DE2125441B2 - Draht-Vorschubgetriebe, insbesondere für Lichtbogenschweißmaschinen - Google Patents

Description

Hebelarme gehaltert ist.

Zweckmäßig werden zwei in der Drahtachse hintereinander angeordnete Rollensätze verwendet, wobei es verschiedene Ausführungsformen für die Ausbildung ιλ;γ Hebelarme gibt. Der axiale Abstand ist dabei so bemessen, daß die Laufspuren der Rollen beider Sätze auf dem Draht zusammenfallen. Diese Ausführungsform mit mehreren axial hintereinander angeordneten Rollensätzen hat den Vorteil, daß dL· Andruckkräfte entlang dem Draht verteilt werden, was insbesondere für Drähte mit geringer Zugfestigkeit, z. B. Aluminium, zweckmäßig ist.

Die Erfindung kann bei vielen technischen Problemen Anwendung finden, wenn ein Draht über eine bestimmte Strecke bewegt werden muß, ζ. Β. bei einer Hand-Schweißpistole, !st der Abstand von der Haspel, von der der Draht abgewickelt wird, bis zur Bearbeitungsstelle sehr lang, so ist es zweckmäßig, mehrere Getriebe nach der Erfindung zwischenzuschalten.

In bestimmten Fällen, insbesondere dann, wenn die Anordnung so getroffen ist, daß der Draht relativ zu den Rolfen nicht schlüpft, ist es zweckmäßig, daß die Rollenandrückkraft so gewählt ist, daß eine definierte Deformation der Drahtoberfiäche eintritt, so daß die dem Draht erteilte Antriebskraft größer ist als diejenige, bei der nur Reibkräfte vorhanden sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 eine allgemeine schematische Ansicht einer Schweißpistole mit der Drahtzuführung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine geschnittene Ansicht der Drahtzuführung gemäß Erfindung, innerhalb einer Punktschweißpistole,

F i g. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 der F i g. 2,

Fig.4 die Ansicht eines Gasdiffusors, der bei der Ausführungsform der F i g. 3 verwendet wird.
F i g. 5 das Abscnlußstück der Pistole nach F i g. 2 mit Anschlüssen für Inertgas. Schweißstrom und den Moiorstrom,

F i g. 6 eine vergrößerte Ansicht des erfindungsgemäßen Schrägrollenantriebs, der zwei Paare wechselseitig gegenüberliegender Rollen aufweist,

F i g. 7 eine Ansicht entlang der Linie 7-7 der F i g. 6, F i g. 8 eine Ansicht entlang der Linie 8-8 der F i g. 6,

F i g. 9 eine Ansicht einer Ausführungsform mit einer alternativen Anordnung vorspannender Federn,

F i g. 10 eine Ansicht des Grundkörpers des Schrägrollenantriebs,

F i g. 11 eine Ansicht der Rollenlagerung,

Fi g. 12 eine perspektivische Ansicht der Rollenhalterung und des Gegengewichts,

F i g. 13 eine andere Ansicht der Rollenhalterung,

F i g. 14 eine schematische Ansicht von vier Rollen,

Fig. 15a bis 15c verschiedene Querschnittsformen von Rollen,

Fig. 16 die perspektivische Ansicht einer Rollenlagerung und des Gegengewichts, wenn die Rolle gegenüber Fig. 12 in der entgegengesetzten Richtung geneigt ist,

F i g. 17 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Torsionsstab zur Befestigung der Rollenlagerung verwendet wird,

Fig. 18 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 17,

Fie. 19 eine Ouerschnittsansicht entlang der Linie 19-19 der F ig. 18,

F i g. 20 eine andere Ausführungsform der Rollenhalterung mittels eines Torsionsstabej,

Fig.21 eine Querschnittsansicht längs der Linie 21-21 in F ig. 20,

F i g. 22 die Ansicht von vier Paaren wechselseitig gegenüberliegender geneigter Rollen, die in einem einzigen Rollenkäfig befestigt sind,

F i g. 23 eine Ausführungsform, bei der ein einziger

ίο Motor zwei Vorschubgetriebe mit entgegengesetzt geneigten Rollen in entgegengesetzten Richtungen dreht, F i g, 24 eine Punktschweißpistole, bei der die Vorschubgetriebe kontinuierlich laufen und die Drahtbewegung von Drahtbremseinrichtungen gesteuert wird, F i g. 25 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei zwei Sätze von Vorschubgetrieben verwendet werden und jeder Satz drei um 120° versetzte Rollen aufweist, F i g. 26 einen Schnitt durch die Rollenebene der F ig. 25,

F i g. 27 einen Schnitt entlang der Linie 27-27 in F i g. 26 und

F i g. 28 einen Schnitt entlang der Linie 28-28 in F i g. 27.

