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Die Erfindung betrifft eine Aufspulvorrichtung mit feststehender Drahtzuführung und seitlich verschiebbarer Spule, zum Aufspulen von Drähten, insbesondere von Schweissdrähten, vorzugsweise von solchen aus NE-Metallen, wie z. B. aus Aluminium- und Kupferlegierungen
Für viele Zwecke ist es notwendig, dass auf Spulen aufgewickelte Drähte lagenrein und ohne Knicke oder Wellen auf der Spule liegen.
Dies trifft insbesondere für die verschiedenen automatisch arbeitenden Schutzgasschweissverfahren, wie z. B. das MIG-Verfahren (metal inert gas-Verfahren) zu, bei welchem hauptsächlich Aluminium- und Kupferlegierungen unter einem Schutzgas, meist Argon, verschweisst werden. Bei diesen Verfahren wird zwischen dem selbstätig von einer Spule zugeführten Zusatzdraht und dem zu schweissenden Werkstück ein Lichtbogen gezogen. Solche Schweissverfahren ermöglichen es, verhältnismässig grosse Metallmengen vom Schweissdraht pro Zeiteinheit abzuschmelzen. Voraussetzung dafür ist aber eine einwandfreie Drahtzuführung, die nur dann gewährleistet erscheint, wenn der lagenrein aufgespulte Schweissdraht keine Knicke, Wellen oder scharfen Biegungen aufweist, keinen Drall hat und beim Abspulen nicht aufspringt.
Die Drahtoberfläche selbst darf nicht beschädigt oder verschmutzt sein. Um diesen Forderungen nachkommen zu können, ist es notwendig, Spulmaschinen oder Spulvorrichtungen zu verwenden, die in der Lage sind, den Draht in der verlangten Weise auf die für diese Schweissverfahren verwendeten und nach ON M7825 oder DIN 8559 genormten Spulenkörper zu wickeln. Mit den derzeit auf dem Markt befindlichen Spulmaschinen können derartige Spulen nicht vollautomatisch bewickelt werden. Die Güte der Wicklung hängt dabei von der Geschicklichkeit der Bedienungsperson der Spulmaschine ab. Bei den bekannten Spulmaschinen wird entweder der aufzuwickelnde Draht längs der sich drehenden Spule hin- und herbewegt oder es wird die Spule hinsichtlich der feststehenden Drahtzuführung seitlich verschoben.
Der Richtungswechsel beim Lagenübergang des Drahtes wird durch entsprechende Schalteinrichtungen vorgenommen. Um lagenrein, d. h. ohne Zwischenräume Windung an Windung wickeln zu können, ist es notwendig, den Draht so zuzuführen, dass der Draht der Spule nachläuft, also unter einem Winkel zur Spulenachse, der etwas kleiner als 900 ist, an die Spule herangebracht wird. Nur so kann die zwischenraumfreie Wicklung gewährleistet werden. Beim Erreichen des Endes einer Lage am Spulenflansch ergibt sich bei den herkömmlichen Verfahren und Maschinen eine automatisch nicht zu bewältigende Aufgabe, da mit dem Richtungswechsel beim Übergang des Drahtes von einer Lage in die nächste nicht auch gleichzeitig ein Wechsel des Zuführungswinkels vorgenommen werden kann.
Es ist in diesem Falle erforderlich, die Wicklungsgeschwindigkeit von Hand aus herabzusetzen und die ersten Drahtwindungen der neuen Lage unter Zuhilfenahme einer von Hand aus betätigten Führung aneinander zu legen. Sodann muss durch Regelung der Drehzahl wieder für die richtige Einstellung des Nachlaufwinkels gesorgt werden.
Bei einer bekannten Aufspulvorrichtung, bei welcher die Drahtzufuhr seitlich verschiebbar ist und die Spule nur eine Rotation aber keine seitliche Bewegung ausführt, wird der Draht ebenfalls unter einem Winkel an die Spulenachse herangebracht, der kleiner als 900 ist. Bei dieser Vorrichtung bleibt dieser Nachlaufwinkel aber nicht ständig erhalten. Dies bedeutet aber, dass während des Aufspulens der Draht zeitweise senkrecht auf die Spule aufläuft.
