DE944986C - Automatic arc welding device for multi-phase current with several electrodes - Google Patents

Description

Selbsttätige Lichtbogenschweißeinrichtung für Mehrphasenstrom mit mehreren Elektroden Es ist bekannt, bei der Lichtbogenschweißung Drehstrom oder Mehrphasenstrom zur Anwendung zu bringen, wobei das Werkstück mit einer Phase, die Schweißelektroden mit je einer anderen Phase des Schweißumspanners oder Stromerzeugers verbunden sind. Die Vorteile der Drehstrom- oder Mehrphasenstromschweißung bestehen darin, daß Relaiswicklungen fehlen, das. Netz gleichmäßig belastet wird und die Möglichkeit besteht, kleinere Leerlaufspannungen bei guter Bogenstabilität anzuwenden. Um diese Vorteile auszunutzen, wurde für jede Schweißelektrode ein besonderer Schweißkopf - ähnlich den bei der Einphasenschweißung benutzten - vorgesehen. Jeder Schweißkopf enthält hierbei einen Vorschubmotor sowie gegebenenfalls Mittel zur Regelung des Elektrodenvorschuibs in Abhängigkeit von der Lichtbogenlänge, etwa durch Feldsteuperung des Motors und/oder Umsteuerung der Vorschubrichtung mittels Magnetkupplungen. Diese Magnetkupplungen werden z. B. von Relais überwacht, deren Erregung von der Lichtbogenspannung abhängt. Durch abwechselndes Vor- und Zurückfühlen erreicht man eine gleichbleibende Lichtbogenlänge. Bei solchen Einrichüungen besteht jedoch der Nachteil, daß der Schweßkopfträger, welcher eine der Elektrodenzahl entsprechende Anzahl von Motoren mit Regeleinrichtungen aufnehmen muß, verhältnismäßig viel Platz einnimmt und recht schwer ausfällt.Automatic arc welding device for multi-phase current with Several electrodes It is known to use three-phase or three-phase arc welding Apply multi-phase current, with the workpiece with a phase that Welding electrodes each with a different phase of the welding transformer or power generator are connected. The advantages of three-phase or multi-phase current welding exist in the fact that relay windings are missing, the network is evenly loaded and the It is possible to use smaller no-load voltages with good arc stability. In order to take advantage of these advantages, a special welding head was created for each welding electrode - similar to those used for single-phase welding - provided. Every welding head contains a feed motor and, if necessary, means for regulating the Electrode feed as a function of the arc length, for example through field control of the motor and / or reversing the feed direction by means of magnetic couplings. These Magnetic couplings are z. B. monitored by relays, their excitation from the arc voltage depends. By alternately feeling forwards and backwards you can achieve a constant Arc length. With such establishments however, there is the disadvantage that the welding head carrier, which has a number of electrodes corresponding to the number of electrodes Must accommodate motors with control devices, takes up a relatively large amount of space and turns out to be quite difficult.

Durch die Erfindung wird dieser Nachteil 'dadurch beseitigt, daß für alle Elektroden ein gemeinsamer Vorschubmotor verwendet und dabei die Steuerung - insbesondere auch auf die Lichtbogenströme erstreckt - im Sinne einer individur eilen selbsttätigen Regelung der einzelnen Elektrodenabstände ausgebildet ist.The invention, this disadvantage is' eliminated in that for all electrodes use a common feed motor and control - in particular also extends to the arcing currents - in the sense of an individur rush automatic regulation of the individual electrode spacings is formed.