Die Drahtvorschubeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann gemäß F i g. 1 direkt in der Schweißpistole 10 bzw. in zusätzlich vorgesehenen, die Vorschubbewegung unterstützenden, gegebenenfalls mit Schlupf kontinuierlich durchlaufenden Drahtvor-Schubanordnungen 12 enthalten sein, die zwischen der Schweißpistole 10 und einer Haspel 14 für Elektrodendraht angeordnet sind. Der Elektrodendraht 15 wird durch ein Kabel 17 hindurchbewegt, das auch das Schutzgas und den elektrischen Strom zur Schweißpistole 10 führen kann. Der Draht und das Gas werden durch eine Düse 18 auf ein Werkstück 20 gerichtet.

Die Bedienungsperson steuert den Gasstrom und den Elektrodendraht durch einen von Hand betätigten Schalter 22. Dieser Schalter steht durch in dem Kabel 17 laufende Drähte in Verbindung mit einem entfernt angeordneten Steuerkasten 25, der das Einstellen des Gasstroms von einer Gasquelle 26 bzw. das Aufschalten des elektrischen Stroms besorgt.
In F i g. 2 ist eine Punktschweißpistole 30 dargestellt, die mit de^r erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung ausgerüstet ist. Sie weist eine Düse 31 auf, die in üblicher Weise zur Aufnahme und Führung des Schutzgases ausgebildet ist. Diese Art von Pistole kann beispielsweise beim Punkt- oder Nahtschweißen angewendet werden. Der Elektrodendraht 15 wird zu dem Werkstück durch ein elektrisch leitendes Führungsrohr 32 geführt, welches zentral in der Düse 31 angeordnet ist; dieses Rohr ist so ausgebildet, daß kein elektrischer Strom durch den Elektrodendraht 15 fließt, bis er aus der Drahtführung 32 austritt.

Die Drahtvorschubeinrichtung der vorliegenden Erfindung weist zwei Schrägrollen-Antriebe 35 und 36 auf, die gleichzeitig von einem Elektromotor 37 gedreht werden. Es können auch hydraulische oder pneumatische Motoren verwendet werden. In der dargestellten Ausführungsform sind die Schrägrollenantriebe 35 und 36 sowie der Motor 37 mit sich axial erstreckenden Öffnungen versehen, durch welche der Elektrodendi aht zur und durch die Drahtführung 32 bewegt wird.

<<> Ein Ende jedes Schrägrollenantriebs 35 und 36 ist an der Welle 38 des Motors 37 angebracht. Das andere Ende wird in Lagern 41 gehaltert, die von Halterungsscheiben 43 getragen werden. Wie in F i g. 3 gezeigt ist,

weist jede Scheibe 43 mehrere Löcher 44 auf, die das Lager 41 umgeben. Diese Löcher geben einen Durchgang für das zur Düse strömende Schutzgas vor. Ein Teil des Schutzgases kann durch das Innere des Führungsrohrs 32, in dem sich der Elektrodendraht befindet, strömen. Der Motor 37 wird innerhalb der Pistole 30 in einem geschlitzten zylindrischen inneren Gehäuse 45 gehaltert, das in zwei Abschnitte zwecks Erleichterung des Zusammenbaus der Pistole geteilt ist. Die Scheiben 43 sind von einem federnden Material 4ö, z. B. Kautschuk, umgeben und ebenfalls durch das innere Gehäuse 45 in der Pistole gehaltert. Wie in F i g. 2 gezeigt ist, ist das innere Gehäuse 45 mit einer Mehrzahl von axialen Schlitzen 47 versehen, deren Länge sich über die Länge des Motors 37 erstreckt, um einen Durchgang für das Schutzgas um den Motor herum vorzugeben. Die ganze Pistole ist mit einem isolierenden zylindrischen Schutzrohr 50 umgeben.

Die Pistole 30 weist ein elektrisch leitendes, am Schutzrohr 50 angeordnetes oder mit ihm einstückiges Verbindungsstück 55 auf, das zur Aufnahme von Schutzgas, von Elektrodendraht, Steuerdrähten und von elektrischem Strom vom Kabel 17 dient. Es ist mit einer zentralen öffnung 56, durch die der Elektrodendraht in das Innere der Pistole hindurchgehen kann, sowie mit einer Mehrzahl von kleineren öffnungen 57, 58 und 59 versehen. Ein Gewindeabschnitt 60 auf dem Verbindungsstück 55 nimmt das mit Gewinde versehene Verbindungsstück 61 des Kabels 17 auf.