Sobald sich bei der bekannten Vorrichtung der Draht einem Spulenflansch nähert und diesen dann berührt, nähert sich der Nachlaufwinkel dem Wert null und verschwindet dann ganz. In der Nähe der Spulenflansche erfolgt also keine seitliche Pressung des Drahtes an die bereits aufgespulte Drahtwindung, so dass gerade an den kritischen Stellen der Übergänge des Drahtes von einer Lage in die andere der Vorteil des Nachlaufwinkels nicht ausgenutzt werden kann. Abgesehen von diesem Nachteil, der durch eine einfache Umkehr der Kinematik nicht zu beheben wäre, besitzt die bekannte Vorrichtung noch einen weiteren schwerwiegenden Nachteil.
Infolge der beweglichen und seitlich verschiebbaren Drahtzufuhr scheuert der Draht an den Führungsrollen.
So müssen insbesondere die Leerlaufrollen vom Draht jeweils seitlich verschoben werden. Werden nun die den Draht führenden Rillen dieser Leerlaufrollen flach oder breit ausgelegt, besteht die Gefahr, dass der Draht aus den Führungsrollen springt. Wenn die Rillen aber tief und eng sind, so schleift und scheuert der Draht an den Seitenwänden.
Ziel der Erfindung ist eine Aufspulvorrichtung, die diese Nachteile nicht aufweist und bei welcher der Draht ständig unter Einhaltung eines Nachlaufwinkels aufgespult wird, so dass der zugeführte Draht während des Aufspulens mit der Spulenachse bzw. der Antriebswelle, die die Spule trägt, ständig einen unter 900 liegenden Winkel einschliesst. Die erfindungsgemässe Aufspulvorrichtung mit feststehender Drahtzuführung und seitlich verschiebbarer Spule, zum Aufspulen von Drähten, insbesondere von Schweissdrähten, vorzugsweise von solchen aus NE-Metallen, ist dadurch gekennzeichnet, dass die längsverschiebbare Antriebswelle, auf welcher die Spule axial befestigt ist, kippbar ist und während des Aufspulens in Vorschubrichtung mit dem der Spule zugeführten Draht ständig einen unter 90, nämlich zwischen 80 und 89 liegenden Winkel,
vorzugsweise einen Winkel von 85 bis 880, einschliesst.
Der Nachlauf des Drahtes beim Aufspulen wird somit erfindungsgemäss durch eine Schrägstellung der Spule erreicht, bei welcher die Spulenachse in der jeweiligen Vorschubrichtung der Spule mit dem der Spule zugeführten Draht einen Winkel von 80 bis 89, vorzugsweise von 85 bis 880, einschliesst.
Dabei kann die Antriebswelle vorzugsweise ein Kippgelenk aufweisen. Besonders bewährt hat sich eine
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Ausführung, bei welcher die gesamte Antriebswelle samt Antriebsaggregat um einen möglichst nahe der Spule gelegenen Drehpunkt kippbar ist.
Wenn sich bei der erfindungsgemässen Aufspulvorrichtung der Draht einem der Flansche der Spule nähert, wird die Vorschubgeschwindigkeit und damit als Folge der üblichen Regelung bei Aufspulvorrichtungen auch die Drehzahl der Spule oder die Drehzahl der Spule und damit zwangsläufig die Vorschubgeschwindigkeit verringert.
Erreicht der unter einem Winkel von weniger als 90 auflaufende Draht den Spulenflansch, kippt die Antriebswelle mit der Spule in die andere Richtung um, wobei gleichzeitig die Vorschubrichtung geändert wird, so dass auch die letzte Windung einer Lage ebenso wie die erste Windung der nächsten Lage unter Einhaltung des Nachlaufwinkels aufgespult werden.
Der Nachlaufwinkel geht bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wohl auch theoretisch durch den Wert null, da er die Richtung ändert. Da diese Richtungsänderung aber durch ein Umkippen der Achse bewirkt wird, erfolgt sie sehr schnell, so dass der Draht bei Berücksichtigung der bei Erreichen des Flansches herabgesetzten Drehzahl der Spule nicht ohne Einhaltung eines Nachlaufwinkels aufgespult wird und daher während des Aufspulens nie senkrecht auf die Spule aufläuft.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
In den Fig. 1 und 2 ist beispielsweise jeweils der Teil einer erfindungsgemässen Aufspulvorrichtung schematisch dargestellt, der die Drahtzuführung und die kippbare Antriebswelle zeigt, die die Spule trägt. In den Fig. 1 und 2 ist jeweils die Situation am Ende einer Wickellage auf der Spule dargestellt.
