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Lichtbogenschweißeinrichtung für Wechselstrom mit durch einen Gleichstrommotor
entsprechend der Lichtbogenspannung selbsttätig vorgeschobener Abschmelzelektrode
Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenschweißeinrichtung für Wechselstrom, bei der
der Vorschub der Abschwelzelektrodeselbsttätig entsprechend der Lichtbogenspannung
erfolgt.
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Gemäß der Erfindung wird eine besonders einfache und sicher wirkende
Einrichtung dadurch geschaffen, daß der die Elektrode bewegende Motor einerseits
von der Lichtbogenspannung über einen Gleichrichter, andererseits von einer diesem
entgegengesetzt -parallel geschalteten unabhängigen Stromquelle übler einen beiden
Stromkreisen gemeinsamen Wilderstand gesteuert wird, so daß die Elektrode bei sinkender
Lichtbogenspanniung durch die Wirkung# der unabhängigen Stromquelle zurückgezogen,
bei steigender Lichtbogenspannung dagegen durch die Wirkung ,des Gleichrichters
vorgeschoben wird.
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,In. der Zeichnung zeigt Fig. i schematisch ein Ausführungsbeispiel
der neuen Schweißeinrichtung; die Fig. 2 und 3 unterscheiden sich davon in zusätzlichen
Einzelheiten.
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An die Sekundärwicklung eines Transformators i sind über eine einstellbare
Drossel 2 und einen Schalter 3 das Werkstück 4 und die Abschmelzelektrode 5 angeschlossen.
Die Elektrode ist von einer Büchse oder Düse 6 umschlossen, die zum Stromanschluß
und zur Führung dient. Der Elektrodenvorschub wird durch Rollen 7 bewirkt, die mit
einem Gleichstrommotosr 8 gekuppelt sind. Dessen Anker ist über einen gewöhnlich
geöffneten Relaisschalter 9 und einen Teil eines Widerstandes Io an einen Stromerzeuger
i i angeschlossen, der durch einen Motor 12 angetrieben wird. Ein Umkehrschalter
13 gestattet, die Anschlüsse des Vorschubmotors $ zu vertauschen. Die Nebenschlußerregerwicklung
14 des Vorschubmotors 8 ist an einen Stromerzeuger 15
angeschlossen, und zwar
über eine Reihenschaltung von Regelwiderständen i o, 16, 17-Durch die Vorschaltung
eines Teiles des Widerstandes i o vor den Vorschubmotor und durch die damit geschaffene
Verbindung mit der Stromquelle 15 gleichbleibender Spannung wird erreicht, daß,
wenn der .Stromerzeuger i i umerregt ist und keine Leistung abgibt, ein dem Spannungsabfäll
an dem Widerstand i o
entsprechender Ankerstrom durch den Motor
8, und zwar in einem Sinne fließt, daß der Vorschubmotor die Elektrode vom Werkstück
.l abzieht.
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Die Elektrode 5 wird gegen das Werkstück geschoben, «renn die Nebenschlußerregerwicklung
18 des Regelstromerzeugers i i Strom erhält. Sie ist einerseits an den Widerstand
17, andererseits an eine Trockengleichrichteranordnung i9, und zwar über einen Kontakt
2o, angeschlossen. Die Gleichrichteranordnung ist so mit dem Transformator i und
dem Werkstück 4. verbunden., daß sie an der Schweißlichtbogenspannung liegt. Der
Gleichrichter i9, die Nebenschlußwicklung 18 und der Regelwiderstand 17 sind so
geschaltet, daß die Spannungen des Gleichrichters und die des Widerstandes einander
entgegengerichtet sind. Die Richtung und der Wert der Spannung an der Wicklung i
S ändern sich mit der Gleichrichterspannung, und die Erregung und damit die Spannung
des Regelstromerzeugers i i stehen so in übereinstimmung mit den Spannungsschwankungen
zwischen der Elektrode und :dem Werkstück. Auf diese Weise 'wird der Vorschubmotor
8 und durch ihn der Vorschub der Elektrode geregelt.