Ein Gasdiffusorelement 63 ist zwischen der Halterungsscheibe 43 und dem Verbindungsstück 55 angeordnet und mit mehreren öffnungen 64 und 65 versehen. Die Öffnungen 65 sind in Flucht mit den öffnungen 59 und haltern elektrisch leitende Stifte 66, vorzugsweise vier, die sich durch das Verbindungsstück 55 hindurch bis außerhalb des Pistolengehäuses erstrekken. Sie dienen für die gesteuerte Stromzuführung zum Motor 37. Diese Stifte können auch in Verbindung mit Steuerschaltern, z. B. dem Schalter 22 in F i g. 1, stehen. Sie sind von dem metallischen Verbindungsstück 55 dadurch isoliert, daß die öffnung 59 mit Epoxyharz gefüllt ist.

Die öffnungen 64 stehen in Verbindung mit einer in dem Diffusorelement 63 gebildeten Ausnehmung; Schutzgas, das durch die öffnung 58 in die Ausnehmung 68 strömt, geht dann durch die öffnung 64 in das Diffusorelement 63 und durch die Löcher 44 der Scheibe 43 zum Inneren des Motorgehäuses. Dieses Schutzgas strömt um den Schrägrollenantrieb 36, durch den den Motor umgehenden Schlitz 47, um den Schrägrollenantrieb 35 und durch die entsprechenden öffnungen 44 in der Scheibe 43 am linken Ende der Anordnung und in die Düse 31, wo es dann zu der Schweißstelle gerichtet wird.

Die Strömung des Gases um den Motor 37 bewirkt eine Kühlung desselben und gestattet somit eine kontinuierliche Tätigkeit des Motors, auch bei schwerer Last, ohne Überschreiten der Temperaturgrenzen. Das Gas strömt auch um beide Schrägrollenantriebe 35 und 36 und beseitigt dabei jeglichen etwa entstehenden Drahtabrieb.

Der Schrägrollenantrieb 35 ist im Detail in den F i g. 6 bis 13 gezeigt. Er weist einen Dorn oder Körper 75 mit einem zylindrischen rechten Ende 76, einem zylindrischen linken Ende 77 und einem im allgemeinen zentral angeordneten Flansch 80, der mit mehreren mit Gewinde versehenen Löchern 81 versehen ist, auf. Wie in Fig. 10 gezeigt ist. wird das linke Ende 77 vom Lager 41 aufgenommen. Der Körper 75 kann aus jedem Metall oder auch aus synthetischem Material, wie z. B. laminierter Faser, bestehen. Wie am besten aus F i g. 10 zu erkennen ist, erstreckt sich eine öffnung 82 vollstän- '■ dig durch den Körper 75, die koaxial zur Drehachse des Schrägrollenantriebs 85 ist. Sie ist so ausreichend im Durchmesser bemessen, um den Draht 15 mit dem größten Durchmesser störungsfrei durchlaufen zu lassen.

ίο Die Öffnung 82 weist am rechten Ende eine Ausdrehung 83 auf (F i g. 10), die die Antriebswelle 38 des Motors 37 aufnimmt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verhindert eine Keilverzahnurig einen Schlupf zwischen der Antriebswelle 38 und dem Körper 75. AI-

• 5 ternativ könnte die Antriebswelle 38 durch Kopfschrauben am Körper 75 befestigt sein.

Die Antriebswelle 38 ist ebenfalls mit einer axial fluchtenden öffnung 84 für den Durchtritt des Elektrodendrahts 15 versehen.

Ein Paar bogenförmig geformter Arme 90, die jeweils einen zweiarmigen Hebel bilden, sind drehbar an jeder Seite des Flansches 80 durch Schrauben 91 in öffnungen 81 angebracht. Vorzugsweise sind die Schrauben 91 mit Schultern versehen, die es gestatten, daß sie

*5 fest am Flansch 80 angebracht werden können, während gleichzeitig die Arme 90 frei um die Schraube schwenken können. Wie in Fi g. 12 gezeigt ist, ist zu diesem Zweck jeder Arm 90 mit einer Bohrung 92 versehen, die etwas größer als der Durchmesser der Schraube 91 ist.

Die die Vorschubbewegung des Drahtes bewirkende Rolle 95 des Schrägrollenantriebs ist drehbar an dem sich nach innen erstreckenden Teil 96 jedes Arms 90 mittels Schrauben 97 in öffnungen 98 angebracht. Diese Schrauben weisen auch eine Schulter auf, damit sie fest an den Armen 90 angebracht werden können, die Rollen 95 sich jedoch frei drehen können. Selbstverständlich können auch Nieten zur Halterung der Rollen 95 verwendet werden.

