schweißzyklusschliessendieverzögerten,Kontakte 66a und,66b des 2eitkreises_ä66. Heber den .Kontakt 66Td-.wird die Steuerschaltung - 22 für d^ft.iOEa^tiyQraGhuljmQ.tuT^.aTig.e&.Gbaltei;·, und _; der Kontakt 66a l§gt die - gleiclagerichtete Spannung, von 24- V über die Leitungen 124 an.das; Relais ."58*. "Sei Erregen,^ des-Relais 58 ._ Mldeii ®ine Kontakte, _:58ä über ,das Leiterpaar 156 eine Verbindung zwischen dem.Eingangsansohluß 5o und dem .Heiais, 6o... Darauf .". scliliessensiGli die Kontakte 6ob des erregten. 3©lais 6o und .legen^ die Gleiclispannung von,-15 Y ,an.;den:#usl.a^ufStromverstärker 15o* . -lieber die ge scklossenen Kontakte 6oa .und die .Leitungen hält sich das Relais 58 in seiner erregten Stellungo ;

die-. ver:zö@erten/Koni;akte. 66a. sphliessen,' ,öffnen, gleichig^die -verzägertenvitontakte^ 66b, so - da3 - der. prahtvprschubmotor,-ψ\-^rangehalten Wi^doundXder^ochWei^dra^ Auslaufens nieh;t.;mehr/, ixt/dieiSchweißzone ^achgeführt. wird*. ^ ' '

■/ird ,der .Auslauf^tromVerstarker^l^o angesteuert, so. liefert er ein Rami>e.nsiKnal an den Steuej'verstärker 132, dessen Polarität den vom. .äenerator'114^gejiefertenlinpulsen entgegengesetzt ist und_t <|a-3-4.ie vom Yerstärker .12^6> und Gen.erator_r114 an den Verstarke-r-^15§ -geliueferten ,Signale iiaGh^und-nach verringert,^ Auf diese _;feise,,.wer den die ,Impulse proportional verkleinert, so daß der Ayis^angssqhvpißstrom allmählich bis zu einem_tPunkt abnimmt, bei de;rtt aeje.*.Lichtbogen^^^sicht länger aufrechterhalten bleibt» -.

Gleichzeitig mit--der Erregung des Relais 58 wird der Zeitkreis·^; 68 über die Leitungen 158 und den dann geschlossenen Kontakt 58b' mit dem Eingangs an Schluß 5overbunden. Durch das sofortige Um^- ' schalten der Kontakte 53b wird der Zeitkreis 62 in seiner eingeh® schalteten Stellung blockiert, so daß ein momentaner Abfall des' Stromes in Heiais 33 "de"n Zeitkreis-62 nicht vorzeitig zum Ab-* schalten bringt. Die verzögerten Kontakte 68a des Zeitkreises sind so eingestellt, daß sie nicht betätigt werden, solange der Schweißbogen nicht fast auf iiull zurückgegangen ist. Empirisch wurde festgestellt, IaS hierzu eine Verzögerung von 6 bis Io Sekunden ausreichend ist. anch diesen 6 bos Io Sekunden wird der Kontakt 68a umgeschaltet und unterbricht die Verbindung vom Eingangsanschluß 5o zur Primärwicklung des Transformators 52· Dadurch wird die Gleichspannung von 24 1 von den Jlelais 56 und 58 abgetrennt und diese Heiais fallen ab. Die Eontakte 58a öffnen sich, sodaß auch das Heiais 6o abfällt. Ebenso öffnen eich die Kontakte 58b, daß der Zeitkreis 68 abgeschaltet wird, der seinerseits den Zeitkreis 62 wegen seiner sich öffnenden Kontakte 68b abschaltet (vorausgesetzt, daß das Relais 38 wegen eines, entsprechenden Abfalls des Schweißstroms abgefallen ist), -'»ach dem Abschalten des Zeitkreises 52 kehren seine verzögert arbeitenden Kontakte 62a in ihre normalerweise geschlossene Lage zurück und die beiden Zeitweise 64 und 68 werden ebenfalls abgeschaltet. Darauf kehren die Kontakte 64b des ^eitkreises 64· wieder, in ihre offene Stellung zurück und die Steuerschaltung für den Brenner-* motor wird gleichzeitig mit dem Motor 42 abgeschaltet.

