DE2728980A1 - Verfahren und vorrichtung zum lichtbogenschweissen mit prozessabhaengiger kennliniensteuerung der schweissenergiequelle - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum lichtbogenschweissen mit prozessabhaengiger kennliniensteuerung der schweissenergiequelleInfo
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Description
Patentanmelder:
Dr.-Ing. Peter Puschner
Gut Fuchstal,Dreiländerweg 127
51oo Aachen
Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen mit prozeßabhängiger Kennliniensteuerung der
Schweißenergiequelle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenbogenschweißen mit abschmelzender Elektrode, bei dem
über elrtffcrische Kenngrößen des Schweißprozesses die
Kennlinie der Schweißenergiequelle in Abhängigkeit vom augenblicklichen Prozeßzustand so gesteuert wird,
daß sich ein optimaler Schweißablauf ergibt.
Beim Lichtbogenschweißen wird ein Prozeßzustand angestrebt, der ein qualitativ gesichertes Ergebnis, nämlich
die Schweißverbindung, garantiert. Bislang wurde versucht, dies durch den Betrieb des Prozesses mit
möglichst konstanten Parametern zu erreichen. Als konstant werden die Schweißparamier hierbei dann
angesehen, wenn die die Betriebsgrößen anzeigenden Zeiger der Meßinstrumente ( in der PLegel Drehspulmeßwerke)
während des Prozel.iablaufs sich weitgehend in Ruhe befinden. Beim Lichtbogenschweißen mit abschmelaender
Elektrode hrndelt es sich jedoch um einen stochastischen Prozeß, dessen Betriebsgrößen sich in
wesentlich kleineren Zeiten ändern, ixls daß sie von
diesen Meßinstrumenten erlaßt werden kennten. Die schnellen Änderungen der Betriebsgrößen werden z.B.
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durch Tropfenbildung, Tropfenablösung und ochmelzbadbewegungen
verursacht. Diese Vorgänge sind P^ozeßtypisch für jeden Elektrodentyp und stellen
besondere Anforderungen an das Betriebsmittel " Schweißenergiequelle".
Man hat daher auf empirische Weise versucht, für jeden Lichtbogenscliweißprozeß eine Schweißenergiequelle
zu finden, die aufgrund ihrer bauart am ehesten im Zusammenhang mit dem SchweiiJprozeß ein
qualitativ hochwertiges Fügeergebnis erwarten lcäßt.
So werden heute allgemein für das mechanisierte MIG-, MAG- und UP- Schweißverfahren vorwiegend
Schweißenergiequellen mit Konstantspannungscharakturistik, für das Schweißen von Stabelektroden von
Hand und das WIG-Verfahren vorwiegend Quellen mit Konstantstromcharakteristik verwendet. Bezüglich
ihres dynamischen Verhaltens im Zusammenwirken mit dem Schweißprozeß werden diese Quellen jedoch nicht
beschrieben. Gutes statisches und dynamisches Verhalten können dabei aufgrund der Bauart der Quellen
nicht kompromißlos erzielt werden.
Zweck der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, bei dem das Betriebsmittel "Schweißenergiequelle"
in der Punktion des Energielieferanten auf die augenblicklichen energetischen " Anforderungen"
des Schweißprozesses Rücksicht nimmt.
Eine solche Anforderung entsteht z.B. beim Tropfenübergang von der abschmelzenden Elektrode zum Schmelzbad,
insbesondere für den Fall, daß über den Tropfen
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vorübergehend eine metallische, elektrisch leitende Verbindung zwischen Elektrode und Schmelzbad hergestellt
wird ( Zeitpunkt t in Pig. 1). In dieser
Phase, die in der Fachliteratur durchwegs mit Kurzschlußphase bezeichnet wird, steigt bei den heute
verwendeten Schweißenergiequellen der Schweißstropi abhängig von der Bauart der verwendeten Quelle bis
zur Aufhebung der met llischen Verbindung zur Zeit t1 an. Während der Dauer der Phase ( t^ - tQ )
verlöscht der Lichtbogen.
Der Stromanstieg während der Zeit von t bis t^
wird durch die nicht vermeidbaren induktiven Anteile des komplexen Innenwiderstands der heute verwendeten
Schweißenergiequellen geprägt. Sobald der Tropfen vom Schmelzbad aufgenommen worden ist, reißt die metallische
Verbindung von der Elektrode zum Schmelzbad ab und der Lichtbogen zündet erneut. Die sich nun bei den heutigen
Quellen einstellende Leistung ist jedoch erheblich größer, als sie vor der metallischen Brückenbildung war.
Dadurch entsteht im Lichtbogenbereich eine sehr hohe Temperatur. Dies führt zu eiij*;m hohen Plasmadruck im
Bogen, der starke Schmelzbadbewegungen hervorruft. Gleichzeitig können kleinere Metalltropfen, die sich
noch an der Elektrode befinden, aufgrund der plötzlich ansteigenden Temperatur explosionsartig zerspritzen.
Diese Vorgänge führen zu einer erheblichen Störung des Prozeßablaufs, wobei sie gleichzeitig die erneute
Stabilisierung des üogens verzügern. Daher v/erden s.Zt.
für das Einstellen der Schweißparameter bzw. für die
Führung von ütabclek !.roden hochqualifizierte Fachkräfte
benötigt. OfLmals ist jedoch dennoch das Schweißer^ebnis
unzufriedenstellend, da sowohl die Oberfläche der "iaht
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als auch die Randzonen des Schmelzbades mit Spritzern telegt
sind und die Schweißraupe aufgrund der heftigen ungleichmäßigen Badbewegungen unregelmäßig ausgebildet
ist.
Bei der Schweißung in Zwangslage, al go in senkrechter
Position oder über Kopf, wirken sich diese Störungen so stark aus, daß sich das Schmelzbad nicht mehr in
der Schweißfuge halten kann und es zur Tropfen- oder Nasenbildung der Schweißraupe kommt.
Die Erfindung schafft hier Abhilfe, indem sowohl der Beginn als auch die Dauer der Prozeßänderung fr tgestellt
wird, z.B. der metallischen Verbindung zwischen Elektrode und Schmelzbad. Ein solcher Prozeßzustand
wird im folgenden "Anforderung" genannt.
Beim Stabelektrodenschweißen wird z.B. für die Dauer
dieser Prozeßanforderung die Kennlinie der Energiequelle so umgeschaltet, daß beim Wiederrunden des
Bogens der Prozeß nur mit soviel Leistung betrieben wird, daß sich keine heftigen Badbewegungen und
Tropfenexplosionen ergeben können. Bei Erreichen eines quasistationä-ren Zustande des Prozesses, der dadurch
gekennzeichnet ist, daß der Lichtbogen zwischen Elektrode und Schmelzbad stabil brennt, wird die Quelle
wieder auf die ursprüngliche Kennlinie umgeschaltet.
Die Erkennr.ig der Proz.ßstörung als Anforderung und
die Umschaltung von einer sog. Betriebskennlinie der Quelle auf eine oog. Anforderun ;skennlinie führen
au einem ruhigen und ^I oichmä, igen Jchweißprozeß,
wobei bei allen Lichtuo,;enschv;eißverfanren die posi-
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tiven Eigenschaften im Zusammenspiel des Prozesses mit der Quelle in Stellung Betriebskennlinie erhalten
bleiben. Bei den mechanisierten Schweißverfahren MIG, MAG und UP bleibt der Prozeß mit Ausgleich erhalten
(sog. "Innere ltegelung"); beim Stabelektrodenschweißen
von Hand bleibt die Möglichkeit der Leistungsveränderung über die Lichtbogenlänge durch Entfernen
oder Nähern der Stabelektrode von bzw. zum Schmelzbad durch den Schweißer erhalten.
Der momentane Zustand des Schweißprozesses wird durch Überwachung mindestens einer elektrischen Betriebsgröße
des Schweißprozesses ermittelt. Dies geschieht z.B. durch Vergleich der elektrischen Betriebsgrößen
des tatsächlichen Schweißprozesses mit denen einer Prozeßnachbildung, die von derselben Quelle betrieben
wird ( siehe DPA - P - 2645223.3 vom o7.10.1976).
Die Phase der metallischen Verbindung zwischen Elektrode
und Schmelzbad z.B. äußert sich in einer starken Verringerung der Prozeß-Impedanz im Verhältnis zur Impedanz
einer Prozeß-Nachbildung, sodaß die Veränderung mit an sich bekannten elektronischen Vorrichtungen
festgestellt werden k :nn.
Im Gegensatz zum Betrieb des Schweißprozesses mit einer fest vorgegebenen Energiequellenkennlinie steuert hier
der Prozeß in Abhängigkeit von seinem momentanen elektrischen Zustand das Leistungsangebot.
Im folgenden sollen anh nd von Ausführungsbeispielen Vorrichtungen gemäß dem der Erfindung zugrunde liegenden
Gedanken für das Stabelektrodenschweißen von Hand und das MIG-^chv;cißen erlüutert werden.
I ,
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An ein ein- oder mehrphasiges Netz 1 ist eine kennliniensteuerbare Schwei;.;energiequei Ie 2
angeschlossen ( Fig. 2 ). Über ihre Ausgangsklemmen 3 und 4 wird die Serienschaltung bestehend aus
einem Heßshunt 5 und dem Schv.eißprozeß 6 sowie die
Serienschal bung aus eim.m föeßshunt 7 und eine Prozeßnachbildung 8 betrieben, so daß sich eine
Brückenschaltung ergibt. Der Zustand der Lrücke wird über den Bruckenmeßverstarker 9 kontinuierlich
ermittelt, der seinerseits über zwei Potentiometer 1o und 11 einen l'ensterdiskriminator 12 ansteuert.
Mit den Potentiometern 1o und 11 läßt sich die Breite und die Lage des Fensters des Diskriminators
definieren. Der Ausgang des Fensterdiskriminators 12 wirkt auf die Kennlinienumcchaltung der
steuerbaren Schweißenergiequelle 2. Für den Fall, daß die Betriebsgrößen des Prozesses denen der
Nachbildung entsprechen, ist das Ausgnngssignal des Brückenmeßverctarfcers 9 gleich Null. Der Ausgang
d^s Fensterdiskriminators 12 liefert dann ein
Ausgangssignal, das die sog. ^etriebskennlinie über den Hingang 13 der Quelle 2 einschaltet.
Bei einer auftretenden Berührung der Elektrode mit dem Schmelzbad oder einer metallischen Brücke durch
einen übergehenden kröpfen sinkt die Impedanz des Schweißprozessi s 6. Damit wird die Brücke verstimmt
Und am Ausgang des -'-'rückenneßveriitärkers 9 liegt ein
Signal, das den Fensterdiskrirnin ?tor 12 veranlaßt, an seinem Ausgang ein ν η Null verschiedenes Signal
zu liefern, das nun seinerseits die Schweißcnergiequolle
2 über ihren Eingang 13 auf die sog. Anforderungskennlinie
umschaltet und zwar sol nge, biü die
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elektrischen Prozeßbetriebsgrößen wieder denen der Nachbildung entsprechen. Erst dann wird das Signal
dps Brückenmeßverotärkers 9 wieder Null, so daß die
Quelle 2 über den Pensterdiskriminator 12 wieder auf die Betriebskennlinie umgeschaltet wird . Je nach
Anwenuungsfall kann der Fensterdiskriminator auch mit einer Schalthysterese arbeiten.
Als Schweißenergiequelle 2 kann jede im /us bis ms Bereich kennliniensteuerbare Schweißenergiequelle
eingesetzt werden. Fig.3__2eigt eine kennliniensteuerbare
Quelle nach dem Schaltverctärker-Prinzip, die an das Drehstromnetz von 38o V, 5o Hz angeschlossen
ist. Über einen 3-Phasen-uleichrichter 14 wird eine Kondensatorbatterie 15 geladen. Anschließend folgt
ein schnell steuerbarer elektronischer Schalter 16, der die Gleichspannung des Kondensators 15 zerhackt
und die Primärwioklung eines Transformators 17 betreibt.
Dieser Transformator ist erforderlich für die galvanische
trennung des Netzes 1 vom Schweißprozeß. Gleichzeitig
wird die maximale Spannung der Sekundärseite über das Windungsverhältnis auf die für den Betrieb
des Schweißprozesses maximal notwendige Spannung transformiert. Die transformierte Wechselspannung wird mit
dem Gleichrichter 18 gleichgerichtet. Ein Tiefpaß unterdrückt die Welligkeit der gleichgerichteten Ausgangsspannung
des Gleichrichters 18. Eine Spannungsrückführung 2o liegt am Istwerteingang eineL, elektronischen
Reglers 21. Über einen Meßshunt 22 wird
der der Quelle entnommene Strom einem Verstärker zugeführt, dessen Ausgang an den Eingängen zweier
passiver Netzwerke 2Λ, und ?5 liegt. Diese Netzwerke
liefern in Abhängigkeit von Eingängesignal eine Ausgan/^sspannung,
die z.B. durch eine Dioden-.viderstands-
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matrix festgelegt ist. Über den elektronischen Analorschalter 26, dessen Stellung über den
Eingang 13 definiert wird, liegt ein Ausgang des Netzwerks 24 oder 25 am Sollv/erteingang des
Keglers 21. Der Ausgang des Reglers 21 steuert einen Pulsbreitcnmodulntor 27, der den elektronischen
-'chalter 16 oteuert. Die sich an den Klemmen
3 und 4 ergebenden elektrischen Verhältnisse, also die Quellenkennlinie, werden durch die Matrix
des jeweils eingeschalteten Netzwerks 24 bzw. 25 festgelegt. Aufbau und Punktionsweise des Schalters
16, des Reglers 21, des Tiefpasses 19 der Dioden-Widerstands-Matrix 24 bzw. 25 und des Analogschalters
26 sollen hier nicht näher erläutert werden, da es sich hierbei um an sich bekannte Schaltungen der
Elektrotechnik h ndelt. Nach diesem Prinzip arbeitende Energiequellen sind in der elektrotechnischen
Literatur unter der Bezeichnung "pulsbreitengesteuerte Netzteile" hinreichend begannt.
Pig. 4 zeigt eine mit dieser Quelle herstellbare Betriebskennlinie £8 und eine Anforderungskennlinie 29,
Die Kennlinie des Schweißprozesses im !'.etriebsfall ist
di ch die Kurve 5o dargestellt. Der Schnittpunkt der
Betricbskennlinie 28 mit der Kennlinie 3o des Schv.eißprozesses ergibt den Arbeitspunkt Λ . In Abhängigkeit
von der ..;ins .ellung der Potentiometer 1o und 11 ist
es nun dem Gehweißprozeß erlaubt, beliebige Betri<bsarbeitspunkte
zwischen den Eckwerten A. und A0 einzunehmen.
In diesem Bereich kann der Schweißer durch die Führung der Elektrode beim Stabelektrodencchweißen die
dem Prozeß zugefiihrte Energie beeinflussen. Bei Ann:;h;
rung der Elektrode n.n das Werkstück ergibt sich
eine kleinere zu ;efi>nrte elektrische Leistung, bei
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Entfernen eine größere zugeführte elektrische Leistung.
Wird jedoch z.B. durch einen Tropfenübergang die I'rozeßimpedanz
starker verringert, so wird die tjue \ Ic automitisch
auf die Anforderungskennlinie 31 umgeschaltet und es ergibt sich der Arbeitspunkt A... für die Dauer
der Prozeßanforderung.
Pur den Fall, da· die LichtbogenlTnge zu groß wird, ..ie
mit der Prozeß-Kennlinie 31 dargestellt, und die Prozeß-Impedanz
und damit die zugeführte Leistung zu hoch wird, schaltet der Diskriminator 12 ebenfalls auf die Anforderungskennlinie
29 oder eine andere, hier nicht gezeigte zweite Anforderungskennlinie um, so daß sich der leistungsärmere
Arbeitspunkt A. ergibt.
Im Beispiel nach Fig. 4 ist für die Betriebskennlinie
im Arbeitsbereich eine Konstantstromcharakteristik, für die Anforderungskennlinie Konstantleistungscharakteristik
mit Spannungs- und Strombegrenzung gewählt. Es lassen sich jedoch alle denkbaren Kennlinienformen
verwenden und kombinieren. Für das mechanisierte Schutzgasschweißen oder Unterpulverschweißen, wobei der
Draht mit konstanter Geschwindigkeit zugeführt wird, Wählt man zweckmüßigerweise für die Betriabskennlinie
Konstantspannungscharaktcristik und für die Anforderungskennlinie Konst^ntstrom oder Konstantleistungscharakterietik.
Die Ansprechzeit der steuerbaren Schv/eißenergiequelle
bezüglich der Kennlinienumschaltung soll im ms - Bereich oder darunter liegen ( /us -Bereich).
An einem weiteren Beispiel l;o11 die Anwendung des Verfahrens
beim MIG-Schweißen erläutert werden. Zunächst sei davon
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ausgegangen, daß gemäß Piß. 5 die Betriebskennlinie
33 im Arbeitsbereich Konstantspannungscharakteristik
habe. Aufgrund der fest vorgegebenen DrahtZuführungsgeschwindigkeit stellt sich der Arbeitspunkt B ein.
Die elektrische Prozeßkennlinie hat den Verlauf der Kurve 34. Kommt es nun zu einer metallischen Verbindung
zwischen Elektrode und Schmelzbad, so ergibt sich ohne Kennlinienumsclial fcung aufgrund der niedrigen
Prozeßimpedanz die neue Prozeßkennlinie 35 und der Arbeitspunkt B.. Die daraus resultierende Leistung
ist jedoch so hoch, daß die metallische Verbindung explosionsartig zerstört würde. Dies führt zu nicht
erwünschten Spritzern und einem unruhigen Prozeßablauf mit starken Badbewegungen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird jedoch die sie) ändernde Prozeß-Impedanz z.B. über eine Brückenschaltung
mit einer Nachbildung 8 festgestellt und
zur Umschaltung der Betriebskennlinie 33 auf eine sog. Anforderungskennlinie 36, ( hier z.B. eine
Konstnntleistun/jSkeimlinie) herangezogen.
Ein letztes Beispiel schließlich soll die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Impuls-Lichtbogenschweißen
zeigen. Hierzu wird als Betriebskennlinie
eine Konstantleistungs- oder Konstantstromkennlinie
37 ( -Pig. 6) gewählt. Die Theorie und die wissenschaftlich .i Grundlagen, die in ( 1 ) über das
dynamciche Verhalten des MG-SchweJ prozes^es erarbeitet
worden sind, sollen hier nicht behandelt und als bekannt vorausgesetzt werden. Zu einem beliebigen
Zeitpunkt soll die elektrische Frozei/kennlinie
den Verlauf der Kurve 3f' h"ben, no daß sich der
Arbeitspunkt G. als Schnittpunkt der Betricbskenn-
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ORIGINAL INSPECTED
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linie 37 mit der Prozeßkennlinie 38 ergibt. Die Betriebskennlinie ist dabei so gewählt, daß die
sich ergebende Leistung U1 χ I.. nicht zum Abschmelzen
des mit konstanter Geschwindigkeit zugeführten Drahtes ausreicht. Dadurch wird sich die
Lichtbogenlänge laufend verkürzen und sich nach kurzer Zeit (abhängig von der Drahtgeschwindigkeit)
die neue Prozeßkennlinie 39 mit dem Arbeitspunkt Cp ergeben. Hier wird nun automatisch die Betriebskennlinie 37 ausgeschaltet und die Anforderungskennlinie
4o eingeschaltet. Die Umschaltung selbst erfolgt bei Einsatz moderner Analogschalter in wenigen
/US, Damit ergibt sich der Arbeitspunkt C,.
Durch das hohe Leistungsangebot wird nun der Tropfen gebildet und abgeschmolzen. Zweckmäßigerweise wird die
Dauer, für die die Anforderungskennlinie 4o wirkt, durch einen monostabilen Multivibrator 41 ( Fip·. 7)
begrenzt. Seine Impulsdauer ist abhängig von der Tropfenbildungszeit einzustellen ( ca o,5 bis 5 ms).
Gegenüber dem bekannten MIG-Impulslichtbogenschweißen, bei dem die Kennlinienumschaltung in ihrer zeitlichen
Reihenfolge fest vorgegeben wird, bestimmt hier der Prozeß über seine Anforderung selbst den Zeitpunkt der
Kennlinienumschaltung. Uadurch kann ohne Änderung der Quelleneinstellung die Drahtgescl /indigkeit variiert
und den jeweiligen Gchweißaufgaben angepaßt werden. Die Anforderung des Prozesses kann aus der j.nderung
der Spannung von U1 nach U„ ( Fig.6) oder durch Vergleich
der Prozeßimped .nz mit der einer Nachbildung z.B. in einer Brückenschaltung abgeleitet werden.
■^er wesentliche Unterschied zu den bekannten Lichtbogenschweißverfahren
und der sich ergebende Fortschritt ist
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darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren Prozeßanforderungen, die eich hug dem
dynamischen Verhalten des Schweiijprozesses ergeben,
über entsprechende Vorrichtungen erkannt und zur automatischen Steuerung der Schweißenergiequelle
herangezogen werden. JJie Steuerung der Schweißenergiequelle
wird dabei so vorgenommen, daß die Prozeßanforderung optimal berücksichtigt wird,
unabhängig vom Zeitpunkt ihres Auftretens, ^adurch wird eine zwangsweise durch die Eigenschaften der
Energiequelle , ^prägte Energiezufuhr ohne Rücksicht
auf den momentanen Prozeßzustand vermieden.
Mit dem Verfahren lassen sich eine Reihe von Vorteilen erzielen, die sowohl im Verfahrensprinzip
als auch in den für das Verfahren notwendigen Vorrichtungen begründet sind;
1) Die Energiezufuhr zum Schweißprozeß wird abhängig
vom momentanen Prozeßzustand über Lichtbogenkenngrüßen gesteuert. Während der Phase einer metallischen
Verbindung zwischen Elektrode und Schmelzbad kann daher eine maximale an den Prozeß übertragbare Leistung
Vorgegeben werden, so daß Spritzer und heftige Schmelzbadbewegungen vermieden werden. Im Gegensatz zum
Schweißen mit Konstantleistujigsch^rakteristik ohne
Kennlinienumschaltung bleibt dem Schweißer die Leistungssteuerung über die Lichtbogenlänge erhalten.
2) Stabelektroden lassen sich mühelos auch in Zwangslage
verschweißen, auch bei häufigen Bogenverlöschen.
3) Beim KIG-Impuls-Lichtbogenschveißen vereinfacht sich
erheblich die Prozeßeins teilung. Die Impulsfrequenz
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ORIGINAL INSPECTED
paßt sich automatisch der vorgegebenen Drahtgeschwindigkeit an.
4) Durch die Prozeßrückführung mit Vergleich einer
Nachbildung werden jegliche Prozeßunregelmäßigkeiten sofort erkannt und durch Anpassen des Leistungsan ebots
über die Quelle die Störungen in ihren Auswirkungen abgeschwächt.
5) Durch die Benutzung einer kennliniensteuerbaren Quelle nach Fig. 3 werden Netzstörungen und Netzrückwirkungen
aufgrund des eingefügten Puffers (Kondensator 14) weitgehend vermieden.
6) Die für die Durchführung des Verfahrens dargestellte Schweißenergiequelle nach dem Schalter-Prinzip
mit Pulsbreitenmodulation arbeitet mit hohem elektrischen wirkungsgrad ( 8o bio 95 %)
und wiegt dabei zwischen 1o und 2o % einer herkömmlichen Quelle. Dadurch läßt sich die Quelle
nahe am Prozeß aufstellen und lange verlustbehaftete Schweißkabel werden vermieden.
7) -^i e für das Verfahren notwendigen kennlinienbebestimmenden
-&"! emente und der Entscheidungsteil
(Prozelmachbildung 8, Brückenmeßverstärker 9, Keßwidersbände
5 und 7, Diskrimin tor 12) lassen sich
als austauschbare und prozeßtypische Module in die Schweißenergiequelle integrieren.
( 1 ) Puschner,P.
Dynamisches Verhalten eines iilG-^chweißlichtbogens
unter Be triebsbcdingungen.
Diss. an der TH Aachen 1974
Diss. an der TH Aachen 1974
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ORIGINAL INSPECTPO
At-
Leerseite
Claims (9)
1) !Verfahren zum Lichtbogenschweißen,
^-' dadurch gekennzeichnet,
daß eine kennlinienuinnchal tbare ^chweißenergiequelle
jeweils auf Anforderung des SchweiuprozesGOs
von ihrer prograinmierten -^etriebskennlinie auf
mindestens eine ν·°ϊ>
der iJetriebslrennlinie verschiedene
programmierttt Anfordcrungskennlinie jeweils für
die Dauer der Anforderung umgeschaltet wird und die Anforderung des Scliweißprozesaes dadurch definiert
ist, daß mindestens eine elektrische Betriebsgröße des Schweißprozesoes ein vorgegebenes Toleranzfeld
verlä, L.
2) Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweilige Dauer der Kennlinienumschaltung unabhängig von der "Dauer der Anforderung durch
ein Zeitglied ( monostabiler Multivibrator ) definiert ist.
3) verfahren nach Anspruch 1 und 2
dadurch gekennzeichnet,
•'iß die elektrischen Betriebsgrößen des Schweißprozesses
kontinuierlich mit den elektrischen Betriebsgrößen einer Prozeßnachbildung ( siehe
DPA - P - 264 5223.3) verglichen werden und bei
einer definierten Abweichung ein -^ign-i.1 (Anforderung)
zur Kennlinienumscha 1 tuiig durch an sich bekannte
Vorrichtungen erzeugt wird.
4) Verfahren nach Anspruch 1,2 und 3
dadurch gekennzeichnet,
dal.' der Pr ο ze L über nie Betriebskonnlinie mit
Komjtnrtctromcharal: teristik und jeweils für die
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Dauer der Anforderung mit Y ons tanti ei;3 bungscharakteristik
betrieben wird, woi ei die mit der
Konstant! '0tungskennlini. erzielbare Leistung
in etwa dem Produkt aus Spannung und Strom im Arbeitspunkt während des Betriebe des .Prozesses
mit der Be Iriebskcnnlinie entspricht.
5) Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Prozeß über die Betriebskennlinie
mit Konstan tspannungscharakteri.stik betrieben
wird.
6) Verfahren zum Lichtbogenschweißen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Prozeß treibende -^etriebskermlinie
Konstant:; iromcharaPteristik besitzt und jeweils
bei Unterschreiten ■ iner minimalen Spannung für eine definierte Lauer nuf eine \nforderungskennlinie
mit Konsstantspannungscharakterictik umgeschaltet
wird.
7) Verfahren zum Lichtbogenschweißen
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Prozeß treibende Betriebskennlinie Konstantstromcharakteristik besitzt und jeweils
bei Unterschreiten einer minimalen Spannung für eine definierte Dauer; auf eine Anf orde rungskennlinie
mit Konstantlei»tungscharakteristik umgeschaltet
wird.
8) Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren n''ch
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Anspruch 1,3,4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine von einem ein- oder mehrphasigen rJctz 1
betriebene im /us bis ms - Bereich kennlinienßteuerbare
Schweißenergiequelle 2 sowohl den ücir.veißproseß
6 als auch eine frozei.;nachbildung 8 in ürückenschaltung
mit zwei WeCwiderständen 5 und 7 betreibt,
der Zustand der Brücke über einen Urückenmeßverstärker 9 ermittelt wird, wobei das Ausgangssi;pril des
Brückenmeßverstärkers 9 über !Potentiometer 1o und 11
einen an sich bekannten Pensterdiskrimin tor 12 steuert und die Lage und die Breite des Fensters
durch die Potentiometer 1o und 11 eingestellt wird und das Ausg ngssignal des Fensterdiskriminators
12 die Kennlinienumschaltung der Quelle 2 über deren Eingang 13 vornimmt (Fig. 2).
9) Vorrichtung nach Anspruch 8
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des Fensterdiskriminators 12 einen monostabilen Multivibrator 41 triggert, der über den
Eingang 13 die Kennlinie der Quelle 2 umschaltet.
. 7)
1o)Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine nach dem Prinzip der Pulsbreitensteucrung
arbeitende kennlinienumachaltbare Quelle benutzt wird, die an ein- ein- oder mehrphasiges Netz 1 angeschaltet
ist, wobei die Netzspannung zunächst über den Gleich-1 richter 14 gleichgerichtet wird und ein nachfolgender
Kondensator 15 aufgeladen wird, ein nachfolgender schneller Schalter 16 auf Halbleiterbasis und in
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Brückenschaltung die Gleichspannung mit einer Frequenz von mindestens 1 kHz in Pulse zerhackt,
die über den Tranformator 17 transformiert und über einen Gleichrichter 18 gleichgerichtet
werden, die entstehende pulsierende Gleichspannung i;i>er einen Tiefpaß 19 geglättet und an die Klemmen
3 und 4 geliefert wird, über eine Rückführung 2o die Klemmenspannung Puf einen Regler 21 rückgeführt
wird, über einen Meßshunt 22 und einen Meßverstärker 23 eine dem Schweißstrom proportionale Meßspannung
erzeugt wird, die mindestens zwei die Kennlinien prägenden und an sich bekannte Dioden-Widerstands-Netzwerke
24 und 25 treibt, die Ausgänge der Neztwerke
über einen bekannten elektronischen Analogschalter 26 gesteuert über ein Signal an der Klemme 13 auf
den Sollwerteingang des Reglers· 2t'zugeführt werden
und der Reglerausgang einen Pulsbreitenmodulator 27 zur Steuerung des schnellen Schalters 16 treibt
(Fig.3 ) .
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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