DE626428C - Verfahren zum elektrischen Lichtbogenschweissen mittels Mehrphasenstrom entsprechend er Zahl der Lichtbogenpole - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Lichtbogenschweißen, insbesondere auf eine solche, bei der die Elektroden und das Werkstück an einem Mehrphasenstrom entsprechend der Zahl der Lichtbogenpole liegen. Die Bewegung der Elektroden erfolgt bekanntlich durch Vorschubmotoren. Ein solcher ist mit zwei Feldwicklungen ausgerüstet, die so erregt werden können, daß die Felder beider Wicklungen sich entweder im gleichen Sinne unterstützen oder im entgegengesetzten Sinne schwächen.

Die Erfindung besteht nun darin, die Drehrichtung der Vorschubmotoren mit je zwei Feldwicklungen durch Einschalten von die Motorerregerwicklungen an Spannung legenden Steuerschaltern zu bestimmen, die ihrerseits wieder durch Spannungsrelais überwacht werden. Die letzteren öffnen und schließen die FeId-Stromkreise in Abhängigkeit von*len Spannungswerten zwischen den Elektroden untereinander sowie zwischen jeder einzelnen derselben und dem Werkstück. Die Feldwicklungen von jedem der beiden Vorschubmotoren sind dabei so geschaltet, daß sie abwechselnd gemeinsam oder einzeln erregt und entregt werden und die Motoren entsprechend ihren Drehsinn ändern, so daß die Elektroden bei der einen Drehrichtung voneinander getrennt und vom Werkstück fort bewegt und bei der entgegengesetzten Drehrichtung zueinander und zum Werkstück hin bewegt werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Schaltung dargestellt. Die Elektroden 1 und 2 sind durch. Leiter 3 und 4 und einen Schalter 5 mit zwei Phasen des Sekundärteiles 6 eines Mehrphasentransformators, dessen Primärteil 7 an die Netzschienen 8 angeschlossen ist, verbunden. Das Werkstück 9 ist mittels eines Leiters 10 und der Schalter 11 und 12 an die andere Phase des Transformators angelegt. Um den Lichtbogen stabil zu halten, sind einstellbare Reaktanzen 13 in die Stromkreise eingeschaltet. Der Schalter 11 wird durch einen Elektromagneten betätigt, dessen Spule 14 parallel zu den Elektroden 1 und 2 liegt und daher von der Spannung zwischen'diesen Elektroden abhängt. Der Schalter 12 wird durch einen Elektromagneten betätigt, dessen Spule in Reihe mit den Elektroden 1 und 2 liegt. Beim Bestehen eines Lichtbogens sind die beiden Schalter geschlossen, und das Werkstück liegt in dem Stromkreis. Durch, eine solche Schaltung sind gefährliche Spannungen zwischen den

Elektroden und dem Werkstück ausgeschlossen so daß keine Gefahr für den Arbeiter besteht Die Phase, welche den Strom für das Werkstück liefert, kann für eine niedrigere Spannung bemessen sein. Eine solche Maßnahme ist jedoch selten notwendig, da die Spannung zwischen den Elektroden und dem Werkstück, nachdem der Lichtbogen gezogen ist, viel niedriger ist als bei offenem Stromkreis.
ίο Nach den Angaben in der Zeichnung sind die Elektroden ι und 2 zueinander und auch zu dem Werkstück hin geneigt, so daß, wenn sie gegeneinander vorgeschoben werden, sie auch gegenüber dem Werkstück vorgeschoben werden, und wenn sie voneinander entfernt werden, sie auch gleichzeitig vom Werkstück entfernt werden. Der Vorschub der Elektroden 1 und 2 wird durch die Motoren 16 und 17 überwacht. Der Vorschubmotor 16 ist mittels Übertragungsglieder mit den Vorschubrollen 18 .der Elektrode ι und der Vorschubmotor 17 mit den Rollen 19 der Elektrode 2 verbunden. Die Motoren besitzen je zwei Feldwicklungen 20, 21, 22, 23. Durch die Erregung der Felder 20 und 22 drehen sich die Motoren so, daß die Elektroden voneinander und vom Werkstück getrennt werden, und bei der Erregung der Spulen 21 und 23 so, daß die Elektroden zueinander und zum Werkstück hin bewegt werden. Die Vorschubmotoren werden durch eine Hilfswicklung 24 des Schweißtransformators über die Schalter 25 bis 28 gespeist. Die letzteren werden durch zwei Spannungsrelais 29 und 30 überwacht.

