-
Die Erfindung betrifft ein Drahtvorschubsystem für den Elektrodendraht einer Schweißmaschine, insbesondere Lichtbogenschweißmaschine, vorzugsweise Metall-Schutzgas-Schweißmaschine, umfassend eine Halterung mit einer Aufnahmewelle, auf welche eine Elektrodendraht tragende Vorratsspule mit ihrer Aufnahmebohrung aufsetzbar ist und weiter umfassend einen Antrieb, mit dem der Elektrodendraht einer Vorratsspule förderbar ist, insbesondere in das Schlauchpaket einer Schweißmaschine.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Transportieren des Elektrodendrahtes von einer aufgewickelten Elektrodendraht tragenden Vorratsspule, insbesondere in Richtung zu einem Schlauchpaket einer Lichtbogenschweißmaschine, bei dem die Vorratsspule auf die Aufnahmewelle der Halterung eines Drahtvorschubsystems aufgesetzt wird und auf den Elektrodendraht mit einem Antrieb eine den Elektrodendraht fördernde Kraft ausgeübt wird.
-
Ein System und Verfahren der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik für den Einsatz bei Lichtbogenschweißmaschinen allgemein bekannt. Eine Lichtbogenschweißmaschine beruht auf der Technik, dass über den Draht, der als Schweißmittel in eine Schweißstelle eingetragen wird, ein Strom transportiert wird, der dazu führt, dass zwischen dem Drahtende und der gegenüberliegenden metallischen Schweißstelle ein Lichtbogen gezündet wird und brennt, der zu einem Abschmelzen des Drahtes führt, sodass das geschmolzene Drahtmaterial in die Schweißstelle übertreten kann. Gleichzeitig wird mit dem Lichtbogen auch das Material der zu verschweißenden Fügepartner lokal erhitzt und aufgeschmolzen. Der Schweißdraht wird seinem Einsatz entsprechend demnach auch als Elektrodendraht bezeichnet, da er für den zu zündenden Lichtbogen als Elektrode dient.
-
Elektrodendraht wird dabei bekanntermaßen auf Vorratsspulen aufgewickelt und zusammen mit der Vorratsspule, die häufig aus Kunststoff besteht, mit der Aufnahmebohrung in der Vorratsspule auf die Aufnahmewelle einer Halterung des Drahtvorschubsystems aufgesetzt.
-
Der Begriff der Aufnahmebohrung soll hierbei nicht implizieren, dass diese Bohrung durch ein Bohrverfahren hergestellt ist, sondern lediglich eine durch die Spule um deren Drehachse ausgebildete durchgängige Ausnehmung beschreiben.
-
Im Stand der Technik ist es dabei bekannt, dass das freie Drahtende des auf die Vorratsspule aufgewickelten Elektrodendrahtes durch Förderräder des Drahtvorschubsystems, z.B. zwei oder auch vier Förderräder gefädelt werden muss, wonach sodann mit den Förderrädern, insbesondere den angetriebenen eine Kraft auf den Elektrodendraht ausgeübt wird, welche den Elektrodendraht von der Vorratsspule abzieht und weiterhin den Elektrodendraht in Richtung zum Schlauchpaket der Lichtbogenschweißmaschine führt.
-
Unter dem Schlauchpaket wird dabei die Einheit verstanden, durch welche hindurch der Elektrodendraht von der Schweißmaschine zur Schweißstelle geführt wird und durch welche weiterhin im Schweißprozess ggfs. benötigte Gase und/oder Kühlfluide geführt werden.
-
Dabei befindet sich in einem solchen Schlauchpaket, insbesondere in einem an das Ende des Schlauchpakets angeschlossenen Schweißbrenner, üblicherweise auch ein sogenanntes Kontaktrohr, mit welchem der elektrische Kontakt zwischen einer Spannungs- bzw. Stromversorgung der Schweißmaschine und dem Elektrodendraht hergestellt wird.
-
In diesem bekannten Stand der Technik wird die Vorratsspule lediglich passiv auf der Aufnahmewelle drehbar gelagert, wofür entweder die Aufnahmewelle selbst drehbar ist oder auch als starre Welle ausgebildet ist, auf welcher die Vorratsspule mit ihrer inneren Aufnahmebohrung drehend, insbesondere gebremst drehend gleitet.
-
Aufgrund der passiven Lagerung wird die Vorratsspule in diesem Fall durch die den Draht ziehende Kraft in Rotation versetzt.
-
Problematisch bei einem Drahtvorschubsystem dieser Art ist es, dass durch die Förderräder, von denen wenigstens eines angetrieben ist, eine hohe klemmende Kraft auf den Draht ausgeübt werden muss und dass weiterhin die Förderräder hinsichtlich ihrer Oberflächengestaltung an den Durchmesser des konkret eingesetzten Elektrodendrahtes anzupassen sind.
-
Daraus resultiert zum einen, dass bei einem Wechsel des Elektrodendrahtdurchmessers auch die Förderräder des Drahtvorschubsystems ausgetauscht werden müssen und des Weiteren resultiert aus diesem Antriebsprinzip die Problematik, dass hohe Kräfte in radialer Richtung auf den Elektrodendraht ausgeübt werden müssen, um eine sichere Förderung zu bewirken.