Es ist bereits bekannt, in ihrer Verwendung aufeinanderfolgende Elektroden nacheinander durch denselben Motor vorzuschieben. Ferner ist es bekannt, zwei Elektrodon, zwischen denen ein Lichtbogen zurr Erzeugung von atomarem Wasserstoff zu Schweißzwecken brennt, durch einen Motor über ein Doppelgetriebe einander zu nähern, wobei das Werkstück nicht an Spannung gelegt ist. Im Gegensatz dazu handelt es sich hier :um den gemeinsamen Vorschub von zwei oder mehreren glektrollen in Richtung auf das spannungsführende Werkstück hin. Bei dieser Anordnung werden die Elektroden zunächst mit gleicher oder verhältnisgleicher Geschwindigkeit vorgeschoben, und es ist eine Anpassung der Steuermittel für den Vorschub vorgesehen, um beim ungleichmäßigen Abbrennen der einzelnen Elektroden die Unterschiede in der Lichtbogenlänge oder, was das gleiche ist, in den Schweißspannungen der einzelnen Elektroden gegenüber dein Werkstück wieder auszugleichen.It is already known to use sequential electrodes one after the other by the same motor. It is also known to have two electrodons, between which an electric arc to generate atomic hydrogen for welding purposes burns to approach each other by a motor via a double gear, the Workpiece is not connected to voltage. In contrast, this is: um the joint advance of two or more rollers in the direction of the live workpiece. With this arrangement, the electrodes are first advanced at the same or the same speed, and it is one Adjustment of the control means for the feed provided in order to avoid uneven Burning off the individual electrodes the differences in the arc length or, which is the same, as opposed to the welding voltages of the individual electrodes to balance your workpiece again.

Man kann hierzu beispielsweise elektrisch gesteuerte mechanische Einrichtungen heranziehen, z. B. zwischen den gemeinsamen Antriebsmotor und die Vorschubrollen der einzelnen Schweißelektroden geschaltete Magnetkupplungen, die in Abhängigkeit von der Schweißspannung an den einzelnen Elektroden zum Zweck einer Zu- und Abschaltung des Antriebs gesteuert werden. Wird die Schweißspannung zu klein dadurch, daß der -Elektrodenvorschub bei etwas groß eingestellter Geschwindigkeit des Antriebsmotors zu weit vor sich ging, so wird durch ein Relais die Erregung der Magnetkupplung und dadurch die Geschwindigkeitsübertragung vom Antriebsmotor auf die betreffende Schweißelektrode kurzzeitig unterbrochen und so die richtige Lichtbogenlänge wieder hergestellt. Dadurch, daß die Ansprechgrenze der Steuerrelais für die einzelnen Magnetkupplungen verschieden hoch gewählt wird; läßt sich erreichen, daß die Schweißelektroden mit verschiedener Lichtbogenlänge brennen, was bei Hintereinanderanordnung der Elektroden in der Schweißnahtrichfiung zurr Steuerung der Wärmeverhältnisse und des Einbrandes verwendet werden kann.Electrically controlled mechanical devices can be used for this purpose, for example use, e.g. B. between the common drive motor and the feed rollers of the individual welding electrodes switched magnetic couplings, which are dependent on of the welding voltage on the individual electrodes for the purpose of switching on and off of the drive can be controlled. If the welding voltage becomes too small because the -Electrode feed at a slightly high set speed of the drive motor went too far, a relay will energize the magnetic coupling and thereby the speed transmission from the drive motor to the relevant one The welding electrode is briefly interrupted and the correct arc length is restored manufactured. In that the response limit of the control relay for the individual Magnetic clutches are selected at different levels; can be achieved that the welding electrodes Burn with different arc lengths, what happens when the electrodes are arranged one behind the other in the welding seam alignment to control the heat conditions and penetration can be used.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Regeleinrichtung mittels elektrisch gesteuerter Magnetkupplungen zeigt Fig. i.An embodiment for a control device by means of electrical Controlled magnetic clutches are shown in Fig. i.

Die Schweißelektroden Ei, E2 sind an die Phasen R, S eines Drehstromumspanners U über eine Regeldrossel D angeschlossen.. Das Werkstück W ist mit der dritten Phase T verbunden. Die Elektroden werden durch Vorschubrollen v in Führungeri f gegen das Werkstück bewegt. Die Roller werden über Magnetkupplungen ml, m2 und Vorgelegeräder a durch einen Motor 11I angetrieben, der an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist.The welding electrodes Ei, E2 are connected to the phases R, S of a three-phase transformer U via a regulating throttle D. The workpiece W is connected to the third phase T. The electrodes are moved against the workpiece by feed rollers v in guides. The scooters are driven via magnetic clutches ml, m2 and counter gears a by a motor 11I which is connected to a direct current source.