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Die Schweißvorrichtung wird durch einen Druckknopfschalter 2I angelassen,
der zunächst die Erregung eines Relais 22 steuert. Dieses schließt über den Ankerkontakt
23 den Stromkreis eines weiteren Relais 2d., das an seinem Kontakt z 5 einerseits
die Widerstände i o, 16, 17 und die Erregung 1 4. des Vorschubmotors 8, andererseits
einen Schaltmagneten 26 an den Minuspol des Stromerzeugers 15 anlegt. Der Schweißstromkreis
wird dadurch an den Schalter 3 angeschlossen. Durch die Verstellung des zweiten
Ankerkuntaktes 2o des Relais 24 wird -die Erregung der Feldwicklung 18 des Regelstromerzeugers
T i bewirkt.
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Wenn die Klemmenspannung des Schweißtransformators i bzw. die Lichtbogenspannung
beim Schließen des Schalters 3 an die Wechselstromklemmen der Gleichrichteranordnung
i9 gelegt wird, entsteht :eine entsprechende Gleichspannung, die die entgegengesetzte
Spannung an dem Regelwiderstand 17 übertrifft. Es fließt dann ein Erregerstrom in
der Feldivicklung 18, rund die Spannung des Stromerzeugers i i ist größer als die
am Regelwiderstand Io. Damit ist die Richtung des Stromflusses in der Reihenschaltung
des Vorschubmotors 8 und des Regelstromerzeugers i i bestimmt. Die Elektrode. 5
wird dabei gegen das Werkstück vorgeschoben. Der Stromkreis der Erregerwicklung
i S verläuft von dem einen Pol des Gleichrichters i() über die Feldwicklung 14,
den Regelwderstand i 7 , die Feldwicklung 18 rund den Kontakt 2o zurück zum anderen
Gleichrichterpol. Da der Widerstand der Gleichrichteranordnung in der Sperrichtung
sehr hoch ist, wird die Feldwicklung i8 nur erregt, wenn die Spannung am Gleichrichter
größer ist als die Spannung an der Feldwicklung 14 und dem zugehörigen Teil des
Widerstandes 17.
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Wenn die Elektrode 5 das Werkstuck berührt, fällt die Lichtbogenspannung
auf Null, so daß die vom Gleichrichter gelieferte Gleichspannung an der Nebenschlußerregung
I8 sich entsprechend verringert und die Wicklung praktisch stromlos wird. Die Gegenspannung
des Regelwiderstandes i o wird wirksam und bestimmt die Stromrichtung im Vorschubmotor.
Dieser kehrt die Drehrichtung uni, hebt die Elektrode .an, und es wird der Lichtbogen
gezogen. Die Wechselspannung steigt wieder an und damit die Gleichspannung des Gleichrichters
19, die die Feldwicklung 18 beeinflußt.
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Wenn die Verbindungen zwischen dem Regelwiderstand 17 und der Nebenschlußerregung
18 bzw. dem Regelwiderstand Io und der Reihenschaltung der Anker des Vorschubmotors
8 und des Regelmotors i i .richtig hergestellt sind, können die Spannungen an der
Wicklung 18 und an dem Vorschubmotor nach Wunsch geändert werden. Es kann auf diese
Weise ein Wechselstromlichtbogen jeder vorbestimmten Art aufrechterhalten «erden.
Die Wirkung ist dabei folgende: Beim Schließen des Druckknopfkontaktes 21 wird das
Relais 22 aus dem Stromerzeuger 15 erregt. Dieses zieht seine Anker g und 23 an,
wodurch die Stromkreise an 23 für das Relais 24. und an 9 für den Anker des Regelstromerzeugers
i i geschlossen «erden. Das Relais 2.1 schließt über seinen Ankerkontakt 25 das
Relais 26 an, wodurch sich der Kontakt 3 im Schweißstromkreis schließt, während
über den Ankerkontakt 2o des Relais 25 die Erregerwicklung i s des Regelstromerzeugers
II an den Gleichrichter i9 angelegt wird. Beim Schließen des Schweißstromkreises
wird die Gleichrichteranordnung i9 unter Strom gesetzt und liefert Gleichspannung.
so daß die Feldwicklung 18 des Regelstromerzeugers Strom erhält. Der Vorschubmotor
S bewegt die Elektrode 5 gegen das Werkstück 4 vor, so daß der Lichtbogen gezündet
wird.