-
Dies kann zu einer Verformung des Drahtquerschnittes führen und somit zu nachgelagerten Problemen bei der Beförderung des Drahtes durch das Schlauchpaket und/oder am Kontaktrohr und/oder an der Schweißstelle. Insbesondere bei gefüllten Elektrodendrähten, z.B. mit Pulver gefüllten Elektrodendrähten oder vergleichsweise weichen metallischen Drähten, z.B. Aluminiumdrähten ist das Verformungsproblem signifikant, da solche Elektrodendrähte eine vergleichsweise geringe Wandstärke des metallischen Elektrodendrahtes haben.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Drahtvorschubsystem der eingangs genannten Art und ein Verfahren zur Förderung von Elektrodendraht dahingehend zu verbessern, dass die hohen radialen klemmenden Kräfte im Drahtvorschubsystem vermieden werden aber dennoch eine sichere Beförderung des Drahtes im Schlauchpaket gewährleistet wird.
-
Diese Aufgabe wird mit einem Drahtvorschubsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mit dem Antrieb eine den Drahttransport bewirkende Kraft mittelbar über eine auf die Aufnahmewelle aufsetzbare Vorratsspule auf den Elektrodendraht ausübbar ist.
-
Gemäß dem eingangs genannten Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mit dem Antrieb eine den Elektrodendraht von der Vorratsspule wegschiebende Kraft, insbesondere eine von der Vorratsspule in Richtung zum Schlauchpaket schiebende Kraft ausgeübt wird.
-
Ein ganz wesentlicher Kerngedanke der Erfindung ist es somit, dass im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik der Elektrodendraht von der Vorratsspule nicht mit einer ziehenden Kraft abgezogen wird, welche durch einen Antrieb aufgebracht wird, der in einer Schweißmaschine, insbesondere Lichtbogenschweißmaschine üblicherweise zwischen der Vorratsspule und dem Eingangsbereich zum Schlauchpaket angeordnet ist, sondern dass vielmehr ein Antrieb vorgesehen ist, mit dem die fördernde Kraft direkt am Ort der Vorratsspule, insbesondere durch die Vorratsspule, auf den Elektrodendraht ausgeübt wird, sodass faktisch durch die Rotation der Vorratsspule der Draht in Richtung zum Einlaufbereich des Schlauchpaketes geschoben wird.
-
Vorzugsweise stellt das erfindungsgemäße System sicher, dass die schiebende Kraft über den gesamten Drahtquerschnitt in axialer Richtung des Drahtes in diesen eingeleitet wird, insbesondere wodurch jegliche radiale den Draht quetschenden Kräfte vermieden werden.
-
Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, dass in einem Verfahren zum Transportieren des Elektrodendrahtes die Vorratsspule aktiv direkt oder mittelbar angetrieben wird, sodass diese durch ihre Rotation von der Stelle an, wo sich der Elektrodendraht von dem Spulenwickel in tangentialer Richtung abhebt von sich weg, somit also in Richtung zum Schlauchpaket schiebt.
-
Die Erfindung kann es hier besonders bevorzugt vorsehen, dass zumindest im Bereich des Ortes der tangentialen Abhebung des Elektrodendrahtes von der Vorratsspule mit einem Andruckelement eine Andruckkraft auf die radial äußere Elektrodendrahtlage der Vorratsspule ausübbar ist.
-
Weiter bevorzugt kann mit dem Andruckelement in der Drehrichtung betrachtet vor dem Ort der Abhebung die Andruckkraft auf die radial äußere Elektrodendrahtlage der Vorratsspule ausgeübt werden, noch weiter bevorzugt über die gesamte axiale Länge der Vorratsspule, auf welcher der Elektrodendraht gewickelt ist.
-
So kann sicher verhindert werden, dass durch die Rotation der Vorratsspule und eventuelle den Transport bremsende Kräfte des Drahtes im Schlauchpaket ein lediglich radiales Abheben oder ein lokales Lösen des Drahtes um die Achse der Vorratsspule herum stattfindet.
-
Vielmehr kann sich durch das Ausüben einer Andruckkraft vor oder zumindest im Bereich des Ortes der Abhebung des Elektrodendrahtes die durch die Rotation der Vorratsspule ausgeübte Kraft lediglich in der tangentialen Richtung in den Draht eingeleitet werden, in welcher der Draht von dem Ort der Abhebung aus der äußeren Drahtlage in die Richtung zum Schlauchpaket erstreckt ist.
-
Diese Richtung kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch dadurch vorgegeben sein, dass der Draht durch einen Schlauch oder ein Rohr geführt wird, welcher bzw. welches sich zumindest bereichsweise zwischen dem Einlaufbereich des Schlauchpaketes und dem Ort der Abhebung an der Vorratsspule erstreckt. Ein solcher Schlauch bzw. Draht kann somit besonders bevorzugt in einer Richtung tangential oder parallel zu einer Tangenten ausgerichtet sein, die auf der äußeren Drahtlage der Vorratsspule gedacht aufliegt.