Die Geschwindigkeit des Antriebsmotors für die Schweißelektroden kann auf einenglei.chbleibenden Wert fest eingestellt werden, der etwas über der Abschmelzgeschwindigkeit liegt, die die Schweißelektroden bei der normalen Stromstärke aufweisen. Sie kann aber auch in Abhängigkeit von der mittleren Spannung der Schweißelektroden oder von nur einer bevorzugten Schweißelektrode gesteuert werden. In der Anordnung nach Fig.- i ist entsprechend dem erstgenannten Vorschlag zwischen-den beiden Schweißelektroden El, E2 ein Spannungsteiler t vorgesehen, von dessen Mittelanzapfpumkt m über einen Gleichrichter g, eine Drossel d und einen Vorschaltwiderstandw ein über das Werkstück fließender Strom abgenommen wird, der an; dem Widers.tandw eine Spannung erzeugt, die dem mittleren Spannungswert zwischen den beiden Schweißelektroden und dem Schweißstück verhältnisgleich ist. Diese Spannung wirkt nebst einer der Einleitung des Zündvorgangs dienenden Gegenspannung b auf den Anker des Antriebsmotors M ein, so daß die Geschwindigkeit des Elektrodenvorschubs auf einen gleichbleibenden Mittelwert der beiden Lichtbogenspannungen eingeregelt wird.The speed of the drive motor for the welding electrodes can can be permanently set to a constant value, which is slightly above the melting rate that the welding electrodes have at the normal amperage. she can but also depending on the mean voltage of the welding electrodes or can be controlled by only one preferred welding electrode. In the arrangement according to According to the first proposal mentioned, FIG. 1 is between the two welding electrodes El, E2 a voltage divider t is provided, of the center tapping pumkt m via a Rectifier g, a choke d and a series resistor w a across the workpiece flowing current is removed that is connected to; the resistance creates a tension, the mean voltage value between the two welding electrodes and the workpiece is proportional. This voltage acts in addition to initiating the ignition process serving counter voltage b on the armature of the drive motor M, so that the speed of the electrode advance to a constant mean value of the two arc voltages is regulated.

An die Spannungen der Einzelelektroden gegen das Werkstück sind Relais ri und, y2 angeschlossen, deren Empfindlichkeit durch Regelwiderstände r eingestellt werden kann. In den aus einer Stromquelle bi gespeisten Ankerkreisen dieser Relais liegen die Erregermagnete m. bzw. m2 der Kupplungen für die Yorschubrichtung v der Schweißelektroden. Sobald eine der Elektrodenspannungen durch rau starken Vorschub zu niedrig wird, nimmt der verstärkte Elektrodenstrom dem Relaiskreis die Spannung; und das zugehörige Relais läßt seinen Anker los, so daß der Erregerkreis des Kupplungsmagneten geöffnet und der Elektrodenvorschub unterbrochen wird, bis nach entsprechendem Abbrand der betreffenden Elektrode wieder normale Spannungs- ,und Stromverhältnisse hergestellt sind und die Vorschubkopplung geschlossen wird.Relays are connected to the voltages between the individual electrodes and the workpiece ri and, y2 connected, the sensitivity of which is set by means of variable resistors r can be. In the armature circuits of these relays fed by a current source bi are the exciter magnets m. or m2 of the couplings for the direction of travel v der Welding electrodes. As soon as one of the electrode voltages by rough strong feed becomes too low, the increased electrode current takes the voltage of the relay circuit; and the associated relay lets go of its armature, so that the excitation circuit of the clutch magnet opened and the electrode feed is interrupted until after a corresponding burnout normal voltage and current conditions are restored for the electrode concerned and the feed coupling is closed.

