DD225367A1 - Einrichtung zum stabilisieren des schweissdrahtvorschubes in automatischen lichtbogenschmelzschweissanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Stabilisieren des Drahtvorschubes. Dabei ist es Ziel, die automatische Betriebsweise von Robotern und Schweissautomaten zu verbessern. Die Einrichtung ist so zu gestalten, dass ein stoerungsfreier Betrieb bei wechselnder Brennerposition erreicht und die Beweglichkeit des Schweissdrahtes nur unwesentlich beeinflusst und ein ungehindertes Ein- und Ausfaedeln des Schweissdrahtes im Schweissbrenner ermoeglicht wird. Erfindungsgemaess wird vorgeschlagen, dass ein Keilsystem als Drahtbremse zwischen Drahtvorschubsystem und Schweissbrenner angeordnet ist und die Drahtbremse aus einem Gegenlager, einem Keil, einem Gegenkeil, einer ersten Feder, einer zweiten Feder, einer Justierschraube besteht und der Keil mit dem Schweissdraht und dem Gegenlager in Wirkverbindung steht, wobei der Gegenkeil beweglich ausgefuehrt ist und zusammen mit der ersten Feder, der zweiten Feder und der Justierschraube die Lage des Keiles in der Drahtbremse bestimmt. Fig. 2

Description

3in.richtu.ng zum Stabilisieren des Schv;ei.3drahtvorschubes in automatischen Licatbogenscriaelzscrivjei-ianlagen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Stabilisieren des Schv;ei3ärahtvorschubes in automatischen Lichtbogenschmelzschv.eißanlagen, vorzugsweise in Roboterschv,ei3aniagen mit langen Schlauchpaketen und bei häufigem Positionswechsel von Brenner und Schlauchboot

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, in vielen Fällen den.Schweißdraht beim Automatenschweißen über lange Schlauchpakete zuzuführen, um die Beweglichkeit des Schweißautomaten und den Arbeitsraum sowie die Arbeitsposition des Schweißbrenners nicht einzuschränken. Der Drahtvorschubmechanismus befindet sich in der Regel einige Meter entfernt am Eingang des Schlauchpaketes, wenn der Ausgang des Schlauchpaketes mit dem Schweißbrenner gekoppelt ist. Die Schlauchpakete werden im Schweißprozeß sowohl während des Lichtbogenbrennens als auch in der lichtbogenfreien Phase durch die Einnahme neuer Schweißpositionen in ihrer räumlichen Lage verändert, so daß die schweißdrahtführende Seele einer beliebigen von der Schweißaufgabe bestimmten positions- und beschleunigungsabhängigen Deformation unterliegt. Durch den im wesentlich als schlupffrei anzusehenden Drahtvorschubmechanismus wird der Schweißdraht einseitig festgehalten und bei der Deformation und Beschleunigung des Schlauchpaketes eine Längenänderung der sehweißdrahtfuhrenden Seele urid des darin befindlichen Schutzgasschweißdrahtes bewirkt. Diese Erscheinung ist dem Praktiker als Bowdenzugeffekt oder slipstick-Effekt bekannt. Die Folge ist ein unkontrollierbares Gleiten des Schweißdrahtes im Schlauchpaket, welches sich bei einseitiger starrer Einspannung im Drahtvorschubmechanismus am Schweißbrenner auswirkt, indem der Schweißdraht unter anderem in der Kontaktdüse des Brenners verschoben wird und das aus der Stromkontaktdüse herausstehende freie Drahtende gegenüber der Schweißstelle sich verändert. Bei der Vergrößerung der freien Drahtlänge trifft der Draht auf das Werkstück auf und bildet ein nicht vorgesehenes Aufstoßen und Abknicken des kalten Schweißdrahtes oder während des Schweißens einen Kurzschluß mit folgenden Prozeßinsta-

bilitäten.