-
Durch das Andruckelement wird vorzugsweise eine in Richtung zur Aufnahmewelle, insbesondere deren Drehachse wirkende Kraft auf die äußere Drahtlage des aufgewickelten Drahtes ausgeübt, insbesondere somit in einer radialen Richtung.
-
Das Andruckelement kann eine zur Drahtlage weisende Oberfläche aufweisen, die z. B. mit einer die Gleitreibung verringernden Schicht versehen sein kann, z. B. mit Polytetrafluorethylen. Allgemein kann das Andruckelement eine Andruckfläche umfassen, die unter der Rotation der Vorratsspule gleitend an der äußeren Drahtlage anliegt.
-
Eine dem gegenüber bevorzugte Ausführungsform kann es hingegen vorsehen, dass das Andruckelement als Andruckrolle ausgebildet ist. Eine solche Rolle hat bevorzugter Weise eine axiale Länge, sodass diese zwischen die beiden Seitenwangen der Vorratsspule passt und hierbei die äußere Drahtlage zumindest im Wesentlichen über ihre gesamte axiale Länge, vorzugsweise komplett abdeckt, insbesondere über eine axiale Länge von zumindest 90 %, vorzugsweise mindestens 95%, weiter bevorzugt mindestens 99% des axialen Abstandes zwischen den Innenseiten der beiden Seitenwangen der Vorratsspule. Bevorzugt kann die Andruckrolle eine axiale Länge aufweisen, die dem Abstand innen zwischen den Seitenwangen der Vorratsspule entspricht, insbesondere bis auf einen zur freien Bewegung nötigen Spalt zwischen den axialen Seitenflächen der Rolle und der Innenfläche der jeweiligen gegenüberliegenden Seitenwange. Vorzugsweise ist somit die axiale Länge als die maximal mögliche axiale Länge gewählt, ohne dass eine Andruckrolle innenseitig an den Seitenwangen reibt.
-
Eine solche Andruckrolle kann demnach die Andruckkraft im Wesentlichen reibungslos in radialer Richtung auf den Draht ausüben und so das radiale Abheben des Drahtes am Ort der Abhebung verhindern und lediglich das tangentiale Abheben des Drahtes an diesem Ort zulassen.
-
Eine bevorzugte Weiterbildung kann es hier vorsehen, dass in der Umfangsrichtung um die Aufnahmewelle herum und somit auch um die Vorratsspule herum mehrere, vorzugsweise mindestens drei, weiter bevorzugt genau drei Andruckelemente, insbesondere Andruckrollen angeordnet sind, mit denen jeweils eine Andruckkraft auf die radial äußere Elektrodendrahtlage der Vorratsspule ausübbar ist.
-
Weiter bevorzugt ist zumindest ein Andruckelement dieser mehreren Andruckelemente im Bereich des Ortes der Abhebung und bevorzugt in der Drehrichtung der Vorratsspule betrachtet vor dem Ort der Abhebung mit der Drahtlage in Kontakt, wenn das Andruckelement seine Andruckfunktion ausübt.
-
Die Erfindung kann es hier weiterhin vorsehen, dass ein jeweiliges Andruckelement vorzugsweise somit eine jeweilige Andruckrolle von einer die äußere Drahtlage einer Vorratsspule kontaktierenden Position, in welcher das Andruckelement in Richtung zur Aufnahmewelle kraftbelastet ist, in eine von der äußeren Drahtlage einer Vorratsspule abgehobenen Position bewegbar ist.
-
Besonders bevorzugt ist in der abgehobenen Position das jeweilige Andruckelement positionsstabil, sodass es sich nicht ohne Ausübung einer verlagernden Kraft aus der abgehobenen Position heraus bewegt, wodurch das Aufsetzen einer Vorratsspule auf die Aufnahmewelle erleichtert ist.
-
Nach dem Aufsetzen einer Vorratsspule kann das wenigstens eine Andruckelement, vorzugsweise die mehreren Andruckelemente, von der abgehobenen Position sodann in die kontaktierende Position überführt werden, wonach ein jeweiliges Andruckelement dann die andrückende Kraft auf die äußere Drahtlage ausübt.
-
Weiterhin ist vorzugsweise in der kontaktierenden Position das jeweilige Andruckelement in Richtung zur Aufnahmewelle kraftbelastet, insbesondere in zumindest überwiegend radialer Richtung, sodass dementsprechend hierdurch das radiale Abheben des Drahtes von der Vorratsspule bei deren Rotation verhindert ist.
-
Es kann vorzugsweise eine Hebelmechanik vorgesehen sein, beispielsweise mittels wenigstens eines zweiarmigen Hebels an dessen einem Ende das Andruckelement gelagert ist, insbesondere eine Andruckrolle drehbar gelagert ist und an dessen anderem Ende der zweiarmige Hebel seinerseits drehbar gelagert ist, wobei zwischen den beiden äußeren Enden des zweiarmigen Hebels, insbesondere am Ort einer Abknickung des zweiarmigen Hebels eine Kraft in diesen eingeleitet wird, beispielsweise durch eine an diesem Ort angreifende Feder, insbesondere Zugfeder. Durch diese Zugfeder kann in der kontaktierenden Position die andrückende, vorzugsweise radiale Kraft auf die äußere Drahtlage ausgeübt werden, wobei es eine Weiterbildung vorzugsweise auch vorsehen kann, dass durch dieselbe Feder in der abgehobenen Position eine diese abgehobene Position stabilisierende, d. h. das Andruckelement in dieser Position festhaltende Kraft auf den zweiarmigen Hebel ausgeübt wird.