Die Regelung ist also im ganzen darauf gerichtet, daß die Motorgeschwindigkeit nach der mittleren Spannung der beiden Elektroden gegen das Werkstück und außerdem der Varschtib jeder Elektrode einzeln auf einen bestimmten Mindestspannungswert geregelt wird. Notwendig ist es dabei, den Vorschub etwas rascher als den Elektrodenabbrand zu wählen, da sonst zu große Einzelspannungen nicht ausgeglichen werden könnten.The control is therefore aimed on the whole that the engine speed according to the mean voltage of the two electrodes against the workpiece and also the varschib each electrode individually to a certain minimum voltage value is regulated. It is necessary to set the advance a little faster than the electrode consumption to be selected, otherwise individual voltages that are too high cannot be compensated.

An Stelle der Magnetkupplungen können auch Reibrädertrieb.e verwendet werden, die bei elektromagnetischer Verstellung eine stetige Regelung des Verschuibs ermöglichen. .Instead of the magnetic couplings, friction wheel drives can also be used be that with electromagnetic adjustment a continuous regulation of the Verschuibs enable. .

Statt die Steuerrelais einzeln von der Spannung der zugeordneten Elektrode zu steuern, kann auch die Differenz der beiden Spannungen zur Beeinflussung eines einzigen neutral eingestellten, polarisierten Relais mit Doppelkontakten herangezogen werden, wodurch die Empfindlichkeit der Anordnung erhöht wird.Instead of the control relay individually from the voltage of the assigned electrode To control can also be the difference of the two voltages influencing one single neutral, polarized Relay with double contacts are used, whereby the sensitivity of the arrangement is increased.

Es lassen sich gemäß dem Beispiel nach Fig. 2 auch Regelanordnungen ohne Zwischenschaltung von mechanischen Gliedern auf rein elektrischer Grundlage aufbauen. Es sind hier in die Stromkreise der Elektroden EI, E2 kleine Zusatzdrosseln z1, z2 eingeschaltet. Diese sind mit Vormagnetisierungswicklungen o1 bzw. o2 versehen, die über ungleichsinnig angeschlossene Gleichrichter gi bzw. 92 parallel an einen Spannungsteiler to angeschlossen sind. Die Spannungen der Elektroden gegen das Werkstück werden über zwei die Spannung erhöhende Transformatoren t, bzw t2 auf die entsprechenden Hälften des to übertragen. In jeden dieser Kreise sind Gleichrichter g3 bzw. g4 derart eingeschaltet, daß die Spannungen gegeneinandergerichtet sind. Sie heben sich dementsprechend normalerweise auf, und es fließt kein Strom durch die Vormagnetisierungswicklun.gen oi, 02. Im Fall der Lichtbogen einer Elektrode, beispielsweise E2, zu lang wird und die Spannung sich zu sehr erhöht, wird eine verstärkte Spannung dem den Gleichrichter 94 enthaltenden Kreis aufgedrückt, die einen Stro.mfluß über den Gleichrichter g1 und die Vormagnetisierungswicklung oi hervorruft. Die Drossel z, wird gesättigt und d'aduirch der Elektrodenstrom für EI und die Abschmelzleistung so lange erhöht, bis beide Elektroden gleiche Lichtbogenlänge aufweisen. Diese wird durch eine gemeinsame, in Fig. 2 nicht dargestellte Motorregelung, beispielsweise nach Fig. i, nachgestellt.According to the example according to FIG. 2, control arrangements can also be used without the interposition of mechanical links on a purely electrical basis build up. There are small additional chokes in the circuits of the electrodes EI, E2 z1, z2 switched on. These are provided with premagnetization windings o1 or o2, the rectifier gi or 92 connected in parallel to one Voltage divider to are connected. The voltages of the electrodes against the workpiece are connected to the corresponding transformers t or t2 via two voltage-increasing transformers Halves of the to transferred. In each of these circles there are rectifiers g3 and g4, respectively switched on in such a way that the voltages are directed against one another. You lift Accordingly, normally, and no current flows through the Vormagnetisierungswicklun.gen oi, 02. In the case of the arc of an electrode, for example E2, becomes too long and the voltage increases too much, an increased voltage is added to the rectifier 94 containing circle pressed, which a Strom.mfluß via the rectifier g1 and the bias winding causes oi. The choke z i is saturated and d'aduirch the electrode current for EI and the deposition rate increased as long as until both electrodes have the same arc length. This is achieved by a common, Motor control not shown in FIG. 2, for example according to FIG.

