NO150024B - Elektrisk sveiseapparat - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for spraybuesveising, omfattende en regulerbar strømkilde, en anordning for mating av trådformet tilsatsmaterial til sveisestedet samt en styreenhet for automatisk innstilling av strømkilden i avhengighet av sveiseforløpet.

Ved spraybuesveising tilføres tilsatsmaterialet iform av en kontinuerlig frem-matet tråd, gjennom hvilken også sveisestrømmen flyter. Særegnet for spraybuesveisning er at tilsatsmaterialet tilføres sveisestedet iform av en spray av små dråper, hvorved lysbuen stadig brenner mellom den ytterste enden til tilsatstråden og sveisestedet.

Ved de til nå benyttede spraybuesveiseanordninger har det vært nødvendig med en koordinasjon av fraslagstids-punktene for tilsatsmaterial-tilførselen og strømkilden for-åt det trådformige tilsatsmaterialet på den ene siden ikke skal nå ned i smeltebadet og feste seg deri, og på den andre side ikke skal smelte innenfor sveisemunnstykket og dermed feste seg i dette. Problem av denne type kan også forårsake en variasjon av trådmatingen, som f.eks. som følge av slur-ingen i trådmateanordningen, og kan derved ikke unngås ved hjelp av den ovenfor nevnte koordinasjon.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en ny og forbedret anordning for spraybuesveising, ved hvilken ovenfor nevnte problem i det minste i vesentlig grad elimineres.

Nevnte hensikt oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse ved at styreenheten til anordningen av den■innledningsvis an-gitte type omfatter organ for kontrollert oppdeling av sveise-forløpet i intervall med høy henholdsvis lav middeleffekt gjennom intermittent økning hhv. minskning av sveisestrøm-kildens utgangseffekt i forhold til den til innstilt trådmatning og valgt lysbuelengde svarende gjennomsnittlig utgangseffekt, samt organ for å forhindre innledningen av et høyeffektintervall, innen den momentane utgangsspenningen har falt til en på forhånd bestemt verdi. Herved unngås på enkel måte ovenfornevnte problem, hvilke ved hjelp av hittil kjente innretninger ikke kunne bli løst.

Dersom i løpet av et laveffektsintervall den<1> momentane utgangsspenningen ikke har falt til den på forhånd be-stemte verdi, utgjør dette et tegn på at trådmatningshastigheten har falt vesentlig og at en derpå følgende risiko for fastbrenning av tilsatstråden i sveisemunnstykket foreligger. For å unngå denne risikoen kan ifølge et fordelaktig trekk ved foreliggende oppfinnelse styreenheten omfatte organ for bryting av sveisestrømmen, når et laveffektsintervalls varighet overstiger en på forhånd bestemt tid.

Styringen av den under høyeffektintervallet avgitte energi kan skje på ulike måter, hvorved det for forenklingen av konstruksjonen foretrekkes å holde høyeffektintervallenes varighet konstant. Alternativt kan imidlertid styreenheten omfatte organ for innledning av et nytt laveffektintervall, når sveisestrømkildens momentane utgangsspenning har opp-nådd en på forhånd bestemt verdi. Derved kan styreenhetene med fordel omfatte organ for å styre sveisestrømkildens utgangseffekt under høyeffektintervallet og eventuelt under laveffektintervallet som en funksjon av høyeffektintervallets varighet. Alternativt kan styreenheten omfatte organ for styresveisestrømskildens utgangseffekt i løpet av høyeffekt-intervallet og eventuelt under laveffektintervallet som en funksjon av laveffektintervallets varighet.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en sveiseanordning ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 viser i skjemaform en foretrukket utførelse av styreenheten ved sveiseanordningen ifølge oppfinnelsen,

Fig. 3 viser normale kurver over strøm, spenning

og effekt ved spraybuesveising under utnyttelse av anordningen ifølge oppfinnelsen, og

Fig. 4 viser kurver tilsvarende fig. 3 ved stopp i trådfrem-matingen.

På fig. 1 er med 10 betegnet en fra et trefasenett-matet, regulerbar sveisestrømskilde, hvis utganger 11, 12

er tilsluttet til en tilsatsmaterialtråd 13 henholdsvis til et arbeidsstykke 14. Tilsatstråden 13 tilføres sveisestedet fra en forrådsrull 15 ved hjelp av et par materuller 16,

som drives av en elektrisk motor 17 via en reguleranordning 18, 19, ved hjelp av hvilke ønsket motoromdreiningstall og dermed ønsket trådmatningshastighet kan manuelt innstilles på kjent måte.