Die Spule 31 des Relais 30 ist über einen, ein- ^ stellbaren Widerstand 32 und die Leiter 33 und 34 parallel zu den Elektroden 1 und 2 gelegt. Durch die Einstellung eines Wertes des Widerstandes 32 oder der Spannung einer Feder 35 kann ein Stromkreis über die Kontakte 36, 37 geschlossen werden, wenn die Spannung zwischen den Elektroden 1 und 2 diesen von vornherein eingestellten Wert überschreitet. Ist die Spannung zwischen den Elektroden i und 2 kleiner als ein vorbestimmter Wert, dann fließt der Strom über die Kontakte 37 und 38. Die Spulen des Relais 29 liegen parallel zu den Elektroden und dem Werkstück. Die Spule 39 ist mit den Leitern 34 und 40 verbunden, so daß sie an der Spannung zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück liegt. Die Spule 41 des Relais 29 ist über die Leiter 33, 42 und 40 mit der Stromquelle verbunden, so daß an ihr die Spannung zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück herrscht. In Reihe mit. diesen Spulen liegen einstellbare Widerstände 43 und 44, welche die Einstellbarkeit der Feldwicklungen ermöglichen, um dadurch das Verhältnis der Spannungen zwischen den Elektroden 1 und 2 und dem Werkstück 9 im voraus zu bestimmen. Die Kontakte 45, 46 und 47 des Relais 29 sind normalerweise geschlossen. Der Kontakthebel 45 ist um einen Zapfen 48 drehbar gelagert. Öie Stärke der Bewegung von 45 hängt ab von der Erregung der Spulen 39 und 41.

Der Schaltvorgang spielt sich folgendermaßen ab: Um die Schweißeinrichtung in Betrieb zu setzen, schließt der Arbeiter die Schalter 5 und 68, falls alle drei Phasen zur Stromlieferung herangezogen werden sollen. Durch das Einlegen des Schalters 5 wird ein Stromkreis über die Leiter 3 und 4, die Elektroden 1 und 2 geschlossen und auch ein Überwachungsstromkreis über die Kontakte des Schalters 49 hergestellt. Wenn die Elektroden voneinander getrennt sind, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, liegen sie an der vollen Netzspannung. Die Spule 31 des Relais 30 ist dann genügend. stark erregt und schließt die Kontakte 36 und 37, so daß sich folgender Stromverlauf ergibt: Von der Stromquelle 24 nimmt der Strom seinen Weg durch den Leiter 50 über die Kontakte 37 und 36 des Relais 30, durch den Leiter 51, durch die Spulen 52 und 53 der Schalter 26 und 27, über die Leiter 54 und 55, die Kontakte 45, 46 und 47 des Relais 29, über die Leiter 56 und 57, die Kontakte 49 und den Leiter 58 zur Stromquelle zurück. Durch die Erregung der Spulen 52 und 53, der Schalter 26 und 27 werden die Kontakte dieser Schalter geschlossen und die Vorschubmotoren 16 und 17 eingeschaltet, wobei ihre Feldwicklungen 21 und 23 erregt werden. Der Erregerstrom fließt von der Stromquelle 24 aus durch die Leiter 50 und 59, die Anker der Vorschubmotoren, ihre Feldwicklungen 21 und 23, durch die Leiter 60 und 61, die Schalter 26 und 27, die Leiter 62 und 57 über die Kontakte 49 und den Leiter 58 zur Energiequelle 24 zurück. Bei einem solchen Stromverlauf bewegen sich beide Vorschubmotoren so, daß sich die Elektroden zueinander und zum Werkstück hin vorschieben.