Das Teil % jedes Arms 90 weist eine geneigte flache Fläche 99 auf. die senkrecht zur Achse der öffnung 98 liegt, um die freie Drehung der Rolle 95 zu gestatten.

Die öffnung 98 ist die Drehachse der Rollen 95 und hat radial einen bestimmten Abstand vom Draht 15. Sie ist unter einem spitzen Winkel A relativ zur Drehachse des Körpers 75, wie in den F i g. 6 und 11 gezeigt ist, geneigt. Der Winkel A kann von 0° bis 90° variieren, in den bevorzugten Ausführungsformen jedoch liegt der Winkel normalerweise zwischen 5° und 45°. Durch dieso se schräg angeordneten Rollen wird in bekannter Weise bei der Drehung des Körpers 75 die Vorschubbewegung des Elektrodendrahts erzeugt.

Bei der erfindungsgemäßen, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen werden Rollen von 9,5 mm (3,8 Zoll) Durchmesser verwendet, um den Draht zu bewegen, der in seinem Maß von 0.76 mm (0,03 Zoll) bis 2,05 mm (0,08 Zoll) variieren kann. Diese Rollen sind unter einem Winkel von 20° (bei der Bewegung von Stahldraht) geneigt. Dies führt zu einer Vor· Schubbewegung von 1 mm pro Umdrehung (0,039 Zoll' für einen O,9mm-Draht (0,035 Zoll-Draht). Deshalb wird der Draht bei einer Motorgeschwindigkeit vor 10 000 U/min durch den Schrägrollenantrieb mit lOrr (390 Zoll) pro Minute bewegt. Für Aluminiumdraht sine ^(l> die Rollen unter einem Winkel von 30° mit einem ent sprechenden Anstieg der Vorschubgeschwindigkeit de: Drahts geneigt. Der Winkel wird ganz allgemein ge maß dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältni

wischen der Winkelgeschwindigkeit des Körpers 75 jnd der Vorschubgeschwindigkeit des Drahts 15 ausgewählt. Die beiden Rollen 95 auf jeder Seite des Flansches 80 liegen auf entgegengesetzten Seiten des Drahts 15 an, um jede unnötige Biegung des Drahts zu ;> vermeiden.

In den F i g. 6 bis 13 ist ein Rollenpaar auf jeder Seite des Flansches 80 angeordnet. Es können auch mehr als zwei Rollen vorgesehen werden, z. B. vier, wie in F i g. U gezeigt ist. Die vier Rollen sind gleichmäßig n₃ um den Draht 15 beabstandet. Die Rollen 95 sind wechselweise und diametral gegenüberliegend angeordnet, z. B. so, daß die Stellen ihrer Berührung zum Draht 15 rechtwinklig sind. Die Rollen 95' sind auch wechselseitig gegenüberliegend angeordnet, und axial von den Rollen 95 beabstandet; ihre Berührungspunkte mit dem Draht liegen unter 90° zu den Berührungspunkten der Rollen 95. Der axiale Abstand zwischen den Rollen 95 und 95' ist vorzugsweise derart, daß beide die gleiche Berührungskurve auf dem Draht haben. Wenn dies nicht möglich ist, werden die von den Rollenpaaren beschriebenen Berührungskurven so ausreichend getrennt, daß die Oberfläche des Drahts nicht unangemessen bearbeitet wird. Dies ist besonders wichtig, wenn Aluminiumdraht verwendet wird.

Jeder die Rolle tragende Arm 90 weist ein einstückig ausgebildetes bogenförmig geformtes Gewicht 105 auf, das an der gegenüberliegenden Seite der Schwenkschraube 91 für die Rollen 95 angeordnet ist. Wenn sich der Körper 75 dreht, tendieren die Gewichte 105 dazu, sich infolge der Zentrifugalkraft nach außen zu bewegen; die Masse dieser Gewichte und der Arme selbst ist so ausgewählt, daß sie zumindest der auf jede Rolle 95 und auf jenes Teil 105 des Arms wirkenden Kraft entgegenwirken.

In einer Ausführungsform dieser Erfindung ist die Zentrifugalkraft im wesentlichen ausgeglichen, und deshalb ist dann die durch die Rolle auf den Draht aufgebrachte Kraft von der Geschwindigkeit der Drehung des Körpers 75 unabhängig und allein von einer äußeren Vorspanneinrichtung abhängig. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung bewirken die Gewichte 105 eine zusätzliche, durch die Rollen gegen den Draht aufgebrachte Kraft, so daß diese Kraft mit dem Ansteigen der Drehgeschwindigkeit des Körpers 75 zunimmt. Bei dieser Ausführungsform bestimmen die Masse der Arme 90, der Rollen 95 und der Gewichte 105 sowie die Drehgeschwindigkeit des Körpers 75 mit etwaigen äußeren Vorspanneinrichtungen die tatsächlich von jeder Rolle gegen den Draht ausgeübte Kraft.

Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb sind daher auch Vorspanneinrichtungen zum Andrücken der Rollen 93 gegen den Draht 14 vorgesehen. In jener Ausführungsform der Erfindung, in der die auf die Rollen wirkenden Zentrifugalkräfte im wesentlichen ausgeglichen sind, gibt, wie bereits erwähnt, diese Vorspanneinrichtung im wesentlichen allein die ganze Vorspannkraft vor. In der anderen Ausführungsform der Erfindung, in der die auf die Gewichte 105 wirkende Zentrifugalkraft einen wesentlichen Teil der Vorspannung liefert, stellt die Vorspanneinrichtung sicher, daß eine geeignete Kraft auf die Rollen aufgebracht wird, um sie, insbesondere bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten des Körpers 75, gegen den Draht zu drücken.

Bei der in F i g. 7 gezeigten Ausiührungsform weist die Vorspanneinrichtung kleine Federn 110 auf, die die Gewichte 105 nach außen drücken. Diese Federn versuchen auch, die entsprechende Rolle auf der gegenüberliegenden Seite des Drahts an den Draht zu drükken. Die Federn 110 sind in im Gewicht 105 ausgebildeten Ausnehmungen 111 und in der im Teil % ausgebildeten Ausnehmungen 112 aufgenommen. Es wäre auch denkbar, die Federn zwischen den Gewichten 105 und dem Körper 75 mit im wesentlichen demselben Ergebnis anzuordnen. Eine andere Ausführungsform der Vorspanneinrichtung ist in F i g. 9 gezeigt. Sie weist zwischen den Armen 90 und dem Körper 75 wirkende Federn 113 auf. Diese werden vermittels Schrauben 114 fixiert, die gleichzeitig auch zur Einstellung der Vorspannkraft der Federn verwendet werden.

Jeder Arm 90 ist ferner mit einem Schlitz 115 versehen, der jeweils der Rolle des anderen, auf derselben Seite des Flansches 80 angeordneten Arms gegenüberliegt. Dieser Schlitz dient zur Abfuhr etwaigen Drahtabtriebs. Die Strömung des Schutzgases unterstützt ebenfalls das Entfernen dieses Abriebs.

Der in Fig. 10 gezeigte Körper 75 ist mit einem Schlitz 120 versehen, der eine ausreichende Breite, entsprechend der Rollenbreite, und eine derartige Tiefe hat, daß die axiale zentrische öffnung 82 freigelegt ist. Der Schlitz 120 wird vorzugsweise durch Fräsen hergestellt; es ist dabei ein Schlitz 121 vorgesehen, um die Fräserwelle aufzunehmen; sie dient gleichzeitig dazu, die Schraube 97 aufzunehmen, die die Rolle 95 fixiert. Die Tiefe, mit der der Schlitz 120 geschnitten ist, hängt zum Teil von dem Drahtdurchmesser ab, und es ist dafür Sorge zu tragen, daß es auch bei kleinstem Durchmesser keine störende Wechselwirkung zwischen der Rolle 95 und dem Körper 75 gibt.

F i g. 15 zeigt Querschnitte von Rollen, die bei dieser Erfindung zweckmäßig benutzt werden können. Fig. 15a zeigt die bevorzugte Rollenart, bei der der Draht 15 leicht in den Antrieb !gebracht und durch ihn hindurchgeführt werden kann. Die in F i g. 15b gezeigte Rolle hat einen schmalen Berührungsbereich und kann dann verwendet werden, wenn hohe Kräfte pro Flächeneinheit gegenüber dem Draht notwendig sind. Die Rolle nach Fig. 15c gibt zwei Berührungsstellen vor. Eine Wolframkarbid-Rollenoberfläche ist wegen ihrer Abriebfestigkeit zweckmäßig.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fi g. 17 bis 19 gezeigt, wo die Einrichtung zum Vorspannen der Rollen gegen den Draht 15 einen sich durch die öffnung 141 im Flansch 80 erstreckenden Torsionsstab 140 aufweist. In den Fig. 17 und 18 ist dabei nur ein Arm auf einer Seite des Flansches 80 zwecks klarerer Darstellung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform trägt der Torsionsstab 140 schwenkbar die auf jeder Seite des Flansches 80 angebrachten Arme 90 und ist fest an jedem Arm angebracht, aber nicht am Flansch 80. Der Torsionsstab ist zu diesem Zweck mit Riefen oder Keilnuten auf jedem Ende versehen, die in die öffnungen 92 der Arme 90 gepreßt werden. Der Torsionsstab 140 ist dort von einem Zylinder 142 umgeben, wo der Torsionsstab in der Öffnung 141 durch der Flansch 80 geht; der Torsionsstab mit den zwei Rollen halterungsarmen 90 wird dabei von einem den Flansd ganz umgebenden Ring 145 in der öffnung 141 gehal ten.