Bei Verringerung des freien Drahtendes wird der Arbeitspunkt beim Schweißen verschoben, was unter den beschriebenen Bedingungen zum Verlöschen des Lichtbogens führen kann und dann eine neue Zündung erfordert. In jedem Fall sind Prozeßinstabilitäten die Folge, die die Schweißnahtqualität negativ beeinflussen. Es ist daher vorgeschlagen worden, den Draht auch an der Auslaufstelle des Schlauchpaketes vor dem Schweißbrenner anzutreiben und dadurch mittelbar die unkontrollierte Bewegung des Drahtes in langen Schlauchpaketen abzufangen. Der Nachteil solcher Lösungen, wie sie in der Patentschrift DD-PS 157633 beschrieben werden, besteht in der Notwendigkeit eines zusätzlichen Drahtvorschubes in Zug-Druck-Variante und einer zugehörigen komplizierten Steuerung, die durch vergrößerten Platzbedarf die Zugänglichkeit des Schweißbrenners an der Schweißstelle verschlechtert. Ein weiterer Nachteil ist in solchen beschriebenen Systemen die verwendete Draht-Klammer einrichtung , die aus scharfkantigen, federnden Platten besteht und zur Verletzung der Drahtoberfläche und zum Verklemmen des Schweißdrahtes bei plötzlich auftretender Zugebeanspruchung des Drahtes führt. Es wurde daher in der DD-PS 138614 vorgeschlagen, den Draht durch elektromagnetische Kraftwirkung zum Drahttransport zu spannen. Diese Kraftwirkung ist nur im Falle des Lichtbogenbrennens vorhanden und sichert nicht die Festspannung des Drahtes in der stromlosen Phase des verwendeten ..iagneten. Bekannt ist auch durch die DD-PS 155238 die Festspannung des Drahtes in einem Vorschubsystem mit Rollen vorzunehmen und dadurch die Drahtbeschädigung zu vermeiden. Der Nachteil solcher Lösungen ist der örtlich konzentrierte Krafteintrag, der bei zu hoher Kraft zur Drahtdeformation und bei zu geringer Kraft zu ungenügender Klammerwirkung des Drahtes führt. Es wurde daher in der DD-PS 200219 vorgeschlagen, einen Keil als Transport- und Kiemmittel des

Schweißdrahtes zu verwenden, so daß der Druck auf dem Schweißdraht gleichmäßig verteilt wird und so zur Schonung des Drahtes beiträgt. Diesen und allen anderen beschriebenen Klemmsysteinen des Schweißdrahtes haften die Nachteile an, daß sie sich mit der beauflagten Zugkraft verkeilen können und diese Verkeilung bei weiterem Vorschub des Elektrodendrahtes durch einen erhöhten Drahtdruck auf die Klemmeinrichtung aufgehoben werden muß. Das führt bekanntlich gerade bei längeren Schlauchpaketlängen häufig zum Ausknicken des Drahtes zwischen Stromkontaktdu.se und Drahtvorschubeinrichtung. Ein weiterer Nachteil ist die erschwerte Ein- und Ausfädelung dps Schweißdrahtes in Drahtvorschubeinheiten, die mit solchen Drahtklemmsystemen arbeiten. Die Verklemmung des Schweißdrahtes macht eine beidseitige freie Drahtbewegung im stromfreien Zustand zum Zwecke des Ein- und Ausfädeins nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, die die automatische Betriebsweise von Schweißautomaten und Robotern zu verbessern und die Zuverlässigkeit der gleichmäßigen Schweißnahtausbildung zu erhöhen.

Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ständig definierte Lage des Schweißdrahtes im Schweißbrenner an der Stromkontaktdüse zu fördern und einen störungsfreien Betrieb bei wechselnden Brennerpositionen mit geringem Aufwand und kleiner Baugröße der Einrichtung zu erreichen, so daß die Beweglichkeit des Schweißbrenners nicht oder nur unwesentlich beeinflußt wird und ein ungehindertes Ein- und Ausfädeln des Schweißdrahtes im Schweißbrenner erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Keilsystem als Drahtbremse zwischen Drahovorschubsystera und Schweißbrenner angeordnet ist und die Drahtbremse aus einem Gegenlager, einem Keil, einem Gegenkeil, einer zweiten Feder,, einer Justierschraube besteht und der Keil mit dem Schweißdraht und dem Gegenlager in Wirkverbindung steht, wobei der Gegenkeil beweglich ausgeführt ist und zusammen mit der ersten Feder, der zweiten Feder und der Justierschraube die Lage des Keiles in der Drahtbremse bestimmt. In vorteilhafter Weise ist der Gegenkeil fest angeordnet und die Justierschraube steht in Wirkverbindung mit einem Geißfuß und ist mit dem beweglichen Keil gekoppelt und die Feder ist mit dem Keil verbunden.