Nachdem sich die Elektroden berührt haben, sinkt die Spannung zwischen ihnen unter den vorbestimmten Wert, für den das Relais 30 eingestellt ist, so daß dessen Kontakte 36 und 37 geöffnet und 37 und 38 geschlossen werden. Der Strom verläuft im folgenden Sinn: Er nimmt seinen Weg von der Stromquelle 24 aus durch den Leiter 50 über die Kontakte 37 und 38 des Relais 30, den Leiter 63, die Spulen 64 und 65, die Schalter 25 und 28, die Leiter 54 und 55, die Kontakte 45, 46 Und 47 des Relais 29, die Leiter 56 und 57 und die Kontakte 49 über den Leiter 58 zur Stromquelle 24 zurück. Hierdurch wird ein Erregerstromkreis für die Feldwicklungen 20 und 22 der Vorschubmotoren auf folgende Weise geschlossen: Von der Stromquelle 24 aus fließt der Strom über die Leiter 50 und 59 durch die Anker der Vorschubmotoren, ihre Feldwicklungen 20 und 22, über die Leiter und 67, die Schalter 25 und 28, über die

Leiter 62 und 57, die Koncakte 49 und den Leiter 58 zur Stromquelle 24 zurück. Bei einer solchen Schaltung drehen sich die Vorschubmotoren 16 und 17 so, daß sie die Elektroden voneinander und vom Werkstück trennen.

Durch das Trennen der Elektroden wird ein Lichtbogen zwischen ihnen gezogen, der bewirkt, daß die Schalter 11 und 12 ansprechen und das Werkstück 9 in den Mehrphasenschweißstromkreis eingeschaltet wird. Wenn die Spannung zwischen den Elektroden 1 und 2 und dem Werkstück 9 den zu Anfang eingestellten Wert erreicht hat, werden die Kontakte 45, 46 und 47 des Relais 29 geschlossen bleiben. Wenn jedoch die Spannung zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 9 einen Wert erreicht, der größer ist als der durch die Einstellung bestimmte, wird die Spule 41 so stark erregt, daß sie den Einfluß der Spule 39

ao und des Schwingkontaktes 45 überwindet und diesen außer Eingriff mit dem Kontakt 47 bringt, wodurch der Überwachungsstromkreis unterbrochen wird. Wenn die Kontakte 37 und 38 des Relais 30 geschlossen sind, wie es normalerweise der Fall ist, um den Erregerstromkreis der Spulen 64 und 65 der Schalter 28 und 25 herzustellen, wird durch das Öffnen der Kontakte 45 und 47 die Spule 65 des Schalters 28 entregt und somit der Vorschubmotor 17 an dem weiteren Vorschieben der Elektrode 2 gegenüber dem Werkstück so lange verhindert, bis die Spannung zwischen dieser Elektrode und dem Werkstück so groß ist wie die zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück, wobei die Größe der Spannung sich nach der Einstellung der Widerstände 33 und 44 richtet. Analog spielt sich der Vorgang ab, wenn die Spule 31 des Relais 30 genügend stark erregt ist, um einen Kontrollstrom durch die Kontakte 36 und 37 zu schicken, wodurch die Schalter 26 und 27 geschlossen werden, was bewirkt, daß die Motoren die Elektroden gegeneinander und zu dem Werkstück hin bewegen. Durch das öffnen des Kontrollstromkreises an den Kontakten 45 und 46 des Relais 29 wird verhindert, daß der Motor 16 die Elektrode 1 noch weiter gegenüber dem Werkstück vorschiebt, und zwar so lange, bis das Spannungsverhältnis zwischen den Elektroden 1 und 2 und dem Werkstück den im voraus bestimmten Wert, entsprechend der Einstellung an den Widerständen des Relais 29, erreicht hat.

Eine ähnliche Wirkung tritt auf bei einer entgegengesetzten Unbalance, wodurch die Kontakte 45 und 46 des Relais 29 geöffnet werden. Gewöhnlich ist das Relais 29 so eingestellt, daß gleiche Spannungen zwischen den verschiedenen Elektroden und dem Werkstück aufrechterhalten werden. Bei einer derartigen Einstellung wird für den Fall, daß die Spannung zwischen einer Elektrode und dem Werkstück größer ist als die Spannung zwischen einer anderen Elektrode und dem Werkstück, das Öffnen der Kontakte des Differentialrelais 29 den Vorschubmotor in Verbindung mit der entsprechenden Elektrode daran verhindern, daß ihre Spannung zunimmt und bezüglich der anderen Elektrode deren Spannung abnimmt. Ein solches Ausbalancieren der Spannung wird schließlich auch eintreten, weil das Relais 30 dauernd schwingt, und bewirkt, daß zuerst der eine Vorschubmotor und dann der andere eingeschaltet wird. Mit einer solchen Einrichtung zum Ausbalancieren von Spannungen zwischen den Elektroden und demWerkstück kann erreicht werden, daß beide Stabelektrodeh 1 und 2 gemeinsam gegenüber dem Werkstück 9 verstellt werden.·