Man kann schließlich auch gemäß dem Beispiel nach Fig.3 eine selbsttätige Einzelregelung des Abbrandes an den Elektroden durch an den Lichtbogen parallel angeschlossene Drosseln dl, d2 erzielen. Wird an einer der Elektroden der Abbrand zu stark, so erhöht sich die Lichtbogenspannung, und es fließt ein größerer Teil des zugeführten Stroms durch die Drossel, so daß der Elektrodenstrom und damit der Abstand abnimmt, bis schließlich die Normalspannung wieder hergestellt ist. Diese Regelung kann misätzl.ich zu den vorher beschriebenen oder an Stelle einzelner davon angewendet werden.Finally, according to the example according to FIG. 3, it is also possible to achieve an automatic individual control of the burn-off at the electrodes by means of chokes d1, d2 connected in parallel to the arc. If the erosion on one of the electrodes becomes too strong, the arc voltage increases and a larger part of the current supplied flows through the choke, so that the electrode current and thus the distance decrease until the normal voltage is finally restored. This rule can be applied misappropriately to those described above or in place of individual ones.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: i. Selbsttätige Lichtbogenschweißeinrichtung für Mehrphasenstrom, bei der das Werkstück mit einer Phase, die Schweißelektroden mit je einer der anderen Phasen des Schweißumspanners verbunden sind und der Vorschub der Elektroden in Abhängigkeit von den Lichtbogenspannuingen zum Zweck einer Konstanthaltung der Abstände der Elektroden vom Werkstück (Lichtbogenlänge) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Elektroden ein gemeinsamer Vorschubmotor verwendet und dabei die Steuerung -insbesondere auch auf die Lichtbogenströme erstreckt -im Sinn einer individuellen selbsttätigen Regelung der einzelnen Elektrodenabstände ausgebildet ist. PATENT CLAIMS: i. Automatic arc welding device for Multi-phase current, in which the workpiece with one phase, the welding electrodes with each of the other phases of the welding transformer are connected and the feed of the electrodes as a function of the arc voltages for the purpose of keeping them constant the distance between the electrodes and the workpiece (arc length) is controlled by this characterized in that a common feed motor is used for all electrodes and the control -in particular extends to the arc currents -im Sense of an individual, automatic regulation of the individual electrode spacings is trained. 2. Schweißeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (M) mit einer Geschwindigkeit betrieben wird, die einen etwas größeren Vorschub ergibt, als der Abschmelzgeschwindigkeit der Elektroden (EI, E2) entspricht, .und daß in jedes Vorschubgetriebe (v) für die Elektroden eine Magnetkupplung (m1, rn2) eingeschaltet ist, die in Abhängigkeit von der Schweißspannung an der zugeordneten Schweißelektrode den. Vorschub stillsetzt, wenn die Spannung einen zu kleinen Wert angenommen hat (Fig. i). 2. Welding device according to claim i, characterized in that that the drive motor (M) is operated at a speed that is somewhat results in greater feed than the melting speed of the electrodes (EI, E2) corresponds, and that in each feed gear (v) for the electrodes a magnetic coupling (m1, rn2) is switched on, which depends on the welding voltage at the associated welding electrode. The feed stops when the tension is applied has assumed too small a value (Fig. i). 3. Schweißeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor in seiner Drehzahl über eine Gegenspannung (b) von einer Spannung (w) gesteuert wird, die dem Mittel (t, m) der Schweißspanntungen an den einzelnen Elektroden entspricht, oder daß er nur von einer der Elektrodenspannungen gesteuert wird.. q.. 3. Welding device according to claim i, characterized in that the drive motor is controlled in its speed via a counter voltage (b) of a voltage (w) which corresponds to the means (t, m) of the welding voltages at the individual electrodes, or that it is only controlled by one of the electrode voltages .. q .. Schweißeinrichtung