Die Einrichtung der Drahtbremse des Schweißdrahtes in oder zwischen Schlauchpaket und Schweißbrenner wirkt als dynamisch arbeitende Drahtbremse, verändert die Bremswirkung und die Bremswirkung kann zum Zwecke des Ein- und Ausfädeins vollständig aufgehoben werden. Dazu wird ein Klemmsystem der Drahtbremse in bekannter Weise als Keil ausgeführt und der Keil zwischen z-vvei Druckfedern beidseitig der Keilstirnflächen gelagert, wobei die erste Feder in bekannter V/eise die Einklemmung des Drahtes bei Zugbelastung entgegengesetzt der Drahtvorschubrichtung und die zweite Feder den. Schutz vor dem Verklemmen des Keiles bewirkt. Die erste Feder verringert mit wachsendem Keilweg in Richtung der Drahtförderung ihre Kraft, während die zweite Feder mit wachsendem Keilweg ihre Kraft vergrößert. Im Ruhezustand des eingefädelten Schweißdrahtes werden beide Federn so aufeinander abgestimmt, daß der Keil mit einer gewissen Kraft auf die Drahtoberfläche drückt, d. h., die Druckwirkung der ersten Feder gegenüber der Druckwirkung der zweiten Feder überwiegt. Wird der Schv;eißdraht in Vorschubrichtung durch ein Drahtvorschubsystem gefördert, unterstützt die zweite Feder die Bewegung des Keiles in Drahtvorschubrichtung und hebt die Verklemmung des Keiles in der Drahtbremse

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auf. Im Falle des auftretenden Zurücklaufens des Drahtes durch den Bowdenzugeffekt des Schlauchpaketes entgegengesetzt der Drahtvorschubrichtung unterstützt die erste Feder die Keilbewegung und führt zum Bremsen des Drahtes. Mit zunehmendem Drahtdurchmesser nimmt die Druckwirkung des Keiles auf die Drahtoberfläche zu und bewirkt somit die erwünschte Vergrößerung der Bremswirkung bei zunehmendem Drahtdurchmesser. Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, daß der Schweißdraht stets am Keil voll anliegt und damit die Bremswirkung ohne Oberflächenbeschädigung des Schweißdraht es erfolgt. Erfindungsgemäß wird die Keilbewegung so beeinflußt, daß eine veränderliche Bremskraft der Bremseinrichtung eingestellt werden kann. Dazu werden die erste und zweite Druckfeder entsprechend den jeweiligen dynamischen Erfordernissen an eine schlupfbehaftete Bremsung zur Vermeidung stoß- und ruckartiger Drahtbeanspruchungen ausgewählt, wobei die Kraftwirkung beider Federn durch mechanische Verstellung des Federweges über die Federgegenlager erfolgen kann oder eine Vorspannung der Federn erfolgt, indem der Keil in eine definierte Lage zum Schweißdraht gebracht wird. Dies wird beispielsweise durch mechanische Nachführung des Keiles in Drahtvorschubrichtung erreicht, indem ein Keilgegenlager mechanisch senkrecht zum Drahtvorschubtransport eingestellt wird. Der Vorteil der Nachstellung des Keiles besteht darin, daß die Bremswirkung des Keiles veränderbar ist und damit ein Schlupf bei ruckartiger Drahtbewegung einstellbar ist. Durch weitere Vergrößerung dieses Schlupfes kann die Bremswirkung vollständig aufgehoben werden, so daß der Schweißdraht beidseitig ungehemmt bewegt werden kann, d. h. ein ungestörter Draht-Wechsel im Schweißgerät erfolgen kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In d-er dazugehörenden Zeichnung zeigen

Pig. 1: eine Anordnung der Drahtbremse zwischen Drahtvorschubsystem und Schweißbrenner -

Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel einer Drahtbremse mit beweglichem Gegenkeil und

Fig. 3: ein Ausführungsbeispiel einer Drahtbremse mit festem Gegenkeil.

Gemäß Pig. 1 wird.die Drahtbremse 3 zwischen Drahtvorschubsystem 1 und: Schweißbrenner 2 angeordnet, wobei die größte 7/irkung erreicht wird, wenn die Drahtbremse 3 unmittelbar am oder im Schweißbrenner in unmittelbarer Nähe der Stromkontaktdüse angeordnet wird. Dazu wird beispielsweise die Drahtbremse auf dem Schweißbrenner aufgeschraubt und mit dem Schlauchpaket verbunden.