-
Somit ist die Hebelmechanik in der abgehobenen Position selbsthemmend, was das Aufsetzen einer Vorratsspule insbesondere bei mehreren Andruckelementen erleichtert. Die Erfindung kann hierbei vorsehen, dass eine Überführung von jedem von mehreren Andruckelementen aus der kontaktierenden in die abgehobene Position und wieder zurück durch Betätigung eines für alle Andruckelemente gemeinsamen Elementes erfolgt, beispielsweise mittels einer Drehscheibe an der die von den Andruckelementen wegweisenden Enden des zweiarmigen Hebels alle gemeinsam, insbesondere an winkelgleich beabstandeten Positionen angelenkt sind.
-
So kann durch die Drehung der Drehscheibe für alle Andruckelemente das gleichzeitige Überführen zwischen den beiden genannten Positionen realisiert werden.
-
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die kraftausübenden, zuvor genannten Federn mit ihrem jeweiligem einen Ende an der genannten Knickposition des zweiarmigen Hebels befestigt sind und mit ihrem jeweiligen anderen Ende an einer für alle Federn gemeinsamen Position befestigt sind, insbesondere die der Mitten- und Drehachse der Drehscheibe entspricht.
-
Bei der Bewegung der zweiarmigen Hebel zwischen den Positionen kann die Erfindung weiterhin vorsehen, dass die Hebel jeweils mittels eines Führungsvorsprunges in einer Führungskulisse, insbesondere einem Langloch geführt sind. Ein solches jeweiliges Langloch kann sich beispielsweise radial zu der genannten Drehscheibe in einer Führungskulisse erstrecken, insbesondere die Teil der Halterung sein kann.
-
Um die den Draht fördernden Kraft in diesen mittelbar über die Vorratsspule einzuleiten, kann es die Erfindung in einer ersten möglichen bevorzugten Ausführungsform vorsehen, dass der Antrieb einen Antriebsmotor umfasst, vorzugsweise einen Außenläufermotor, insbesondere einen sogenannten Torquemotor, mit dem die Aufnahmewelle antreibbar ist.
-
Hierunter wird insbesondere verstanden, dass der Antriebsmotor direkt auf die Antriebswelle wirkt, und somit also dessen Abtriebswelle drehfest bzw. kraftschlüssig mit der Aufnahmewelle verbunden ist.
-
Es kann so mit dem Antriebsmotor direkt die Aufnahmewelle und demnach hierüber direkt die darauf sitzende Vorratsspule in Rotation versetzt werden.
-
Die Erfindung kann es hier vorsehen, dass die Aufnahmewelle und die Aufnahmebohrung der Vorratsspule kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbindbar sind, damit ein Durchrutschen zwischen der angetriebenen Aufnahmewelle und der darauf sitzenden Vorratsspule verhindert wird.
-
Beispielsweise können die Querschnitte von Aufnahmewelle und von der Aufnahmebohrung von der Kreisform abweichend ausgebildet sein.
-
In bevorzugter Ausführungsform ist die Abtriebswelle des genannten Antriebsmotors koaxial zur Aufnahmewelle angeordnet. Dabei kann in einer möglichen Ausführungsform der Antriebsmotor axial versetzt und somit außerhalb der Aufnahmewelle angeordnet sein, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform sieht es die Erfindung hingegen vor, dass der Antriebsmotor in der Aufnahmewelle aufgenommen ist, vorzugsweise vollständig aufgenommen ist. Der Antriebsmotor hat vorzugsweise eine axiale Länge, die geringer ist als die axiale Länge der Aufnahmewelle und weiter bevorzugt geringer ist als die axiale Länge der Aufnahmebohrung einer Vorratsspule. Der Antriebsmotor wird in diesem Fall von der Vorratsspule vollständig überdeckt. Insbesondere hier bietet sich die Ausbildung des Antriebsmotors als Außenläufermotor an, da in diesem Fall der äußere Rotor des Motors die Nabe der angetriebenen Vorratsspule bzw. direkt die Aufnahmewelle bilden kann.
-
Bei dieser Ausführungsform wird demnach die antreibende Kraft direkt über die Aufnahmewelle und sodann mittelbar über die darauf sitzende Vorratsspule in den aufgespulten Elektrodendraht eingeleitet, sodass dieser sodann an der Abhebestelle in tangentialer Richtung von der Vorratsspule weggeschoben wird.