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Die Schweißeinrichtung nach Fig 2 unterscheidet sich von der nach
Fig. i dadurch, daß der Anker des Vorschubmotors 8 unmittelbar, d. h. ohne Einschaltung
eines Teiles des Regelwiderstandes Io, an den Regelstromerzeuger i i angeschlossen
ist. Ferne=r ist, anstatt die Gegenerregerspannu:ng für die Umkehr der Drehrichtung
des Vorschubmotors anzuwenden, der . Regelstromerzeuger i i mit einer Hilfsgegenwi:ckltln;g
27 versehen, die aii
die im wesentlichen gleichbleibiende Spannungsquelle
15 über den Kontakt 25 dies Relais 24 angeschlossen wird, um nach Bedarf den Vorschubmotor
in die Rücklaufbewegung zu versetzen. Diese Hilfswicklung 27 ist in Reihe mit den
Widerständen i o, 16, 17 an den Gleichstromerzeuger 15 angeschlossen, während die
andere Erregerwicklung 18 wie bei der Einrichtung nach Fig. i mit :dein Gleichrichter
i9 verbunden ist.
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Bei passender Wahl der Richtung und des Betrages der Erregung in der
Hilfswicklung 27 kann die Leistung -des Regelstromerzeugers i i so gehalten werden,
däß, wenn die Wechselspannung zwischen der Elektrode und dem Werksdick Null wird,
eine genügende Spannung dem Vorschubmotor 8 aufgedrückt wird, um die Elektrode zurückzubewegen
und dien Lichtbogen -zu ziehen. Die Erregerspannung an der Feldwicklung 18 stellt
sich infolge der Differenzwirkung zwischen den Spannungen am Gleichrichter I9 und
am Regelwiderstand 1 o infolge deren Gegeneinanderschaltung s0 ein, daß der Vorschubmotor
jede gewünschte Lichtbogenspannung aufrechterhält.
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Bei der Schweißeinrichtung nach Fig.3 ist zusätzlich eine weitere
Gleichrichteranordnung 28 vorgesehen. Diese ist an einen Transformator 29 angeschlossen,
und ihre Gleichstromklemmen sind mit den entsprechenden Klemmen der Gleichrichteranordnung
i g, einem veränderbaren Widerstand 3o, dem Widerstand i o und dem Relaiskontakt
2 5 in Reihe geschaltet. Durch die :additive Schaltung der Gleichrichter I9 und
28, .deren Spannung der der vorn der Stromquelle i 5 gelieferten Spannung im Regelwiderstand
i o entgegengerichtet ist, und durch die Schaltung der Feldwicklung 18 in Brücke
zu einem Teil des Gleichrichterstromkreises kann eine Differentialerregerspannung
.der Feldwicklung 18 solcher Richtung und Höhe aufgedrückt werden, daß der Vorschubmotor
8 die Elektrode gegen das Werkstück vorschiebt und bei Berührung zurückzieht und
-ein Lichtbogen hergestellt .und in passender Beschaffenheit selbsttätig aufrechterhalten
wird.
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Der Gegenstand der Erfindung kann vorteilhaft auch bei Lichtbogenschweißeinrichtungen
mit Gleichstromanschluß angewendet werden, bei denen ein Gleichstromvorschubmotor,
im Schweißkreis selbst aber Wechselstrom verwendet wird. Die erforderlichen Schaltungsänderungen
können schnell und leicht ausgeführt werden. Es sind keine verwickelten Vorrichtungen
;mit empfindlichen, beweglichen Teilen erforderlich; auch brauchen keine teueren,
der Abnutzung unterworfenen Teile im Beitrieb ersetzt zu werden. Die neue Einrichtung
vereinigt die Vorteile dies Wechselstromlichtbogens mit einer Gleichstromvorrichtung
am Vorschub der Elektrode.