Gemäß Figur 20 öjffnen sich beim Abfallen, des Relais 56 dessen Kontakte 56b, der Magnet 7^ fällt ab und die Eingangswechselspannung 46o/23o V wird vom Transformator 76 der Stromquelle 76

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- 23 - BAD

abgetrennt. Beim Umschalten der Kpntakte 56c wird eine Ver-'bindung zwischen den Transformator 78 und dem Relais 77 in der Hochfreqüenzsteuerschaltung 18 hergestellt, so daß das Relais erregt wird. Dabei schliessen sich seine Kontakte 77aι sodaß auch das HeIaia 82-erregt wird, dessen Kontakte 82a nun umschalten und die Wechselspannung von 23o V von den liajnetventilspulen 84 tind 86 und ebenso von den «eitkreis 68 abtrennen· Beim Abschalten der Spulen 84 und 86 wird der Wasser- und Gasstrom Bum Brenner 5» durch die "--Ventile- 5^ und 56, unterbrochen, und der Schweißzyklus ist beendet.

Im Betrieb ist der Ein-Aus-Schalter 69 geschlossen und die :iech-Beispannung von 23o 7 .liegt, en der Eina nijswicklung des*ransformatore 52. Anschließend wird der Startscheiter ?3 kurzzeitig niedergedrückt * so dati des Relsis 5G anspricht ,.'-das seineraeits die Schweißstromquelle 16 in r'etrieb setzt - unä die Erregung der liagnetventf!spulen 8^ und 66 und des Zeitkreises 68 in der Hochfrequenzsteuerschaltung in .Betrieb setzt. ^A1ach einem KiIhI- und HeinigungsZyklus -on 6 bis Io Sekukden schlieft der iConrakt 88a des Zeitkreises und legt die Wechselspannung von 2Jo 7.an die Punkenstrecke 96 und zündet auf diese .'eise den Lichtbogen 26 zwischen der elektrode 23 und dem Werkstück 32. Der verzögerte Kontakt 88b ist ebenfalls geschlossen und die Sleichspsiinung von 24 y liegt an der Steuerwicklung loader i-a^netverstärker- Stromquelle 16. Dadurch wird der -tajneverstärker gesättigt imd es entsteht ein kurzzeitiger starker ScirAreiistrom. -iach ungefähr einer halben Sekunde wird die asOLaelspannung von 23ö -7 wieder von der .Funkenstrecke 96 abgetrennt-und auch die Gleichspannung von 24 7 v/ird von der Steuerwxcklung lo^ der otroMiluelle 16 abretreniit· und die Scnweißstrom- oteuers^^altuns^i-l· )virä: über die

BAD

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Ivontakte" 92b mit der Jicklung Io4 verbunden.

Der Zeitkreis 64 wird etwa 6 bis Io -Sekunden nach dem ursprüngliehen Fließen des starken Gleichstroms·zum Lichtbogen 26 angesteuert. Hierbei legt er ein 2? V-Steuersignal an die Steuer-■ schaltung 2o für den Brennersorschubmotor und an die Steuerschaltung 22 für den Sckweißdrahtvorschubmotor. -Die Geschwindigkeit, mit der der Brennervorschubmotor 42 den Brenner 3o um das Werkstück 32 herumführt ist auf einen vollständigen Schweißzyklus abgestimmt, so daii der Brenner 3o während jedes Schweißzyklusses einen vollständigen Umlauf um das Werkstück 32 ausführt. Am Ende des Schweißzyklusses, dessen Dauer durch den Zeitkreis 66 bestimmt wird, wird der Schweißdrahtvorschubmotor 44- abgeschaltet und der Auslaufstromverstärker 15o in der Schweißstromsteuerschaltung 14 angesteuert, so.daß er eine rempenförmige Ausgangsspannung liefert, deren Polarität den vom Impulsgenerator 114 und der vom Emitterfolf-rerverstärker 116 gelieferten konstanten Spannung entgegengesetzt gerichtet ist. Beim Oeffnen der Kontakte 68a werden die Zeitkreise 34 und 66 äurch Ceffnen der Kontakte 62a des iüeitkreises £2 abgeschaltet. Der ürennervorschubmotor 62 wird seinerseits abgeschaltet. jamit ist der Schweißzyklus begndet.