-
Eine andere Ausführungsform kann es auch vorsehen, dass wenigstens einem der als Andruckrolle ausgebildeten Andruckelemente ein Antriebsmotor zugeordnet ist, mit dem direkt die zugeordnete Andruckrolle antreibbar ist. Vorzugsweise kann ein solcher Antriebsmotor in die Nabe der Andruckrolle aufgenommen sein, beispielsweise wiederum durch Ausbildung des Antriebes als Außenläufermotor, dessen äußerer Rotor die Andruckrolle trägt oder diese unmittelbar bildet.
-
Sofern mehrere Andruckrollen als Andruckelemente eingesetzt werden kann es die Erfindung vorsehen, dass auch mehreren, insbesondere allen Andruckrollen ein eigener Antriebsmotor zugeordnet ist, insbesondere die jeweils in der Nabe der Antriebsrolle angeordnet sind. Vorzugsweise können hierbei sodann die mehreren angetriebenen Andruckrollen zueinander synchron angetrieben sein.
-
Mehrere angetriebene Antriebsrollen können auch einen gemeinsamen Antriebsmotor haben, insbesondere der auch außerhalb einer Antriebsrolle angeordnet sein kann. Von einem gemeinsamen Antriebsmotor können mehrere Antriebsrollen über ein gemeinsames Getriebe synchron angetrieben sein.
-
Eine Antriebsrolle oder auch mehrere/alle Antriebsrollen können durch einen Antriebsmotor angetrieben sein, der in der Aufnahmewelle für die Vorratsspule angeordnet ist, insbesondere wie zuvor genannt vollständig, vorzugsweise von einer Vorratsspule vollständig überdeckt ist. In diesen Fall treibt der Antriebsmotor jedoch vorzugsweise nicht die Vorratsspule an, insbesondere selbst wenn durch den Antrieb ein innerer Teil der Aufnahmewelle in Rotation versetzt wird. Der in Rotation versetzte innere Teil kann vorzugsweise durch wenigstens ein Kugel- oder Nadellager oder eine sonstige Art von Freilauf von einem äußeren Teil der Aufnahmewelle entkoppelt sein, auf dem die Vorratsspule sitzt. Der Rotor des Antriebsrotors ist hier über eine Abtriebsanordnung, z.B. ein Getriebe oder über Riemen mit der wenigstens einen Andruckrolle diese antreibend gekoppelt.
-
Zwar liegt eine jeweilige angetriebene Andruckrolle gemäß der vorherigen Beschreibung auf der äußeren Lage des aufgespulten Elektrodendrahtes auf, hierdurch wird jedoch nicht bereits direkt die transportierende Kraft in das einzelne sich von der Vorratsspule abhebende Elektrodendrahtstück eingeleitet, sondern es wird vielmehr durch den Reibschluss zwischen der Oberfläche des Andruckelementes, insbesondere der gesamten axial erstreckten Kontaktfläche der Andruckrolle die Kraft gleichmäßig auf die kontaktierten in der axialen Richtung der Vorratsspule nebeneinander liegenden Drahtabschnitte eingeleitet und somit faktisch wiederum die Vorratsspule in Rotation versetzt, mit der sodann das sich abhebende Drahtelement in tangentialer Richtung von der Vorratsspule weggeschoben wird.
-
Es wird demnach hier die den Elektrodendraht transportierende Kraft zunächst mittelbar über die radial außenliegende Drahtlage des auf die Vorratsspule aufgespulten Drahtes auf die Vorratsspule und sodann in das einzelne sich abhebende Drahtelement übertragen.
-
Insbesondere bei diesen zuletzt genannten Ausführungsformen des Antriebes über wenigstens eine Andruckrolle kann es eine Weiterbildung vorsehen, dass die Aufnahmewelle, welche die Vorratsspule trägt, in ihrer Drehung gebremst ist, insbesondere wofür ein Bremselement vorgesehen sein kann, mit dem eine die Drehung der Aufnahmewelle bremsende Kraft auf die Aufnahmewelle ausübbar ist.
-
Die bremsende Kraft wird hierbei vorzugsweise über die Aufnahmewelle in die Vorratsspule eingeleitet, sodass durch die bremsende Kraft realisiert wird, dass der auf der Vorratsspule aufgewickelte Draht in einer radial kompakten Form gehalten wird.
-
Beispielsweise kann ein Bremselement ausgebildet sein als eine Wirbelstrombremse, insbesondere sodass keine weiteren aktiven Elemente zur Ausbildung der Bremsfunktion benötigt werden.
-
Die Erfindung kann jedoch auch vorsehen, dass die Aufnahmewelle wie zuvor beschrieben mit einem Antrieb versehen ist, der die Aufnahmewelle jedoch langsamer antreibt, als es durch die wenigstens eine Andruckrolle der Fall ist.
-
Es können somit die beiden vorgenannten Ausführungsformen auch derart kombiniert werden, dass sowohl die Aufnahmewelle als auch wenigstens eine Andruckrolle, insbesondere wenigstens eine von mehreren Andruckrollen und bevorzugt mehrere, vorzugsweise alle Andruckrollen wenigstens einen Antriebsmotor aufweisen.