Henvisningstallet 20 peker på en styreenhet,

til hvilken via en strømshunt 21 og en ledning 22 samt en ledning 23 stadig tilføres mot sveisestrømmen henholdsvis sveisespenningen svarende signaler. Med 24 er antydet en ledning for å lede til strømkilden 10 reguleringssignaler, hvilke i nedenfor beskrevne utførelseseksempel styrer dens utangseffekt, hvorved strømkilden er av den hurtigreguler-bare typen som er beskrevet eksempelvis i de svenske patent-er nr. 7704993-0 og 7705212-4 og som følgelig gir individuell regulering av hver sveiseperiode og også av de ulike inter-vallene t^ - t^ i t_ - t^ innenfor hver sveiseperiode. Med 2 5 antydes en manuell påvirket innstillingsanordning for begynnelsesinnstilling av styreenheten 20.

På fig. 3 vises den normale variasjonen av strøm-men I, spenningen U og effekten P som ved tiden t ved spraybuesveising ved anvendelse av anordningen ifølge fig. 1 og den nedenfor beskrevne fig. 2. Strømmen, spenningen og effekten varierer normalt pulsartet eller periodisk, hvorved hver sveisepuls, slik som vist symbolsk ovenfor kurvene på fig. 3, der 13 derimot betegner tilsatstråden og 14 betegner arbeidsstykket, vises en høyeffektintervall t.^ - t» og et laveffektintervall t2 - t^. Den innstilte ønskede middeleffektnivå er vist med P a på fig. 3.

Den på fig. 2 viste styreenhet mottar via ledninger 2 3 et spenningssignal, som overensstemmer med spenningen mellom elektroden 13 og arbeidsstykket 14. Spenningssignalet føres til en diskriminatorkrets, som består av en av motstandene 26, 27 dannet spenningsdeler og en som nivådiskrimi-nator tjenende forsterker 28 med invertert inngang. Diskrimi-natorkretsen 26, 27, 28 er anordnet til å avføle en av motstandene 26, 2 7 og av en ved hjelp av potensiometeret 25 innstillbart negativt potensial bestemt spenning U, (fig. 3) på ledningen 23. Hermed avgir forsterkeren 28 en logisk "1", når spenningen på ledningen 23 stemmer overens med eller går under verdien U^. Signalet fra forsterkeren 28 til-føres en RS-flip-flop 29, hvorved en logisk "1" på S-inngangen, d.v.s. ved høyeffektintervallets begynnelse, stilles flip-flopen i en stilling, hvorved Q-utgangens utgangssignal E blir en logisk "1". Til RS-flip-flopens 29 Q-utgang er koplet en tilslagstidsforsinkelseskrets 30, hvilken krets fungerer slik at når dets inngangssignal E går fra en logisk "0" til en logisk "1", kommer utgangssignalet B fra den samme til å gjøre det samme signalovergangen en på forhånd bestemt tid etter det at signalovergangen skjedde på kretsens 30 inngang. Dette signal B, som ved overgangen mellom høyeffektintervallet og laveffektintervallet blir en kortvarig logisk "1" signal, tilføres RS-flip-flopens 29 R inngang og stiller flip-flopen 29 i en stilling, hvorved Q-utgangen avgir en logisk "1". Tilslagstidsforsinkelses^-kretsen 30 bestemmer høyeffektintervallet t, t» varighet. Utgangssignalet på RS-f lip-f lopens 29 Q -^utgangen er betegnet med B. Signalet _B .,r tilføres også en tilslagstidsforsinkelseskrets 31, hvorved det forsinkes, hvormed utgangssignalet for kretsen 31 betegnes med C. Tilslagstidsforsinkelseskretsen 31 har samme arbeidsmåte som den tidligere beskrevne tilslagstidsforsinkelseskretsen 30.

Et signal som er proporsjonalt med laveffektintervallets varighet, frembringes ved hjelp av en integratorkrets, som omfatter en integrasjonsforsterker 32, en integrasjonskondensator 33, et av signalet B styrt elektronisk koplingselement 34 samt en inngangsmotstander 35. Integrasjonskretsens 32-35 inngang er via et av signalet B styrt elektronisk koplingselement 36 tilsluttet til en fast negativ potensial. I løpet av laveffektintervallets blir signalet B en logisk "1", hvorved elementet 36 til-sluttes det faste negative potensiale til motstanden 35. Utgangssignalet fra integrasjonsforsterkeren 32 integrerer seg da med konstant spenningsderivat til den positive retningen i løpet av hele laveffektintervallet og er ved laveffektintervallets slutt proporsjonal med laveffektintervallets varighet. Integratorkretsens 32 - 35 utgangs-<: >signal utgår via et av signalet E styrt eleJtronisk koplingselement 37. Signalet E som er en logisk "1" under høyeffekt-intervallet, kopler under dette intervallet via elementet 37 utgangssignalet fra integratorkretsen 32 - 35 til en stor kondensator 38 med svært lav utladningstidskonstant. Ved slutten av høyeffektintervallet 0-stilles integrasjonsforsterkeren 32 av koplingselementet 34 gjennom signalet B, som avgir en kortvarig logisk "1", samtidig som koplingselementet 37 åpnes av signalet E. Kondensatoren 38 kommer da til etter hver laveffektintervall å lades til en verdi, som er proporsjonal med foregående laveffektintervalls varighet.