Eir ;ur ^ zei"t eine iüiirung 16o, Vielehe sich für die Sch/veißung eines in einer Testen Lsge cefir.dlicLeri Rohres mit MiIfe der vorstehenden Anordnung eignet. Ein "^ohr 32 wird'"durch die !.litte der Führung 16o geschoben und in ihr in seiner Lage mit liilfe von vier Einstellschrauben 162 festgelegt. Der Brenner 3o befindet sich über der Terbindungsstelle des Rohres 32 mit einem zweiten r_icrj.t äar-jesuellten Rohr. . In bekannter V/eise kann die

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""■ BAD ORIQSMAL

Verbindungsstelle der Rohrestumpf oder maschinell abgeschrägt ausgebildet sein oder die JSöhre können mit Hilfe einer bei der Bearbeitung verschwindenden Schweißeinläge miteinander verbunden sein.« Die Führung 16o ist drehbar iniierhalb eines Zahnkranzes 164· angeordnet, der über eine nicht \ dar ge stellte Schnekke von einem Motor 42 angedreht wird. ■ Am Zahnrad 164 ist eine Klammer 166 befestigt, welcheden-Schweißbrenner 3o derart haltert, daß er in einem bestimmten Abstand vom iiohr 32 tun dieses heruialaufen kann. Der Abstand läßt sich einsteilen. ^: Die Klammer 166 trägt ferner;denVächweißdrahtvorschubmotor 44, der gleichzeitig der Halterung des Schweißdraht es 46 dient"» Der Schweißdraht 46 wird so jastiertr^s daß sr in der vorbeschriebenen //eise in die SchweiBzone 31 his'ingef ührt wird. Der Schweißdraht 46 kann, von einer nicht dargestellteh Drahtrolle abgezogen werden oder auch gradlinig durch den Motor 44 geführt werden. Der "Jotor 44 kann abgeschaltet: werden, wenn man einen -SchWeifieinsatZ verbrauchen will, anstatt einen Draht zuzuführen, oder wetm man die Verbindungsstelle ohne Schweißdraht stumpf zusarimenseiitteißen will, 'übgleich diese Äiior-dnungi sich insbesondere für Schweis— sunken von fahren in fester Lage eignet, ist' sie auch auf andere Arten von ,Dciiv/ei-Stj-erbinduhgen anwendbar, bei welchen eine' Führung einen Schweißbrenner um da& »iierkstück: herumführt.

nsprüche

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Claims (1)

1. 5737-67, Sch/Kl «it· 1 Dl5290

   U.S.Serial lo.: 596 128 .. .

   Patentansprüche

   1, Automatische Impulsschweißanordnung, gekenn- zeich, net durch eine Führung (16o), welche sich entlang des zu schweißenden ,/erkstückes (32) bewegt, durch einen kotor (4-2) zum Antrieb der Führung (16o), durch eine ^otorsteuerschaltung (2o) zum Inbetriebsetzen und Anhalten des liotors, durch eine in der Führung (16o) im SchweiSabstand zum 7/erkstück (32) gehalterte, sich nicht verbrauchende Elektrode (23), durch eine Stromquelle (16) für die Speisung der Elektrode, durch eine Stromsteuerschaltung (14·), -,velche die 'iröise des Stromes periodisch verändert, durch eine Einrichtung (36) zur Zufütoung__. eines Schutzgases zum ./erkstück (32) und zur -Elektrode (23), und durch eine Zeitsteuerschaltung (12) für den

   automatischen Betrieb der Schutzgaszuführungseinrichtung (34-), der Stromquelle (16), der Stromsteuerschaltung (14-) und der Kotorsteuerschaltung (2o) nach einem vorbestimmten Programm.

   2. Automatische ImpulsschweiSanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c Ii 3 e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Zeitsteuerschaltung.(12) eine Verzögerungsvorrichtung (38 a,b) zum Inbetriebsetzen der Stromquelle (16) nach einer bestimmten Zeit nach der Gaszufuhr, eine Verzögerungsvorrichtung (62a) zum. Inbetriebsetzen der Liotorsteuerschaltung (2o) für den iiotor (42) nach einer vor-

   009825/0523 . ..- _BAD

   "■ ϊ-bestimmten Zeit nach der Inbetriebsetzung der Spännungsquelle (16), eine Verzögerungsvorrichtung (66) zum Ausserbetriebsetzen der Stromquelle nach einer bestimmten Zeit nach Anhalten des Motors (42) und eine Terzöecerungsvorrichtung (62a) zur Unterbrechung der Jas zufuhr nach einer vorbestimmten Zeit nach Unterbrechung des Stromes aufweist.