-
Bei jeder der vorgenannten Ausführungsformen, insbesondere unabhängig von der Art des Antriebes, mit welchem die Vorratsspule in Rotation versetzt wird, kann es die Erfindung vorsehen, dass wenigstens ein als Andruckrolle ausgebildetes Andruckelement einen Sensor umfasst, mit dem die Transportgeschwindigkeit des Elektrodendrahtes messbar ist.
-
Das Andruckelement, in oder an welchem der Sensor realisiert ist, kann dabei eine passive, aber auch eine angetriebene Andruckrolle sein.
-
Durch die Realisierung des Sensors in der Andruckrolle wird sichergestellt, dass eine gleichmäßige Transportgeschwindigkeit realisiert werden kann, insbesondere vor dem Hintergrund, dass die abgespulte Drahtlänge bei gleichbleibender Rotationsgeschwindigkeit der Vorratsspule abhängig ist von dem aktuellen Durchmesser des Elektrodendrahtwickels auf der Vorratsspule.
-
Es kann demnach in einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass mittels der Messwerte des Sensors der Antrieb der Vorratsspule, insbesondere wenn dieser durch einen an der Aufnahmewelle realisierten Antriebsmotor ausgebildet ist, angepasst wird, um eine gleichmäßige Transportgeschwindigkeit jederzeit d. h. insbesondere unabhängig vom aktuellen Durchmesser des Elektrodendrahtweges auf der Vorratsspule realisiert ist.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
-
Die 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drahtvorschubsystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Transport eines Elektrodendrahtes 4, welches eine Halterung 1, z. B. eine Halteplatte1 umfasst, an welcher eine Aufnahmewelle 2 drehbar gelagert ist, auf welche eine Vorratsspule 3 mit darauf aufgewickelten Elektrodendraht aufgesetzt werden kann.
-
Die 1 zeigt hier in der Darstellung die auf die Aufnahmewelle 2 aufgesetzte Vorratsspule 3, wobei zwischen der Aufnahmewelle 2 und der Aufnahmebohrung 3a der Vorratsspule 3 ein formschlüssiger Eingriff besteht.
-
Auf der Vorratsspule 3 ist Elektrodendraht 4 aufgewickelt, der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung einer Drahtführung 5 in einer hier nicht weiter dargestellten Lichtbogenschweißmaschine zugeführt werden soll.
-
Die Aufnahmewelle 2 ist im vorliegenden Fall mit dem Rotor eines Außenläufermotors 6 entweder verbunden oder von dem Rotor unmittelbar ausgebildet, sodass bei der hier dargestellten Ausführungsform der Motor 6 vorzugsweise komplett in die axiale Länge der Aufnahmewelle 2 integriert ist. Durch Bestromung des Motors 6 wird somit dessen Rotor und somit gleichzeitig die Aufnahmewelle 2 und hierdurch die Vorratsspule 3 in Rotation versetzt, wodurch der Draht 4 von der Vorratsspule 3 durch eine von der Vorratsspule 3 ausgeübte schiebende Kraft in Richtung zur Drahtführung 5 bzw. den danach folgenden Einlaufbereich eines nicht gezeigten Schlauchpaketes transportiert wird.
-
Dabei hebt sich der Elektrodendraht 4 an der hier durch einen Pfeil 7 markierten Position in tangentialer Richtung von der äußeren Drahtlage 4a des auf der Vorratsspule 3 aufgewickelten Elektrodendrahtes 4 ab.
-
In der 1 ist es weiterhin erkennbar, dass in gleichmäßiger Winkelteilung um die Aufnahmewelle 2 bzw. auch um die Vorratsspule 3 herum mehrere Andruckrollen 8 angeordnet sind, die in diesem vorliegenden Fall als passive, d. h. nicht angetriebene und somit frei drehende Rollen ausgebildet sind, und die jeweils eine axiale Länge haben, sodass die Andruckrolle 8 zwischen die Seitenwangen 3b der Vorratsspule 3 passen.
-
Insbesondere ist die Länge der Andruckrollen 8 so ausgewählt, dass der innere Abstand zwischen den Seitenwangen 3b zu mindestens 90 %, vorzugsweise komplett abgedeckt wird, insbesondere ohne dass die Andruckrollen 8 an den Seitenwangen innenseitig reiben.
-
In der 1 sind die Andruckrollen 8 in einer jeweiligen von der äußeren Drahtlage 4a abgehobenen Position gezeigt. Hierfür sind die jeweiligen Andruckrollen 8 auf einem Hebel 9 drehbar gelagert, der seinerseits um eine Achse 9a verschwenkt werden kann, die parallel zur Drehachse der Aufnahmewelle 2 bzw. des Antriebsmotors 6 liegt. Die Andruckrollen 8 können somit auf einer Teilkreisbahn von ihrer abgehobenen Position in eine die äußere Drahtlage 4a kontaktierende Position überführt werden.
-
Insbesondere eine der Andruckrollen 8 ist dabei so in der kontaktierenden Position angeordnet, dass diese im Bereich des Ortes der Abhebung gemäß Pfeil 7 in radialer Richtung von außen eine drückende Kraft auf die gesamte Drahtlage 4a und somit auch auf den sich tangential abhebenden Draht 4 ausübt, sodass ein radiales Abheben des Drahtes 4 von der Vorratsspule 3 durch diese Andruckrolle 8 und insbesondere auch durch die weiteren Andruckrollen 8 an deren jeweiligen Andruckstellen verhindert ist.