Wenn der Draht 15 durch die zentrale öffnung 82 ii dem Körper 75 bewegt wird, werden die auf gegen überliegenden Seiten des Flansches befindlichen, voi den am Torsionsstab 140 befestigten Armen gehalter ten Rollen 95 vom Draht nach außen gedrückt um werden deshalb den Torsionsstab verdrehen. Selbstver nändlich ist die Drehung des Torsionsstabs dabei klei

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[ier gehalten als die Streckgrenze des Materials, aus dem der Torsionsstab hergestellt ist. In typischer Weise reicht eine 5°-Verdrehung aus, um eine ausreichende Vorspannung auf die Rollen zu geben, die die Bewegung des Drahtes 15 bei niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten des Körpers 75 unterstützt.

Eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung, bei der ein Torsionsstab als Schwenkhalterung für den Arm 90 benutzt wird, ist in F i g. 20 und 21 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Flansch 80 mit einer den Torsionsstab 150 aufnehmenden Öffnung 147 versehen. Der Torsionsstab hat einen Abschnitt 151 mit großem Durchmesser nahe seinem Kopf, der mit einer Keilnut versehen ist zwecks Fixierung in der Öffnung 147. Ein kleinerer Abschnitt 152 des Stabs kann sich frei in der Öffnung 147 bewegen. Ein weiterer, im Durchmesser reduzierter Abschnitt 155 mit Keilnuten wird in eine kleinere Öffnung 156 des Arms 90 zwecks Fixierung hineingepreßt. Somit wird ein Ende des Torsionsstabs 150 am Flansch 80 und sein anderes Ende am Arm 90 fest angebracht.

Wie oben erwähnt, muß die Kraft pro Flächeneinheit auf den Draht abgestimmt werden, um eine Beschädigung des Drahts bei seiner Bewegung durch den Schrägrollenantrieb zu verhindern. Bei einigen Drähten niedrigerer Zugfestigkeit, z. 8. Aluminium, ist es erwünscht, die auf den Draht zur Vorschuberzeugung wirkenden Kräfte zu verteilen. Dies kann auf verschiedene Weisen geschehen, z. B. durch Vorsehen mehrerer Schrägrollenantriebe 35, wie oben beschrieben, oder durch Vorsehen eines einzigen Antriebs mit mehreren daran befestigten Rollen.

Bei Drähten höherer Zugfestigkeit kann eine größere Kraft pro Flächeneinheit auf den Draht ausgeübt werden, ohne daß eine wesentliche Beschädigung eintritt. Man hat gefunden, daß es in den meisten Fällen erwünscht ist, die Oberfläche des Drahts an der Angriffsstelle der Rollen elastisch oder plastisch zu deformieren, da dies die Drahtbewegungs- oder Antriebskraft verbessert, und zwar gegenüber der Kraft, die man erwarten kann, wenn nur Reibkräfte allein vorhanden wären. In der Praxis tritt eine plastische Deformation der Drahtoberfläche auch tatsächlich auf, da die auf die Rollen wirkenden Vorspannkräfte nicht bis zu dem Grade ausgesteuert werden können, der für das Verhindern der Deformation notwendig ist.