nach Ansprach i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Einzelelektrode und dem Werkstück elektrische, die Einzelschweißstromstärke beeinflussende Mittel (zi, z2) vorgesehen sind, durch die selbsttätig eine Anpassung der Abschmelzgeschwindigkeit an die Vorschu,bgeschwindigkei.t des Motors dadurch erfolgt, daß bei zu großer Lichtbogenlänge an der einen Elektrode eine den Abbrand vermehrende Stromerhöhung an der anderen Elektrode hervorgerufen wird (Fig. 2). Welding device according to spoke i, characterized in that that between each individual electrode and the workpiece electrical, the individual welding current strength influencing means (zi, z2) are provided, through which an adjustment automatically the melting speed to the feed speed of the motor occurs that if the arc length is too great on one electrode, it will burn off increasing current increase is caused at the other electrode (Fig. 2). 5. Schweißeinrichtung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die zweckmäßig auf einen höheren Wert übersetzten (t1, t2) Lichtbogenspannungen an den beiden Schweißelektroden (EI, E2) über Gleichrichter (g3> g4) einander entgegengeschaltet sind und eine der Differenz der Spannungen verhältnisgleiche Gleichspannung erzeugen, die über eine Gleichrichtersteuerung (9i, 92) auf die Vormagnetisierung (oi, 02) jeweils einer von zwei in die Zuleitungen zu den Schweißelektroden eingeschalteten Zusatzregeldrosseln (zi, z2) einwirkt, derart, daß die Stromstärke in derjenigen der beiden Schweißelektroden selbsttätig erhöht wird, die die niedrigere Lichtbogenspannung aufweist. 5. Welding device according to claim q., Characterized in that the appropriate Translate to a higher value (t1, t2) arc voltages on the two welding electrodes (EI, E2) are connected in opposition to one another via rectifiers (g3> g4) and one of the Difference in the voltages generate proportional DC voltage that has a Rectifier control (9i, 92) on the premagnetization (oi, 02) one at a time of two additional regulating throttles connected to the supply lines to the welding electrodes (zi, z2) acts in such a way that the current strength in that of the two welding electrodes is automatically increased, which has the lower arc voltage. 6. Schweißeinrichtung nach Anspruch i, daduirch gekennzeichnet, daß durch Parallelschaltung von Drosselspulen (di, d2) zu, den einzelnen Lichtbogenstrecleen der Stromübergang in der Lichtbogenstrecke selbsttätig gesteuert wird (Fig.3). 6. Welding device according to claim i, characterized in that choke coils are connected in parallel (di, d2) to, the individual arc path is the current transition in the arc path is controlled automatically (Fig. 3). 7. Schweißeinrichtung nach Anspruch i, dadurch. gekennzeichnet, daß in die Übersetzungsgetriebe zwischen Motor (M) und Vorschubrollen (v) für die einzelnen Elektroden Getriebeteile mit stetig veränderlicher Übersetzung, z. B. verstellbare Reibungsräder, eingeschaltet sind. B. Schweißeinrichtung nach Anspruch :2 mit Hintereinanderanordnung der Schweißelektroden in der Richtung der Schweißnaht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechgrenze der Steuerrelais der Magnetkupplungen derart verscAeden ist; daß die Elektroden mit verschiedex@er Lichtbogenlänge brennen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 626 42,8, 6ro 62q., 741 249, 6913791 USA.-Patentschrift -Nr. 2 175 o26.7. Welding device according to claim i, characterized. characterized that in the transmission between the motor (M) and feed rollers (v) for the individual electrodes gear parts with continuously variable translation, z. B. adjustable friction wheels are switched on. B. Welding device according to claim: 2 with the welding electrodes arranged one behind the other in the direction of the weld seam, characterized in that the response limit of the control relays of the magnetic couplings is so different; that the electrodes burn with different arc lengths. Cited publications: German Patent Specifications No. 626 42.8, 6ro 62q., 741 249, 69 1 3791 USA.-Patent No. 2 175 o26.