   5· Anordnung nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e η η - ζ e i c h η e t , daß die Stromsteuerschaltung (14) einen Impulsgenerator (114) zur Erzeugung elektrischer Stromimpulse, deren Anstieg nach der Formel A(l-e~^ ⁺ o^¹^) und deren Abfall nach der Formel B+De~. erfolgt, und Verstärker (132,Io2) zur Kopplung des Impulsrenerators (114) an die Stromquelle (16) zur Steuerung des Verlaufs des Schweißstroms entsprechend den Impulsen .&uf //eist.

   4. Anordnung nach Anspruch 3,d a d u r* eh ς e k en n,-ζ e i c h η e t , daß der Impulsgenerator (114) itechteckimpulse einstellbarer Ereite und frequenz erzeugt und daß über seinen Ausgang ein Integerationskondensator (115) geschaltet ist.

   5« Anordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e η η ■ ze ^: c h η e t , 3aß die StrÖlquelle '16) eine sättigbare Induktivität" (1ο4^1ρ_δ,) aufweist, über deren EinF&ngswickluna: (Io4) der Sätti^n^sgraa der Induktivität ge*- st;euert wird und" äesen 3ie Sirijaii-rswicklunj durciiflisBenäer 3trod den ^"^isstrcz.ier S-nroinquelle Γ15) bestimmt.

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   BAD Om@NAL

   5. Anordnung na oil Anspruch. 3 j gekennzeichnet

   d u r c Ii ein ßücfcführungsglied (4o) in der Ausgangs- - leitung der Schweißstromquelle (16), welches ein dem ochweißstrom propotionales Hückführungssignal an den Ausgang des Impulsgenerators (114) liefert derart, daß ein Teil des Schweißstroines von den Ausgangsimpulsen des Impals^eneraoors subtrahiert wird, so daß die Form der Jcbweißstromimpulse der Form der Ausgangsinipulse des Impulsgenerators (.14) gleicht_? -

   7". Anordnung nach Anspruch 3* S e k e η η ζ e i c h η e t

   du r.c h einen Auslaufstromverstärker (15o) zur Erzeu-, ijung einer in negative .Richtung wachsenden Hamrjenfunktion," die von den Ausgongsimpulsen des Imxjulsgenerators (ll·!·) afcr:ezo'_"eri wird, so daß die-Impulse zunehmend kleiner werden, wobei der 7erstärker (I5o) eine vorbestimmte Zeit n-ac'.i der Inbetriebnahme der Schweißstromquelle (16) in be trie":: ..gesetzt wird.

   -. iuiordnun · n-ch Anspruch 1, -τ e k e η η ζ e i c h η e t

   ä u^·:· c h. , eine ielvireiSdrahtzuführvorrichtung (44), zur - _uf .uhr uiii 'kalten .ochweifidrahtes (46) in die Schweißzone 'Jl) ies V/er>stückes (52) mit einer einstellbaren /orschubgescnwindigkeit. . .

   I. "."erfahren zun Irip.uls schweiß en .mit nicht abschmelzenden

   Ilel-ctroden, bei dem mit riilfe. eines Schweiß-Lichtbogens 1 an·:-; s euer 3chwei inaht "eine Schweißzone ausgebildet 7/ird, d a ά u r ^fö h - g e k e r_ η ζ e i c h η e t ,

   BAD

   Ο.Β.Ά die Verfestigung der Scliweißzone längs der öchweißnaht in einer kontinuierlichen ,/eile aufrecht erhalten wird und daßdie Verfestigung in vorbestiminfer" periodisclie'r /l/eise beschleunigt und verzögert wird.

   ^:/orriclitung nach .Anspruch 9, d a d u c c_ La. . g e-k e η η - ze i c h η e. t , daß die Sescixleuni gung und Verzögerung durch. eine periOdische Ernöhung und"Verringerung*des äehweiß-Licht- 1) 02 en- Strom es erzielt wird, dessen Anstieg nach, der "Formel A(l^e~^^t+to)^/RÖ~) und 'dessen Abfall. nach der Formel 3+Ve^^t/R0 erfolgt, in der t die 3eit> ü>C die ^eitkonstante" das .anstiegs und Abfalls und a,B und-G die ^trompegeX bestimmende Konstanten sind und wobei der Strom währ end. der Pe'riodendauer des _7organgs entweder erhöht "oder verringert wird. -