En regulator for styring av strømkildens lo utgangseffekt omfatter en operasjonsforsterker 39 med et til-bakekoplingsnett, bestående av en motstand 40 og en integrasjonskondensator 41, samt inngangsmotstanden 42 og 43. Regulatoren 39 - 43 får et referansesignal fra et fast negativt potensialvia inngangsmotstanden 43 og et svarsignal via motstanden 42 fra kondensatoren 38, hvis spenning er proporsjonal med laveffektintervallets varighet. Utgangssignalet fra regulatoren er anordnet til å styre strømkildens 10 utgangseffekt på en slik måte at laveffektintervallets varihet styres til en av motstandene 43 og det negative potensialet på forhånd bestemt verdi. Denne effektstyringen skjer ved at regulatorens 39 - 43 utgangssignal styrer effektreferånse-signalet i ledningen 24 via nedenfor beskrevne kretser.

Ved høyeffektintervallet kommer effektreferansesignalet til å genereres av en summeringskrets, som omfatter en operasjonsforsterker 44 med dens tilbakekoplingsmotstand 45 og forkoplingsmotstanden 46, hvorved verdien på motstanden 45, 46 bestemmer forsterkningen.

I løpet av lavef f ektintervallet koitmer det via motstanden 46 frembragte effektreferansesignal til å subtraheres av utgangssignalet fra en integratorkrets, som omfatter en operasjonsforsterker 47 med tilhørende integrasjonskondensator 48 og forkoplingsmotstand 49, hvorved integrasjons-hastigheten bestemmes av størrelsen på motstanden 49 og kondensatoren 48. Et av signalet E styrt elektronisk koplingselement 50 er innkoplet mellom forsterkerens 47 inngang og utgang og hindrer at forsterkeren 47 fra å avgi noe sig-■

nal utenom laveffektintervallet.

Referansesignalet fra forsterkeren 47 subtraheres via motstanden 51 i summeringskretsene. 44, 45, 46, 51 fra det tidligere avgitte signalet via motstanden 46. Forsterkeren 44 avgir derfor via en inverteringskrets 52 et effekt-ref eransesignal i ledningen 24 i løpet av både høyeffekt-

og laveffektintervallet. Et av signalet C styrt elektronisk koplingselement 53 nullstiller utgangssignalet fra forsterkeren 44 og kretsen 52, om laveffektintervallet blir for lavt, hvilket skjer dersom trådmatningshastigheten har blitt vesentlig mindre eller om trådmatningen har stoppet. De derved opptredende strøm-, spennings- og effektforløp vises på fig. 4. På denne figuren er med t betegnet et tidspunkt når stopp i trådtilførselen inntreffer, og med t^ betegner et tidspunkt når sveisestrømmen brytes på grunn av at laveffektintervallets varighet har nådd sin maksimalt tillatte verdi.

Claims (6)

1. Anordning for spraybuesveising, omfattende en regulerbar strømkilde (10) en anordning (16,17) for mating av trådformet tilsatsmaterial (13) til sveisestedet samt en styreenhet (20) for automatisk innstilling av strømkilden i avhengighet av sveiseforløpet, karakterisert ved at styreenheten (20) omfatter organ for kontrollert oppdeling av sveisef orløpet i intervall ^ j~^2' t2~tl^ met^ en høy henholdsvis lav middeleffekt gjennom intermittent økning henholdsvis minskning av sveisestrømkildens (10) utgangseffekt i forhold til den til innstilt trådmatning og valgt lysbuelengde svarende gjennomsnittlig utgangseffekt (P a) samt organ (50) for å forhindre innledningen av et høy-effektintervall, innen den momentane utgangsspenningen har falt til en på forhånd bestemt verdi (U-^) .

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at styreenheten (20) omfatter organ (53) for å bryte sveisestrømmen, når et lavef f ektintervalls (^"^^ varighet overstiger en på forhånd bestemt tid.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at styreenheten (20) omfatter organ (30) for konstant holding av høyeffektintervallets (t1~t2) varihet.

4. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at styreenheten (20) omfatter organ for innledning av et nytt laveffektintervall (t2~ti^ n^r sveise~ strømkildens (10) momentane utgangsspenning når en på forhånd bestemt verdi.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at styreenheten (20) omfatter organ for å styre sveisestrømskildens utgangseffekt i løpet av høyeffekt-intervallet (t^-t2^ °^ eventuelt i løpet av laveffektintervallet (^"t^) som run^sj°n av høyef f ektintervallets varighet.

6. Anordning ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at styreenheten (20) omfatter organ— (32-38) for å styre sveisestrømkildens utgangseffekt under høy-ef f ektintervallet (t1~t2) og eventuelt i løpet av laveffektintervallet (t2~ti^ som funksjon av laveffektintervallets varighet.