Wenn man beispielsweise einen 1,59 mm (V16Z0II) dicken Stahl-Elektrodendraht verwendet, von Schmiermittel reingewischt, und dabei einen Schrägrollen-Antrieb mit drei Rollen vorsieht, die mit dem Draht in einer Ebene in Eingriff treten, die im wesentlichen rechtwinklig zur Drahtbewegungsrichtung ist, wobei jede Rolle mit 5,4 kg (12 Pfund) Federkraft zum Draht hin vorgespannt ist: insgesamt also 16,3 kg (36 Pfund), die radial auf den Draht wirken, hat man gemessen, daß die Vorschubkraft auf den Draht etwa 1,5 kg (3,3 Pfund) ist, wenn man die Roiienform nach Fig. 15a verwendet, d. h. das Verhältnis der Vorschubkraft zur aufgewendeten Radialkraft ist 0,092. Wenn man die Rollenform nach F i g. 15b verwendet, wird die Vorschubkraft auf 9 kg (20 Pfund) vergrößert, d. h. es ergibt sich ein Verhältnis von 0,56. Wenn man in ähnlicher Weise einen 1,59 mm (Vi 6 Zoll) dicken Aluminiumdraht mit demselben Aufbau benutzt, erhält man mit Rollen nach Fig. 15a eine Vorschubkraft von 1,3 kg (3,0 Pfund) (Verhältnis gleich 0,08J) und eine Vorschubkraft von 6,5 kg (143 Pfund) (Verhältnis gleich 0,40). Man fand auch, daß die Vorüchubkraft im wesentlichen dieselbe war, gleichgültig, ob der Draht tatsächlich von dem Antrieb bewegt wurde oder der Antrieb nur statisch belastet wurde. Dies zeigt, daß die Rolle nach F i g. 15b tatsächlich eine plastische Deformation der Drahtoberfläehe bewirkt, um eine Art Gewinde im Draht zu bilden, wodurch die dem Draht mitgeteilte Vorschubkraft im wesentlichen größer ist als jene, die man durch Reibung allein erhält.

Man fand auch, daß dort, wo mehrere Rollen zur Bewegung des Drahts benutzt werden, es zweckmäßig ist, daß die Rollen so auf dem Draht beabstandet werden, daß sie eine minimale Druck-Spurenzahl auf dem Draht erzeugen, und zwar vorzugsweise, wie bereits erwähnt, so daß die Druckspuren der einzelnen Rollen zusam· menfallen. Dies verringert die Verformungsarbeit und damit die aufzubringende Kraft.

Für Drähte mit kleinem Durchmesser, z. B. 0,5 mm (0,02 Zoll), und kleiner und niedriger Zugfestigkeit, beispielsweise weiches Aluminium oder nicht wärmebehandeltes Magnesium, besteht vom Antrieb her die Tendenz, den Draht zu drehen. Um diese Drehtendenz zu eliminieren, kann die in F i g. 23 verwendete Antriebsanordnung benutzt werden. Hier werden zwei Schrägrollenantriebe 171, 172 über ein Getriebe 175 in entgegengesetzten Richtungen durch einen Motor 170 gedreht. Die Rollen des Antriebs 171 sind relativ zum Draht entgegengesetzt zur Neigung der Rollen des Antriebs 172 geneigt, so daß sich der Draht 15 in derselben Richtung von rechts nach links bewegen wird, wenngleich die Antriebe sich entgegengesetzt drehen.

F i g. 16 zeigt einen Arm 90, auf dem eine Rolle 95 befestigt ist, die in einer Richtung geneigt ist, die entgegengesetzt zur Neigung der PLolle verläuft, die auf dem in Fi g. 12 gezeigten Arm befestigt ist. Selbstverständlieh muß dann die Form und insbesondere die Ausrichtung der Schlitze 120 und 12Il in dem Körper entsprechend modifiziert werden, um eine Anpassung an diese Rollenausrichtung zu schaffen. Selbstverständlich muß auch der die Arme nach Fig. 16 tragende Körper 75 dann in entgegengesetzter Richtung zu dem die Arme nach Fig. 12 tragenden Körper gedreht werden, um den Draht in derselben Richtung zu bewegen.

Bei einer Punktschweißtmg, wo eine exakte Steuerung der Drahtbewegung erforderlich ist, ist es zweckmäßig, die Trägheitseffekte beim Anfahren und Anhalten des Schrägrollenantriebs bzw. des für das Drehen der Rollenkäfige verwendeten Motors zu eliminieren. Da keine wesentliche Beschädigung des Drahts auftritt, wenn er zum Stillstand kommt, selbst wenn die Schrägrollenantriebe sich weiter drehen, kann eine genaue Steuerung der Bewegung des Drahts durch eine Drahtfesthalteeinrichtung erhallen werden, z. B. durch eine Magnetbremse, bei kontinuierlichem Durchdrehen der Schrägrollenantriebe. Eine Ausführungsform der Erfindung, die dieses Prinzip verwendet, ist in Fig. 24 gezeigt. Hier wird der durch die Schrägrollenantriebe 35 und 36 laufende Draht 15 mittels einer zeitgesteuerter Magnetbremse 180 in seiner Bewegung gesteuert. Der Drehmotor 37 wird durch eine Konstantspannungsquelle 181 versorgt und dreht die Antriebe kontinuierlich. Eine ZeiteinsteUeinrichtung 185 gestattet die Be wegung des Drahts während vorbestimmter Zeitab schnitte, sei es automatisch oder unter Einwirkung eines getrennten Steuerschaltkreises 186. Beispielswei

se gibt die ZeiteinsteUeinrichtung 185 die Bewegunj des Drahts 0,4 Sekunden lang in 6-Sekunden-lnter vallen oder 0,4 Sekunden bei Auftreten eines Trigger Impulses der Steuerschaltung 186 frei. Eine genaue Be

wegung des Drahts ist daher durch Vorgabe genügend kleiner Abstandsinkremente möglich.