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrischen Lichtbogenschweißen mittels Mehrphasenstrom entsprechend der Zahl der Lichtbogenpole mit je einem Vorschubmotor für jede Elektrode, der zwei gegensinnige Feldwicklungen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Vorschubmotoren (16,17) durch Einschalten der die Motorerregerwicklungen (20 bis 23) an Spannung legenden Steuerschalter (25 bis 28) bestimmt wird, die ihrerseits wieder durch Spannungsrelais (29, 30) überwacht werden, welche die Steuerstromkreise (52, 53, 64, 65) in Abhängigkeit von den Spannungswerten zwischen den Elektroden (1 und 2) untereinander sowie jeder einzelnen derselben und dem Werkstück (9) öffnen oder schließen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Erregung der einen Feldwicklungen (20, 22) der Vorschubmotoren (16, 17), deren Anker in Reihe geschaltet und mit die Bewegung auf die Elektroden (1, 2) übertragenden Zwischengliedern (18, 19) ausgerüstet sind, der Drehsinn der letzteren so beeinflußt wird, daß sie die Elektroden voneinander trennen und vom Werkstück fort bewegen, während nach Abschalten dieser Feldwicklungen und Erregen der gegenüber den erwähnten entgegengesetzt wirkenden Feldwicklungen (21, 23) die Vorschubmotoren die Elektroden zueinander und zum Werkstück hin bewegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubmotoren (16,17) von einer Hilf swicklung (24) des Schweißtransformators (7) über die Steuerschalter (25 bis 28) gespeist werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Einspulenspannungsrelais (30) die Bewegungsrichtung für die Elektroden (1, 2) gegeneinander und zum Werkstück hin bzw. vonein-

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ander und vom Werkstück fort festgelegt wird, während ein Differentialrelais (29) bestimmt, ob eine Elektrode (i oder 2) allein gegenüber dem Werkstück (9) bewegt werden soll.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Einlegen des Elektrodenphasenhauptschalters (5) und des damit zwangsläufig verbundenen Kontrollstromkreisschalters (49) zunächst der Schalter (11) eines parallel zu den Elektroden (1, 2) liegenden Phasenrelais (14) geschlossen wird und nach dem Einlegen des Werkstückphasenhauptschalters(68) und dem erfolgten Ziehen des Lichtbogens auch das in Reihe mit den Elektroden (i, 2) geschaltete Phasenrelais (15) anspricht und seinen Schalter (12) schließt, wodurch das Werkstück (9) an Spannung gelegt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anwachsen der Spannung zwischen den Elektroden (1, 2) gegenüber einem durch einen Vorschaltwiderstand (32) des Einspulenspannungsrelais (30) im voraus bestimmten Wert, dessen eines Kontaktpaar (36, 37) geschlossen wird, wodurch ein Überwachungsstromkreis für die Relaisspulen (52, 53) der Motorfeldschalter (26, 27) zustande kommt, und durch Schließen der letzteren ein Stromkreis entsteht, der bewirkt, daß die Feldwicklungen (21, 23) erregt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anwachsen der Spannung zwischen einer der Elektroden (1, 2) und dem Werkstück (9) gegenüber einem im voraus durch die Vorschaltwiderstände (43 bzw. 44) des Differentialrelais (29) bestimmten Betrag das eine Kontaktpaar (45,46) bzw. das andere Kontaktpaar {45,47) geöffnet wird, wodurch Relaisspulen (64 bzw. 65) eines für die Feldwicklungen der Vorschubmotoren (16, 17) vorgesehenen Steuerstromkreises entregt, deren Motorfeldschalter (25, 28) geöffnet und die Feldwicklungen (20, 22) abgeschaltet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der im voraus eingestellte Betrag des Vorschaltwiderstandes (32) des Spannungsrelais (30) so bemessen wird, daß beim Einlegen des Elektrodenphasenhauptschalters (5) die Spule (31) des Spanmingsrelais (30) erregt wird und. dessen eines Kontaktpaar (36, 37) sich schließt, während kurz nach dem Zustandekommen des Lichtbogens die Spule (31) des Spannungsrelais (30) entregt und somit das genannte Kontaktpaar (36, 37) geöffnet, dagegen das andere Kontaktpaar (37, 38) des Spannungsrelais (30) geschlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen