ES2323242T3 - Procedimiento para el encendido sin contacto de un arco voltaico de soldadura con paquetes de impulsos de encendido de alta frecuencia. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el encendido sin contacto de un arco voltaico de soldadura (15) según el cual se aplican impulsos de encendido (45) de alta frecuencia entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo (16) que se va a mecanizar para ionizar la línea entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo (16) y según el cual la corriente de soldadura se conecta después de haberse encendido el arco voltaico de soldadura (15), caracterizado porque se aplican varios impulsos de encendido (45) consecutivos de alta frecuencia dentro de varios paquetes de impulsos (44) con una frecuencia especificable, en particular con una duración de periodo de paquete (47) o una duración de tiempo (48), realizándose entre los respectivos paquetes de impulsos (44) una pausa (46) entre paquetes, por lo que la energía aplicada como promedio minimiza el riesgo de seguridad.

Description

Procedimiento para el encendido sin contacto de un arco voltaico de soldadura con paquetes de impulsos de encendido de alta frecuencia.

La invención se refiere a un procedimiento para el encendido sin contacto de un arco voltaico de soldadura según el cual se aplican impulsos de encendido de alta frecuencia entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo que se va a tratar para ionizar la línea entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo y según el cual la corriente de soldadura se conecta después de haberse encendido el arco voltaico de soldadura (véase por ejemplo el documento US-A-3 659 512).

El procedimiento de encendido conforme a la invención es apropiado básicamente para los procedimientos de soldadura más diversos, por ejemplo para el procedimiento WIG (tungsteno con gas inerte) y el procedimiento de soldadura por plasma, así como para procedimientos de soldadura con electrodo fundente o con electrodo no fundente. Asimismo, el procedimiento de encendido es apropiado tanto para sopletes de soldadura guiados a mano como para sopletes de soldadura en aplicaciones automáticas, en particular para aplicaciones en robots.

Respecto al encendido de arcos voltaicos de soldadura se diferencia entre el encendido por contacto y el encendido sin contacto por alta frecuencia. Durante el encendido por contacto, el electrodo de soldadura se coloca sobre la pieza de trabajo y a continuación se retira el electrodo de soldadura ligeramente de la pieza de trabajo habiéndose conectado al mismo tiempo la corriente de soldadura, por lo que se enciende el arco voltaico. Este procedimiento es relativamente sencillo y económico y evita interferencias en otros componentes electrónicos de los equipos de soldadura originadas por la alta frecuencia empleada en el encendido por alta frecuencia. No obstante, debido al contacto del electrodo de soldadura con la pieza de trabajo pueden producirse incrustaciones y suciedad en la pieza de trabajo y, por otro lado, el electrodo se desgasta por el contacto.

En el encendido sin contacto por alta frecuencia, a diferencia de lo anteriormente expuesto, el electrodo de soldadura se mantiene siempre a una distancia de la pieza de trabajo, y entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo se conecta una alta tensión de alta frecuencia, por lo que las moléculas de gas se ionizan en el espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo y el arco voltaico de soldadura puede encenderse sin poner el electrodo en contacto con la pieza de trabajo. Para poder evitar un contacto no intencionado entre la pieza de trabajo y el electrodo se pretende conseguir distancias entre el electrodo y la pieza de trabajo de por lo menos unos milímetros a unos centímetros con las cuales puede conseguirse el encendido. Después del encendido del arco voltaico, el soplete de soldadura se aleja más de la pieza de trabajo o se acerca a la pieza de trabajo y se suministra la corriente de soldadura normal, por lo que puede iniciarse el proceso de soldadura normal. Los elementos de conmutación electrónicos empleados para la generación de los impulsos de alta tensión deben resistir corrientes y tensiones considerables. Por este motivo, como conmutadores se emplean usualmente tiristores o componentes semiconductores, respectivamente, y dispositivos de descarga de chispas.

En el documento EP 1 197 285 A2 se muestra una disposición de circuitos para la generación de impulsos de encendido para arcos voltaicos de soldadura con un convertidor con oscilador de bloqueo con cuatro tiristores conectados en puente y controlados mediante un circuito de disparo. Para crear un control perfeccionado de los impulsos de encendido, el control del circuito de descarga se lleva a cabo en momentos que dependen de los parámetros del proceso de soldadura. El uso de tiristores como elementos de conmutación tiene la desventaja de que la frecuencia de conmutación máxima es relativamente baja y, además, estos componentes deben dimensionarse lo suficientemente grandes, lo que conlleva un encarecimiento considerable. Debido a la baja frecuencia de conmutación de los tiristores, que es por ejemplo alrededor de 100 Hz, se consigue una peor ionización del gas de protección, por lo que no siempre está garantizado un encendido muy rápido y seguro del arco voltaico.

Por el documento EP 947 276 B1 se conoce un procedimiento y un dispositivo para el encendido de un arco voltaico de soldadura en el cual el condensador de carga se descarga a través de un dispositivo de descarga de chispas. Los dispositivos de descarga de chispas tienen frente a los tiristores la ventaja de que son muy robustos y aguantan altas tensiones y corrientes. Además pueden conseguirse frecuencias de conmutación relativamente altas. Desventajas del uso de descargadores de chispas son el tamaño de construcción y las medidas de construcción adicionales debidas a la refrigeración requerida la mayoría de las veces. Los dispositivos de descarga de chispas están sometidos también a un fuerte desgaste y debido a la producción de ozono pueden provocar la oxidación de componentes. Finalmente, las interferencias electromagnéticas pueden provocar problemas en particular en equipos de control de robots muy sensibles que sólo es posible evitar con medidas de apantallamiento adicionales.

Por el documento US 4 870 248 A se conoce un equipo de soldadura por arco voltaico con capacidad de encendido perfeccionada. Para poder captar el encendido del arco voltaico se mide la tensión entre el electrodo y la pieza de trabajo. Cuando el arco voltaico no se ha encendido se aplica un impulso de encendido de frecuencia más alta, por lo que se consigue una mayor probabilidad de encendido. Mientras que el arco voltaico no se ha encendido, la tensión en el electrodo aumenta hasta encenderse finalmente el arco voltaico. Después del encendido del arco voltaico, un oscilador proporciona la frecuencia y el ancho de impulsos requeridos para el procedimiento de soldadura. No obstante, la energía suministrada al electrodo debe estar por debajo de valores límite prescritos. Con el circuito según este documento no es posible conseguir un encendido más exacto del arco voltaico.

En el documento DE 33 42 932 A1 se describe un procedimiento para el encendido sin golpes durante la soldadura MIG-MAG, aplicándose entre el alambre para soldar y la pieza de trabajo una tensión de alta frecuencia cuya secuencia de encendido depende de la velocidad de avance del alambre. Por este motivo no es preciso reducir la velocidad de avance del alambre durante el encendido. No obstante, no se consigue un encendido más exacto o más seguro del arco voltaico.

En el documento US 3 657 512 A se muestra un dispositivo para el encendido sin contacto de un arco voltaico de soldadura en el cual se aplican impulsos de encendido de alta frecuencia entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo que se va a mecanizar para ionizar el espacio entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo. También en el documento DE 195 07 649 A1 se da a conocer el encendido del arco voltaico mediante aplicación de un impulso de alta tensión entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo.

El objetivo de la presente invención consiste en crear un procedimiento de encendido del tipo anteriormente mencionado que proporcione un encendido más exacto o más seguro y muy rápido del arco voltaico, o en crear una mayor capacidad de encendido. El procedimiento debe ser lo menos complejo posible. Finalmente, el procedimiento de encendido debe permitir la adaptación a las respectivas condiciones de soldadura. Asimismo, el encendido debe funcionar en la medida de lo posible de forma independiente de la respectiva carga.

El procedimiento según la invención está definido en la reivindicación 1. Mediante la aplicación de los impulsos de encendido en varios paquetes de impulsos, entre los cuales se prevén pausas con una duración apropiada, es posible elegir la energía de los impulsos de encendido tan alta que se consiga un encendido rápido y seguro, mientras que la energía máxima admisible suministrada, promediada por el tiempo, pueda mantenerse por debajo de los valores límite prescritos. Por cada paquete de impulsos se dispone un número lo más alto posible de impulsos de encendido, por lo que se requiere una frecuencia de impulsos de encendido lo más alta posible. Mediante el mayor número de impulsos de encendido se facilita la ionización del gas entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo que se va a mecanizar, por lo que se consigue un encendido más fácil del arco voltaico. El procedimiento de encendido conforme a la invención se caracteriza por una calidad particularmente alta y un encendido seguro y rápido del arco voltaico. El procedimiento de encendido facilita un encendido a una mayor distancia entre el electrodo para soldar y la pieza de trabajo, o a la distancia usual un encendido esencialmente más exacto que mediante procedimientos convencionales. El bajo promedio de la energía aplicada minimiza también el riesgo de seguridad, es decir, el operador del soplete de soldadura no puede sufrir descargas eléctricas o no puede sufrir descargas eléctricas tan fuertes. Debido al efecto de descarga eléctrica reducido pueden evitarse accidentes, por ejemplo una caída del soldador de un andamio o
similar.

Debido a que se varía el número y/o la frecuencia de los impulsos de encendido emitidos en un paquete de impulsos se consigue de manera ventajosa una adaptación óptima del proceso de encendido a las condiciones más diversas.

Ventajosamente, la relación entre la frecuencia de repetición o la duración de periodo de los paquetes de impulsos es alta en comparación con la duración de los impulsos de encendido.

Conforme a otra característica de la invención, los impulsos de encendido se aplican en el electrodo de soldadura dentro de un paquete de impulsos con una duración de periodo por ejemplo entre 25 \mus y 1 ms, preferentemente
125 \mus. Con una duración de periodo tan baja o una frecuencia de repetición tan alta de los impulsos de encendido se consigue una ionización más fuerte y más rápida del gas entre el electrodo de soldar y la pieza de trabajo y, por lo tanto, un encendido más fácil del arco voltaico de soldadura. Una duración de periodo tan baja o una frecuencia de repetición tan alta no ha sido posible con los circuitos de encendido actuales en los que se han aplicado
tiristores.

La duración de periodo de los paquetes de impulsos se encuentra conforme a otra característica de la invención entre 1 ms y 1 s y es preferentemente de 100 ms. Con una frecuencia de repetición tan baja en el intervalo entre 1 Hz y 1.000 Hz y con una duración correspondientemente baja de los paquetes de impulsos se consigue un ajuste o una adaptación del promedio de energía transmitida, por lo que se permite por ejemplo especificar la cantidad de energía en sopletes de soldadura guiados manualmente y de esta manera una adaptación a determinadas prescripciones y normas. De esta manera se consigue sin merma de la calidad un encendido seguro y rápido del arco voltaico también con una cantidad de energía limitada en la salida del equipo de soldadura.

Cuando la corriente de soldadura se conecta cierto tiempo después del inicio de la secuencia de impulsos de encendido o de la emisión de paquetes de impulso, puede conseguirse un encendido aún mejor, ya que durante este tiempo especificado tiene lugar una ionización previa del aire o de la corriente de gas, lo que facilita un encendido mejor debido a la presencia de portadores de carga entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo.

La duración de los paquetes de impulsos y el número de impulsos de encendido por paquete de impulsos se ajusta en función de los parámetros de soldadura, por ejemplo del material que se va a mecanizar, del material del electrodo para soldar y/o del gas de protección usado, etc. De esta manera, el procedimiento de encendido puede adaptarse a las respectivas condiciones de soldadura. Por ejemplo es posible llevar a cabo una adaptación en el caso de usar gases de protección que se pueden ionizar sólo difícilmente, como por ejemplo helio, por lo que también en este caso se facilita un encendido seguro y muy rápido.

La presente invención se explica más detalladamente con referencia a las figuras adjuntas. En estas se muestran:

Fig. 1: Vista esquemática de un equipo de soldadura o de un dispositivo de soldadura.

Fig. 2: Esquema de bloques del dispositivo de soldadura con un dispositivo para el encendido sin contacto del arco voltaico de soldadura.

Fig. 3: Esquema de conexión de un circuito de encendido con tiristor según el estado de la técnica.

Fig. 4: Esquema de conexión de un circuito de encendido con dispositivo de descarga de chispas según el estado de la técnica.

Fig. 5: Representación más detallada de un circuito de encendido.

Fig. 6 a 10 Representación esquemática simplificada de varios desarrollos de la tensión de encendido generada y de la tensión de control.

Fig. 11: Forma de realización de un circuito de encendido con circuito de compresión de impulsos de dos etapas.

Fig. 12: Ejemplo de realización para la aplicación del procedimiento según la invención en un circuito de encendido con tiristor conocido del estado de la técnica.

Fig. 13: Otro ejemplo de realización para la aplicación del procedimiento según la invención en un circuito de encendido con dispositivo de descarga de chispas conocido del estado de la técnica.

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En la figura 1 se muestra un equipo de soldadura 1 o una instalación de soldadura para los procesos o procedimientos más diversos, como por ejemplo soldadura MIG/MAG o WIG/TIG o procedimientos de soldadura con electrodos, procedimientos de alambre doble y/o tándem, procedimientos de soldadura por plasma o procedimientos de soldadura dura, etc.

El equipo de soldadura 1 comprende una fuente de alimentación 2 con un equipo de potencia 3, un dispositivo de control 4 y un elemento de conmutación 5 asignado al equipo de potencia o al dispositivo de control 4. El elemento de conmutación 5 o el dispositivo de control 4 está unido con una válvula de control 6 dispuesta en una línea de alimentación 7 de un gas 8, en particular un gas de protección como por ejemplo CO2, helio o argón o similar, entre un acumulador de gas 9 y un soplete de soldadura 10 o un soplete.

Asimismo, mediante el dispositivo de control 4 es posible mandar además un aparato de avance de alambre 11 normalmente usado para la soldadura MIG/MAG, suministrándose a la zona del soplete de soldadura 10 un material adicional o un alambre de soldadura 13 desde un tambor de reserva 14 o desde una bobina de alambre a través de una línea de alimentación 12. Naturalmente es posible que el aparato de avance de alambre 11, tal como se conoce del estado de la técnica, esté integrado en el equipo de soldadura 1, en particular en la carcasa base, y no esté configurado como aparato adicional tal como se muestra en la figura 1.

También es posible que el aparato de avance de alambre 11 suministre el alambre para soldar 13 o el material adicional fuera del soplete de soldadura 10 al lugar de proceso, estando dispuesto en el soplete para soldar 10 preferentemente un electrodo no fundente, tal como es usual en la soldadura WIG/TIG.

La corriente para establecer un arco voltaico 15, en particular un arco voltaico de trabajo, entre el electrodo y la pieza de trabajo 16 se suministra a través de una línea de soldadura 17 del equipo de potencia 3 de la fuente de alimentación 2 al soplete 10, en particular al electrodo, estando la pieza de trabajo 16 a soldar, que puede estar formada por varias partes, unida con el equipo de soldadura 1, en particular con la fuente de alimentación 2, a través de otra línea de soldadura 18 por lo que a través del arco voltaico 15 o el chorro de plasma formado puede establecerse un circuito de corriente para el proceso.

Para la refrigeración del soplete de soldadura 10 es posible conectar el soplete de soldadura 10 a través de un circuito de refrigeración 19 con interconexión de un guardaflujos 20 con un recipiente de líquido, en particular un recipiente de agua 21, por lo que con la puesta en servicio del soplete de soldadura 10 se activa el circuito de refrigeración 19, en particular arranca una bomba de líquido usada para el líquido dispuesto en el recipiente de agua 21, por lo que es posible refrigerar el soplete de soldadura 10.

El equipo de soldadura 1 presenta además un dispositivo de entrada y/o de salida 22 que permite configurar o activar los más diversos parámetros de soldadura, modos de servicio o programas de soldadura del equipo de soldadura 1. Los parámetros de soldadura, modos de servicio o programas de soldadura configurados mediante el dispositivo de entrada y/o de salida 22 se transmiten al dispositivo de control 4 y este controla a continuación los componentes individuales de la instalación de soldadura o del equipo de soldadura 1 o se especifican los valores nominales para la regulación o el control.

En el ejemplo de realización representado, el soplete de soldadura 10 está unido además con el equipo de soldadura 1 o con la instalación de soldadura a través de un haz de mangueras 23. En el haz de mangueras 23 están dispuestas las distintas líneas entre el equipo de soldadura 1 y el soplete de soldadura 10. El haz de mangueras 23 se conecta por medio de un dispositivo de acoplamiento 24 con el soplete de soldadura 10, mientras que las líneas individuales en el haz de mangueras 23 están unidas con los contactos individuales del equipo de soldadura 1 a través de tomas de conexión o conectores enchufables. Para garantizar una descarga de tracción del haz de mangueras 23, el haz de mangueras 23 está unido con una carcasa 26, en particular con la carcasa base del equipo de soldadura 1, a través de un dispositivo de descarga de tracción 25. Naturalmente es posible que el dispositivo de acoplamiento 24 pueda emplearse también para la unión en el equipo de soldadura 1.

Básicamente debe mencionarse que para los distintos procedimientos de soldadura o equipos de soldadura 1, como por ejemplo equipos WIG o equipos MIG/MAG o equipos de plasma, no es preciso incorporar o usar todos los componentes anteriormente mencionados. Por ejemplo, para este fin es posible realizar el soplete de soldadura 10 como soplete de soldadura 10 refrigerado por aire.

En la figura 2 se muestra un esquema de bloques básico de un circuito para el encendido sin contacto de un arco voltaico de soldadura, con una fuente de alimentación de corriente de soldadura o fuente de alimentación 2 que suministra continuamente una corriente y una tensión correspondiente al soplete de soldadura 10 respecto a la pieza de trabajo 16. Para el encendido sin contacto del arco voltaico de soldadura 15 entre un electrodo de soldadura 27, en el ejemplo representado un electrodo no fundente, y la pieza de trabajo que se va a mecanizar 16 está dispuesto en paralelo al electrodo para soldar 27 y la pieza de trabajo 16 un circuito de encendido 28 que aplica impulsos de encendido de alta frecuencia con una tensión lo suficientemente alta entre el electrodo para soldar 27 y la pieza de trabajo 16, por lo que se ioniza el aire o el gas 8 entre el soplete de soldadura 10 y la pieza de trabajo 16 y facilita la formación del arco voltaico de soldadura 15. Para controlar el circuito de encendido 28 sirve un dispositivo de control 4 que puede estar unido también con la fuente de alimentación de corriente de soldadura 2. El dispositivo de control 4 debe activar el circuito de encendido por ejemplo cuando se acciona un conmutador de inicio en el soplete de soldadura 10 y desactivar el mismo después de un encendido del arco voltaico 15 para que no se emitan impulsos de alta tensión durante el proceso de soldadura. Naturalmente sería posible emitir los impulsos de alta tensión durante todo el proceso de soldadura, pero en este caso existe el peligro de producir interferencias en otros aparatos adyacentes. Usualmente, los impulsos de alta tensión se desactivan después del encendido del arco voltaico o se activan brevemente en condiciones de necesidad, es decir, en el caso de una soldadura con corriente alterna se activa brevemente el encendido por alta frecuencia, es decir el circuito de encendido 28, de forma sincronizada con el paso de la corriente por cero para conseguir un mejor y sobre todo seguro reencendido del arco voltaico 15.

En las figuras 3 y 4 se muestran esquemas de bloques básicos de circuitos de encendido, tales como existen según el estado de la técnica. En la figura 3 se muestra un circuito de encendido 28 en el cual se emplea un tiristor 29 como conmutador para transmitir la carga de un condensador de impulso 30, generada mediante un circuito de carga 31, a través de un transformador de alta tensión 32 al electrodo para soldar 27 y a la pieza de trabajo 16 (no representada). Es posible usar cualquier circuito de carga conocido del estado de la técnica. El circuito de descarga puede realizarse también mediante cuatro tiristores 29 dispuestos en conexión de puente, tal como se describe por ejemplo en el documento EP 1 197 285 A2. Los tiristores 29 como conmutadores tienen la desventaja de poder conseguir sólo frecuencias de conmutación relativamente bajas.

En la variante según el estado de la técnica conforme a la figura 4 se emplea un dispositivo de descarga de chispas 33 como conmutador, lo que permite conseguir frecuencias de conmutación más altas, pero con un tipo de construcción más complicado. Los dispositivos de descarga de chispas 33 tienen como desventaja importante la generación de ozono, por lo que el montaje de dispositivos de descarga de chispas 33 en un equipo de soldadura 1 puede provocar daños en los componentes electrónicos y/o en las placas de circuitos impresos y/o en plásticos, etc. debido a la concentración aumentada de ozono. Al mismo tiempo, los dispositivos de descarga de chispas 33 originan interferencias electromagnéticas más fuertes, para evitar las mismas es preciso tomar medidas de apantallamiento muy complejas.

En la figura 5 se muestra un circuito de encendido 28 alternativo, presentando el circuito de carga 31 una conexión 34 para conectar la tensión de alimentación y un condensador tampón 35 conectado con masa. El condensador tampón 35 o la conexión 34 está conectado con masa a través de un transformador 36 y un elemento de conmutación 37. Mediante la tensión de alimentación aplicada en la conexión 34 se carga el condensador de impulso 30 a través del transformador 36.

Adicionalmente puede estar dispuesto un sensor de corriente 39 que detecta la corriente de carga y emite una señal proporcional a esta corriente al equipo de control 38. El circuito de carga 31 representado es de un tipo conocido del estado de la técnica, pudiendo usarse cualquier circuito de carga 31 conocido del estado de la técnica. Asimismo es posible que en vez del equipo de control 38 adicional se lleve a cabo una activación directa mediante el equipo de control 4 del equipo de soldadura 1.

Con el circuito de carga 31 está unido un circuito de compresión de impulsos 40 que comprende un estrangulador magnético 41 como conmutador, el condensador de impulso 30 y el transformador de alta tensión 32. La carga del condensador de impulso 30 se transmite o se conecta, respectivamente, a través del estrangulador magnético 41 al transformador de alta tensión 32 y desde este a los bornes del electrodo para soldar 27 o a la pieza de trabajo 16 (no representada), respectivamente. El control de la carga del condensador de impulso 30 se efectúa mediante el conmutador electrónico 37 activado desde un equipo de control 38 ó 4, de modo que con el conmutador 37 activado fluye una corriente a través del lado primario del transformador 36, por lo que se genera una transmisión de energía en el transformador 36 que reposiciona el conmutador magnético o el estrangulador 41. Durante la desactivación del conmutador 37, la energía acumulada de forma magnética se transmite a través del transformador 36, por lo que se carga el condensador de impulso 30. Cuando se alcanza un determinado valor del producto de tensión y tiempo durante la carga del condensador de impulso 30, el estrangulador magnético 41 conmuta automáticamente, por lo que la energía cargada en el condensador de impulso 30 se descarga a través del transformador de alta tensión 32 y se genera un impulso de corriente o de tensión, respectivamente. La realización del conmutador como estrangulador magnético 41 permite alcanzar frecuencias de conmutación muy altas y conseguir de esta manera un encendido rápido y seguro del arco voltaico 15. Además, el estrangulador 41 es muy robusto respecto a las tensiones y corrientes muy altas que aparecen durante el encendido del arco voltaico de soldadura 15. A diferencia de dispositivos de descarga de chispas 33, que deben refrigerarse usualmente, el tipo de construcción con el estrangulador 41 es poco complicado, generando este también menos señales de interferencia.

En las figuras 6 a 10 se muestran en función del tiempo diferentes desarrollos de una señal de salida de alta frecuencia 42 generada y de una tensión de control 43. La señal de salida de alta frecuencia 42 se ha representado esquemáticamente en forma de impulsos rectangulares, en particular de los impulsos de corriente y/o tensión generados. Usualmente, los impulsos rectangulares están formados por impulsos de corriente y/o de tensión con oscilaciones atenuadas. La señal de salida de alta frecuencia 42 se genera básicamente de tal manera que en el electrodo de soldadura 27 se conectan uno o varios paquetes de impulsos 44 con una frecuencia o duración de tiempo especificable y en un paquete de impulsos 44 se emiten varios impulsos de encendido 45 consecutivos, realizándose entre los paquetes de impulsos 44 una pausa 46 entre paquetes. En lo anteriormente expuesto, la relación entre la frecuencia de repetición o la duración de periodo 47 de los paquetes de impulsos 44 y la duración o la duración de periodo 50 de los impulsos de encendido 45 es alta. Por ejemplo, la duración de periodo de paquete 47, compuesta de un paquete de impulsos 44 con una pausa de impulsos que sigue a continuación, es de 1 ms a 1 s conforme a una frecuencia de repetición de los paquetes de impulsos 44 de 1 a 1.000 Hz. La duración 48 de los paquetes de impulsos 44 corresponde preferentemente de 50 \mus a 300 ms que puede especificarse libremente. La duración de periodo 50 de los impulsos de encendido 45 es por ejemplo de 25\mus a 1 ms, lo que corresponde a una frecuencia de repetición de 1 kHz a 40 kHz.

Mediante la emisión de paquetes de impulsos 44 individuales es posible formar señales de salida 42 de alta frecuencia diferentes con distintos desarrollos en función del tiempo o frecuencias, respectivamente. Esto permite adaptar la señal de salida de alta frecuencia 42 de forma óptima a las condiciones de soldadura, es decir, en función de los parámetros ajustados en el equipo de soldadura 1 o en el equipo de control 4 y/o 38 se generan señales de salida de alta frecuencia 42 correspondientes que permiten conseguir un encendido muy rápido y seguro del arco voltaico 15.

Por ejemplo, la señal de salida de alta frecuencia 42 según la figura 6 tiene tal estructura que una duración de periodo de paquete 47, compuesta de un paquete de impulsos 44 y de una pausa 46 entre paquetes, con una relación de tiempo idéntica, es decir, la duración de tiempo 48 para un paquete de impulsos es la misma que la duración de tiempo 49 de la pausa 46 entre paquetes. Por lo tanto es posible que en función del dimensionamiento, es decir en función de la duración de tiempo 48, esté contenida una multiplicidad de impulsos de encendido 45 en el paquete de impulsos 44. Un paquete de impulsos 44 puede contener entre 1 y 300, preferentemente 60 impulsos de encendido 45. El número posible de impulsos de encendido 45 depende de la duración de periodo de encendido 50 elegido o de la frecuencia de los impulsos de encendido.

La ventaja esencial de la generación de la señal de salida de alta frecuencia 42 en forma de paquete consiste en que puede reducirse la energía emitida, garantizándose no obstante un encendido seguro del arco voltaico 15, es decir, mediante el envío de paquetes de impulsos 44 al electrodo de soldadura 27 se transmite en promedio menos energía mientras que en un paquete de impulsos 44 está disponible una alta cantidad de energía para el encendido del arco voltaico 15. Por lo tanto es posible ajustar o especificar la energía media a través de un control apropiado de la señal de salida de alta frecuencia 42, de modo que el presente procedimiento de encendido es aplicable también en sopletes de soldadura manualmente guiados o también en aplicaciones automáticas en las cuales está limitada la potencia máxima o la cantidad de energía.

En la figura 7 se muestra otro ejemplo de la señal de salida de alta frecuencia 42. A diferencia del ejemplo de realización según la figura 6 se ha duplicado por ejemplo la duración de periodo de paquete 47, siendo la relación entre la duración 48 y 49 de los paquetes de impulsos 44 y de las pausas entre paquetes 46 nuevamente de un 50%.

El control se lleva a cabo en este ejemplo de realización a través del número de impulsos de encendido 45 en un paquete de impulsos 44, es decir, en un paquete de impulsos 44 se forma cada vez el mismo número o el número especificado, respectivamente, de impulsos de encendido 45 pero variando la frecuencia de los impulsos de encendido 45. Para poder apreciar este hecho, en la figura 7 se ha usado el mismo número de impulsos de encendido 45 que comprende un paquete de impulsos 44 en la figura 6. En comparación con la figura 6 es obvio que el paquete de impulsos 44 contiene nuevamente el mismo número de impulsos de encendido 45, pero debido a la prolongación de la duración de tiempo 48 del paquete de impulsos 44 se ha adaptado de manera apropiada la duración de periodo de encendido 50.

Asimismo, también es posible, tal como se muestra esquemáticamente en la figura 8, mantener constante la frecuencia o la duración de periodo de encendido 50, por lo que se forma un número arbitrario de impulsos de encendido 45 en un paquete de impulsos 44, es decir, debido a la duración 48 del paquete de impulsos 44, los impulsos de encendido 45 se emiten con frecuencia constante en esta duración 48. En la figura 8 se ha usado para la comparación la frecuencia o la duración de periodo de encendido 50 según la figura 6, de esta manera puede apreciarse que debido a la duración 48 más larga del paquete de impulsos 44 se forma un número esencialmente mayor de impulsos de encendido 45 en el paquete de impulsos 44.

En el ejemplo de realización según la figura 9, la señal de salida de alta frecuencia 42 se genera de tal manera que se varía la frecuencia o la duración de periodo de encendido 50 en el paquete de impulsos 44. Tal como se muestra esquemáticamente, durante intervalos de tiempo 51 a 53 definidos se genera por ejemplo una respectiva frecuencia o duración de periodo de encendido 50 modificada en estos intervalos de tiempo 51 a 53. De este ejemplo de realización se desprende además que se ha modificado la relación entre la duración de los paquetes de impulsos 44 y las pausas entre impulsos 46 en una duración de periodo de paquete 47, por lo que ahora la duración 48 de un paquete de impulsos 44 es más larga que la duración 49 de la pausa entre impulsos 46. Naturalmente es posible que la duración 48 del paquete de impulsos 44 sea más corta que la duración 49 de la pausa entre paquetes 46.

Asimismo es igualmente posible variar la altura de tensión 54 de los impulsos de encendido 45 para cada paquete de impulsos 44 o dentro de un paquete de impulsos 44, tal como se muestra en la figura 10. En este ejemplo de realización tiene lugar una disminución de la altura de tensión 54 en un paquete de impulsos 44.

Básicamente debe mencionarse que es posible conectar la corriente de soldadura sólo cierto tiempo después de la aplicación del primer impulsos de encendido 45 o del paquete de impulsos 44, por lo que tiene lugar cierta ionización previa del aire o del gas 8 entre el electrodo para soldar 27 y la pieza de trabajo 16, por lo que se consigue un encendido rápido y seguro del arco voltaico de soldadura 15. También es posible que la duración de paquete de impulsos, es decir la duración 48 o el número de impulsos de encendido 45 en un paquete de impulsos 44 así como la duración de periodo de paquete 47 de los paquetes de impulsos 44 pueda adaptarse preferentemente a las condiciones de soldadura, es decir que por ejemplo la señal de salida de alta frecuencia 42, en particular el tipo y la forma de la señal de salida de alta frecuencia 42, se genera en función de los parámetros ajustados como el material de la pieza de trabajo 16, el material del electrodo para soldar 27 o el gas de protección usado u otros. Por lo tanto es posible emplear para cada procedimiento de soldadura un procedimiento de encendido óptimo.

El acoplamiento del encendido por alta frecuencia, en particular de la señal de salida de alta frecuencia 42 en el circuito de soldadura puede realizarse según las más diversas posibilidades conocidas del estado de la técnica. Los impulsos de encendido de alta tensión se acoplan por ejemplo de forma capacitiva a través de un condensador de acoplamiento. Naturalmente, también es posible realizar un acoplamiento inductivo de los impulsos de encendido de alta frecuencia.

En la figura 11 se muestra una variante de un circuito de encendido en el cual el circuito de compresión de impulsos 40 está realizado con dos etapas, presentando cada etapa un condensador de impulso 30, un estrangulador magnético 41 y un transformador de alta tensión 32. Los circuitos de compresión de impulsos 40 de varias etapas tienen la ventaja de que el circuito de carga 31 no tiene que cumplir requisitos demasiado exigentes, pero aumenta la complejidad del tipo de construcción.

En los otros ejemplos de las figuras 12 y 13 se muestra una aplicación del procedimiento para la emisión de paquetes de impulsos 44 en sistemas conocidos del estado de la técnica con un tiristor 29 o un dispositivo de descarga de chispas 33. Por motivos de simplicidad está integrado un elemento de conmutación 55 que interrumpe el circuito primario del transformador de alta tensión 32, de modo que se generan los impulsos de salida correspondientes. De esta manera es posible generar un paquete de impulsos 44 mediante una activación apropiada del elemento de conmutación 55 durante un tiempo 48 definido, lo que permite generar una señal de salida de alta frecuencia 42 correspondiente, tal como se ha descrito con referencia a las figuras 6 a 10. Naturalmente, esto puede conseguirse también mediante una activación apropiada del tiristor 29 o de un dispositivo de descarga de chispas controlado 33. Asimismo, para la aplicación del procedimiento según la invención puede controlarse de manera apropiada el circuito de carga 31, por lo que en la salida o en el electrodo 27, respectivamente, se generan los paquetes de impulsos 44 con las pausas entre impulsos 46 formadas y con los impulsos de encendido 45 de alta frecuencia.

Lo esencial es que la señal de salida de alta frecuencia 42 esté formada por paquetes de impulsos individuales 44 con pausas entre paquetes 46 intercaladas. De esta manera es posible ajustar la energía media o la potencia a través de la relación entre la duración de los impulsos y el periodo, por lo que puede adaptarse la potencia o la cantidad media de energía a las prescripciones o normas nacionales.

Claims (7)

1. Procedimiento para el encendido sin contacto de un arco voltaico de soldadura (15) según el cual se aplican impulsos de encendido (45) de alta frecuencia entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo (16) que se va a mecanizar para ionizar la línea entre el electrodo de soldadura y la pieza de trabajo (16) y según el cual la corriente de soldadura se conecta después de haberse encendido el arco voltaico de soldadura (15), caracterizado porque se aplican varios impulsos de encendido (45) consecutivos de alta frecuencia dentro de varios paquetes de impulsos (44) con una frecuencia especificable, en particular con una duración de periodo de paquete (47) o una duración de tiempo (48), realizándose entre los respectivos paquetes de impulsos (44) una pausa (46) entre paquetes, por lo que la energía aplicada como promedio minimiza el riesgo de seguridad.

2. Procedimiento de encendido de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque se varían los impulsos de encendido (45) emitidos en un paquete de impulsos (44) respecto al número y/o a la frecuencia, en particular a una duración de periodo de encendido (50).

3. Procedimiento de encendido de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque la relación entre la duración de periodo de paquete (47) y la duración de los impulsos de encendido (45), es decir la duración de periodo de encendido (50), es alta.

4. Procedimiento de encendido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los impulsos de encendido (45) en un paquete de impulsos (44) se aplican con una duración de periodo de encendido (50) entre 25 \mus y 1 ms, preferentemente 125 \mus.

5. Procedimiento de encendido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los paquetes de impulsos (44) se aplican con una duración de periodo de paquete (47) entre 1 ms y 1 s, preferentemente 100 ms.

6. Procedimiento de encendido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la corriente de soldadura se conecta cierto tiempo después del primer impulso de encendido (45).

7. Procedimiento de encendido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque la duración de tiempo (48) de los paquetes de impulsos (44) o el número de impulsos de encendido (45) por paquete de impulsos (44) se ajusta o se genera, respectivamente, en función de los parámetros de soldadura ajustados, como por ejemplo del material de la pieza de trabajo (16) que se va a mecanizar, del material del electrodo de soldadura (27), del gas de protección (8) usado, etc.