Der Draht--l--wird über eine feststehende Drahtzuführung --2-- mit Drahtdressierung zugeführt und auf die seitlich verschiebbare Spule --3-- aufgespult. Die Spule--3--ist auf einer Achse-4-- befestigt. Die Achse-4--ist im Teil--6--drehbar gelagert. Der Teil-6--enthält einen Antrieb für die
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In Fig. 1 ist das Ende des Aufwickelns einer Drahtlage auf die Spule--3--vor dem Kippen dargestellt.
Der Teil--6--mit der Achse--4--und der Spule--3--hat sich während der Rotation der Spule und des Aufwickelns des Drahtes-l-im Sinne des Pfeiles bewegt. Die Spulenachse ist in der Darstellung um den Winkel a aus der Horizontalen verschwenkt, so dass die Spulenachse mit dem zugeführten Draht--l--den Winkel (90-a) 0 einschliesst.
In der dargestellten Lage, wenn also der Draht--l--den Flansch der Spule - erreicht hat, kippt die die Spule tragende Achse--4--in die andere Richtung, so dass die Spulenachse jetzt in der Richtung des neuen Spulenvorschubes mit dem zugeführten Draht-l--den Winkel (90-a) einschliesst. Gleichzeitig wird die Vorschubrichtung geändert und der die Spule--3--tragende Teil --6-- bewegt sich nunmehr in Richtung des Pfeiles, bis die in Fig. 2 dargestellte Position und das Ende der Wickellage erreicht ist. Der Richtungswechsel des Spulenvorschubes beim Übergang des Drahtes von einer Lage in die nächste wird durch an sich bekannte Schalteinrichtungen bewirkt.
Der Nachlaufwinkel des Drahtes--l--beim Aufspulen wird erfindungsgemäss durch ein Kippen oder Schrägstellen der Spule --3-- erreicht. Um den Nachlaufwinkel aber während des Aufspulens korrigieren zu können, werden bekannte Einrichtungen verwendet, die bei einer Änderung des Nachlaufwinkels eine Änderung der Drehzahl der Spule und der Vorschubgeschwindigkeit bewirken, was dann die Einstellung des richtigen Winkels zwischen zugeführtem Draht und Spulenachse zur Folge hat.
Wenn beispielsweise der Nachlaufwinkel zu klein wird, so wird die Drehzahl der Spule verringert und/oder die Vorschubgeschwindigkeit der Spule erhöht.
Vorzugsweise werden zur Kontrolle des richtigen Nachlaufwinkels bzw. zur Korrektur desselben zwei handelsübliche, induktiv wirkende, elektronische Annäherungsschalter--9--verwendet, an denen der aufzuspulende Draht vorbeiläuft. Bei einer Veränderung des Nachlaufwinkels dringt der Draht in den Wirkungsbereich eines Schalters ein, der dann eine Änderung der Drehzahl sowie der Vorschubgeschwindigkeit der Spule und somit die Korrektur des Drahtwinkels zur Spule bewirkt.
Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführung wird die Kippbewegung der Spule durch Kippen der ganzen Welle samt Antriebsaggregat um einen möglichst nahe der Spule gelegenen Drehpunkt erreicht. Es hat sich aber auch als zweckmässig erwiesen, das Kippen der Spule durch ein Gelenk in der Antriebswelle zu erreichen.
Die Drahtzufuhr und der Vorschub der Spule erfolgen bevorzugt mittels eines hydraulischen Antriebes. Die Kippbewegung der Spule kann vorzugsweise mit hydraulischen, aber auch mit elektrischen, magnetischen oder mechanischen Mitteln bzw. mittels eines Stellmotors durchgeführt werden.
Die mit der erfindungsgemässen Vorrichtung aufgespulten Drähte liegen lagenrein auf den Spulen, haben keinen Drall, springen beim Abspulen nicht auf und zeigen weder Knicke noch Wellen oder scharfe Biegungen.