-
So wird also sichergestellt, dass durch die in Rotation versetzte Vorratsspule eine Kraft in den Draht 4 eingeleitet wird, die ausschließlich zu einem tangentialen Vortrieb des Drahtes 4 ausgehend von der Abhebestelle 7 in Richtung zur Drahtführung 5 bzw. einem Schlauchpaket, nicht jedoch eine radial abhebende Kraft erzeugt werden kann.
-
Die 2 zeigt mit Bezug auf die 1 die schematische Darstellung der Ausbildung einer Hebelmechanik oder Hebelkinematik, mit welcher die Andruckrollen 8 zwischen einer kontaktierenden Position, die in der 2 linksseitig dargestellt ist und einer abgehobenen Position, die in der 2 rechtsseitig dargestellt ist, überführt werden können.
-
Hier ist es erkennbar, dass ein jeweiliger Hebel 9 als zweiarmiger Knickhebel ausgebildet ist, an dessen einem Ende die jeweilige Andruckrolle 8 drehbar gelagert ist und dessen anderes Ende an einer für alle Hebel 9 gemeinsamen Drehschreibe 10 drehbar bzw. verschwenkbar gelagert ist. Am Ort der Abknickung des Hebels 9 ist eine Feder für jeden Hebel 9 mit ihrem einen Ende befestigt, wobei alle Federn mit ihrem anderen Ende an einem gemeinsamen Gegenlager 11 befestigt sind, welches in der Position mit der Mitten- bzw. Drehachse der Drehscheibe 10 übereinstimmt.
-
Am Ort der Abknickung des Hebels 9 kann der Hebel 9 mit einem Vorsprung 9a in einem Langloch 12 einliegen, wodurch für alle Hebel 9 eine Kulissenführung realisiert ist, sodass bei einer Drehung der Drehscheibe 10 z. B. mittels einer hier nicht dargestellten Handhabe oder auch durch manuelles Betätigen eines der Hebel 9 alle Hebel 9 dieselbe relative Position zur Vorratsspule 3 einnehmen.
-
Hierbei zeigt sich links in der 2, dass durch die Federn eine Kraft über die Andruckrollen 8 auf die äußere Drahtlage 4a der Vorratsspule 3 ausgeübt wird, wobei die 2 rechts zeigt, dass die Hebel 9 in eine selbstgehemmte Position überführt sind, in welcher eine jeweilige Feder den Hebel 9 durch Anschlag am Ende des Langloches selbstgehemmt stabil hält. In dieser Position, in welcher der radiale Abstand zwischen einer jeweiligen Andruckrolle und der Aufnahmewelle größer ist als der maximale Radius der Vorratsspule 3 kann die Vorratsspule 3 auf die Aufnahmewelle 2 aufgeschoben oder von dieser abgenommen werden, wonach sodann die Andruckrollen 8 in die kontaktierende linksseitig dargestellte Position überführt werden.
-
Die 3 zeigt eine Ausführung, die im Wesentlichen mit der Ausführung gemäß 1 übereinstimmt, wobei jedoch in dieser Darstellung der antreibende Motor 6 nicht in der Aufnahmewelle 2 für die Vorratsspule 3 angeordnet ist, sondern axial versetzt zu dieser, jedoch koaxial mit seiner Antriebswelle zur Aufnahmewelle 2 positioniert ist. Ansonsten ist die Ausführung im Wesentlichen zu derjenigen der 1 gleichwirkend, nämlich in dem Sinne, dass durch den antreibenden Motor 6 direkt die Vorratsspule 3 über deren Aufnahmewelle 2 in Rotation versetzt wird.
-
In gleicher Weise wie bei der 1 sind hier die Andruckrollen 8 als passive andrückende Elemente ausgebildet, die ein radiales Abheben des Drahtes 4 aus der äußeren Drahtlage 4a verhindern.
-
Die 4 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei welcher die Vorratsspule 3 mit dem darauf aufgewickelten Draht 4 frei drehend mittels einer Lagerung 13 die zwischen der Aufnahmebohrung 3a der Vorratsspule 3 und der Aufnahmewelle 2 ausgebildet ist, gelagert ist.
-
Auch in der 4 ist genauso wie in der 1 eine Ausbildung vorgesehen, bei der mehrere, hier drei Andruckrollen in einer von der äußeren Drahtlage 4a abgehobenen Position gezeigt sind. Die kinematische Führung der Andruckrollen 8 kann dabei genauso wie bei der 1 bzw. 2 realisiert sein.
-
Hier sieht die Ausführung weiterhin vor, dass zumindest eine der Andruckrollen, hier die rechts unten dargestellte Andruckrolle 8a eine angetriebene Andruckrolle ist, die durch einen Antriebsmotor 6 in der Aufnahmewelle 2 angetrieben ist, der beispielsweise als Außenläufer ausgebildet ist. Zwar wird hierdurch der innere Teil der Aufnahmewelle 2 in Rotation versetzt, dieser ist jedoch von einem äußeren Teil der Aufnahmewelle 2 über das Lager 3a in der Drehung entkoppelt. Dieser äußere Teil kann z.B. durch die äußere Lagerschale des Lagers 3a gebildet sein.