Pig. 2 veranschaulicht den Aufbau einer solchen Drahtbremse. Sie besteht aus einem beweglichem Keil 4, der mit einer ersten Feder 7 und einer zweiten Feder 8 verbunden ist, einem Gegenlager -.6, einem beweglichen Gegenkeil 5 und der auf diesen wirkenden Justierschraube 9. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Bremswirkung des Drahtes durch die Auswahl der Druckfeder 7, die gegenüber d^cr Druckfeder 8 eine höhere Ped'erkonstante^: aufweisen muß, und durch die gewählte Vorspannung des beweglichen Keils 4, die mittels der Justierschraube 9 auf dem C-egenkeil 5 eingestellt wird, gewährleistet. Dabei befindet sich der Schweißdraht zwischen Gegenlager 6 und dem Keil 4»;· Wird der Schweißdraht in Förderrichtung bewegt, so wird der Keil 4 ebenfalls in dieser Richtung-bewegt , wobei die Bewegung des Keils durch die Federwirkung der Druckfedern 7 und 8 gedämpft wird.

Beim Zurückfedern des Schweißdrahtes 10 durch den Bowdenzugeffekt wird der Keil 4 ebenfalls zurückgezogen. Dadurch wird die Haftreibung des Drahtes entsprechend der gewählten Vorspannung des Keiles 4 durch den Gegenkeil 5 so erhöht, daß die Bremswirkung das Zurückziehen des Schweißdrahtes entweder schlagartig bzw. gedämpft verhindert.

In Pig. 3 wird eine weitere Ausführung der Drahtbremse gezeigt. Sie besteht ebenfalls aus einem Keil 4, der mittels einer Druckfeder 7 federnd gelagert ist, dem fest angeordneten Gegenkeil 5, dem Gegenlager 6 und dem Geißfuß 11, der mit einer Justierschraube 9 beweglich verbunden ist. Der zwischen Gegenlager 6 und Keil 4 befindliche Schweißdraht 10 übt bei einer Bewegung in Richtung Werkstück bzw. Schweißbrenner 2 eine Kraftwirkung auf den Keil 4 aus, die diesen ebenfalls in Richtung Schweißbrenner 2 mitnimmt, so daß die Haftreibung bzw. die Bremswirkung aufgehoben bzw. stark eingeschränkt wird. Bei der entgegengesetzten Richtung des Schweißdraht es bewirkt die Bremswirkung des Keiles 4, abhängig von der Stellung des Geißfußes 11 zum Keil 4> das Zurückziehen desselben. Durch das Herausschrauben des Geißfußes 11 mittels Justierschraube 9 wird die Bremswirkung auf den Schweißdraht 10 aufgehoben, daß der Draht zum Einfädeln bzw. Drahtwechsel'in der jeweils erforderlichen Richtung bewegt werden kann.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   1. Einrichtung zum Stabilisieren des Schweißdrahtvorschubes in automatischen Lichtbogenschmelzschweißanlagen durch Einwirkung auf die Drahtvorschubbewegung unter Verwendung von mechanischen Transρortmechanismen, gekennzeichnet dadurch, daß ein Keilsystem als Drahtbremse (3) zwischen Drahtvorschubsystem (1) und Schweißbrenner (2) angeordnet ist und die Drahtbremse (3) aus einem Gegenlager (6), einem Keil (4), einem Gegenkeil (5), einer ersten Feder (7), einer zweiten Feder (S) sowie einer Justierschraube (9) besteht und der Keil (4) mit dem Schweißdraht (10) und dem Gegenlager (6) in Wirkverbindung steht, wobei der Gegenkeil (5) beweglich ausgeführt ist und zusammen mit der ersten Feder (7), der zweiten Feder (8) und der Justierschraube (9) die Lage des Keiles (4) in der Drahtbremse (3) bestimmt.
2. 2. Einrichtung zum Stabilisieren des Schweißdrahtvorschubes in automatischen Lichtbogenschmelzschweißanlageh nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß der Gegenkeil (5) fest angeordnet ist und die Justierschraube (9) in 7/irkverbindung mit einem Geißfuß (11) steht und mit dem beweglichen Keil (4) gekoppelt ist und die Feder (7) mit dem Keil (4) verbunden ist.

   - Hierzu ein Blatt Zeichnungen -