-
Der Motor 6 in der Aufnahmewelle ist mit der angetriebenen Andruckrolle 8a kraftschlüssig gekoppelt, so dass sich dessen Drehung auf die Andruckrolle 8a überträgt. Dafür kann ein Riemen oder ein Getriebe vorgesehen sein.
-
Es wird so die antreibende Kraft durch die Rotation der Andruckrolle 8a über die äußere Drahtlage 4a des Elektrodendrahtes 4 auf der Vorratsspule 3 auf die Vorratsspule 3 übertragen, sodass diese hierdurch in Rotation versetzt wird und den Elektrodendraht 4, der sich tangential von der äußeren Lage abhebt, in Richtung zur Drahtführung 5 schiebt, so wie es auch schon zur 1 gezeigt ist.
-
Hierfür sind lediglich die Andruckrollen 8 in die kontaktierende Position zu überführen, beispielsweise gemäß 2 in der linken Darstellung.
-
Die 5 zeigt eine weitere alternative Ausbildung, bei welcher die Vorratsspule 3 auf einer Aufnahmewelle 2 frei drehbar gelagert ist. Hier erstreckt sich die Aufnahmewelle 2 zwischen zwei Andruckarmen 14 welche demnach auch die Vorratsspule 3 seitlich umschließen. Es ist hier eine Antriebsrolle 8a vorgesehen, die an einem Andruckarm 9 befestigt und mittels eines Motors 6 angetrieben ist, der beispielsweise koaxial zur Drehachse 8b der Antriebsrolle 8a hinsichtlich seiner Abtriebswelle angeordnet ist oder bei dem die Abriebswelle über ein Winkelgetriebe mit der Welle 8b der Antriebsrolle 8a verbunden ist.
-
Der Andruckarm 14 der Vorratsspule 3 und der Hebel 9 der Antriebsrolle 8 sind beide an einer gemeinsamen Halterung 1 verschwenkbar gelagert, sodass die Antriebsrolle 8 mittels einer vordefinierten radial wirkenden Kraft auf die äußere Drahtlage 4a der Vorratsspule 3 aufgedrückt werden kann. Die andrückende Kraft kann hierbei vorzugsweise mittels eines Einstellknopfes 16 variabel eingestellt werden, wobei mittels des Knopfes 16 der Abstand zwischen den Hebeln 9 und 14 verändert werden kann.
-
Am hier durch den Pfeil markierten Ort 7 drückt die Antriebsrolle 8 in radialer Richtung auf den sich tangential von der äußeren Drahtlage 4a abhebenden Draht 4, sodass dessen radiales Abheben an dieser Stelle wirksam verhindert ist. Durch die mit der Antriebsrolle 8 in Rotation versetzte Vorratsspule 3 wird somit auch bei dieser Ausführungsform der Elektrodendraht 4 schiebend in Richtung der Drahtführung 5 und somit zum Schlauchpaket der Schweißmaschine, insbesondere Lichtbogenschweißmaschine befördert.
-
Die 6 zeigt eine Weiterbildung gegenüber der 5, bei der lediglich bei ansonsten gleicher Ausführung zwei in Umfangsrichtung beabstandete Antriebsrollen 8a vorgesehen sind, die beide synchron durch denselben Motor 6 in Rotation versetzt werden, dadurch dass die Abtriebswelle des Motors kraftschlüssig, insbesondere drehfest mit beiden Wellen 8b der Antriebsrollen 8a verbunden ist. Es ergibt sich hierdurch eine synchrone Drehung der beiden Antriebsrollen.
-
Bei der 6 drückt hierbei die linke Antriebsrolle an der tangentialen Abhebeposition 7 auf den Draht 4, um dessen radiales Abheben vom Spulenwickel zu verhindern.
-
Alle Ausführungsformen haben gemeinsam, dass der Draht 4 durch eine von der Vorratsspule 3 ausgeübte schiebende Kraft von dieser in Richtung zur Drahtführung 5 bzw. in Richtung zum Schlauchpaket befördert wird, sodass die im Stand der Technik bekannten, den Draht von der Vorratsspule 3 abziehende Förderräder vollständig entfallen können und somit auch keine wesentlichen radialen, den Draht quetschenden Kräfte auf diesen zum Zweck der Förderung ausgeübt werden müssen.
-
Zwar üben auch die Andruckrollen 8 oder angetriebenen Andruckrollen 8a der Erfindung eine Kraft auf den Draht 4 in radialer Richtung aus, jedoch verteilt sich deren Andruckkraft jeweils über die gesamte axiale Länge der Vorratsspule 3 auf die gesamte äußere Drahtlage 4a des aufgewickelten Elektrodendrahtes 4 und somit auf alle in axialer Richtung nebeneinander liegende Drahtabschnitte, die gleichzeitig von der Andruckrolle 8/8a kontaktiert werden.