Die F i g. 25 bis 28 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung, die zwei Sätze von Antrieben aufweist, von denen jeder drei in einem einzigen Körper angebrachte geneigte Rollen aufweist. Es ist ein Körperteil 200 mit mehreren sich radial erstreckenden Öffnungen 202 bis 207 vorgesehen, das eine axiale Öffnung 210, durch die der Draht laufen kann und um welche der Körper gedreht wird, aufweist. Wie in F i g. 27 dargestellt ist, hat der rechte Abschnitt des Körperteils 200 eine vergrößerte Axialöffnung 211, die koaxial zur Öffnung 210 und im Durchmesser größer als diese ist, um die Welle eines Motors aufzunehmen. Eine Kopfschraube 212 befestigt die Motorwelle am Körperteil.

Die Öffnungen 202 bis 204 in einem Antriebssatz und die Öffnungen 205 bis 207 in dem anderen Antriebssatz liegen jeweils um 120° auseinander. Jede Öffnung nimmt ein rohrförmiges Glied 215 auf, das eine Rolle 216 mit der Achse 217 halten. Die Achse 217 jeder Rolle weisen relativ zur Antriebsachse 210 einen bestimmten Winkel auf.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 25 bis 28 treten die Rollen mit dem Draht an Stellen innerhalb einer zum Draht rechtwinkligen Ebene in Eingriff. Es ist auch denkbar, daß die Rollenhalterung so ausgebildet sein kann, daß die Rollen mit dem Draht an Stellen außerhalb dieser rechtwinkligen Ebene in Eingriff treten, wenn der Draht eine ausreichende Längsfestigkeit hat, um die von den Rollen ausgeübte Kraft ohne wesentliehe Biegung aufzunehmen. Dies kam- /. B. dann notwendig sein, wenn der Durchmesser der Rollen diesen nicht erlaubt, den Draht ohne gegenseitige Störung in einer rechtwinkligen Ebene zu berühren. Das obere Teil jedes rohrförmigen Gliedes 15 ist bei 220 zur Aufnähme eines Teils 221 geschützt, der eine radial sich erstreckende Öffnung 222 aufweist, die ein zylindrisches Glied 223 aufnimmt. Dieses Glied ist an dem Teil 221 mittels eines Stifts 224 befestigt.

Ein Arm 230 ist drehbar auf dem Körper befestigt, und zwar mittels eines Stifts 231, der sich durch die Öffnungen 232 in dem Körper und eine Öffnung 233 in dem Arm erstreckt. Der Arm weist einen gegabelten Abschnitt 235 auf, der in einen genuteten Teil 236 des zylindrischen Glieds 223 eingreift. Wenn sich somit der Arm 230 gegen den Uhrzeigersinn dreht, werden hierdurch die Rollen 216 in beiden Sätzen gegen den Draht gedrückt.

Der Arm 230 weist auch ein zylindrisches Gewicht 240 auf, das zum wesentlichen Ausgleich der auf die Rollen bei Drehung des Körpers 200 wirkenden Zentrifugalkraft wirkt. Wie bereits vorher erwähnt, kann dieses Gewicht auch so bemessen sein, daß es eine zusätzliche Vorspannkraft liefert und die Rollen in Eingriff mit dem Draht drückt, wenn die Drehgeschwindigkeit der Vorrichtung steigt.

Die Vorrichtung weist auch eine Vorspanneinrichtung in der Form einer Feder 245 auf, die zwischen dem Körper 200 und dem Zentrifugalgewicht 240 mit der Tendenz wirkt, den Arm 230 entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Die Größe der Vorspannkraft kann durch eine Senkschraube 246 eingestellt werden. Bei der Ausführungsform, bei der das Zentrifugalgewicht im wesentlichen die gesamte auf die Rollen wirkende Zentrifugalkraft ausgleicht, gibt die Feder 245 im wesentlichen die gesamte Vorspannkraft der Rollen gegen den Draht vor, wobei diese Kraft von der Drehgeschwindigkeit der Vorrichtung unabhängig ist.

In der F i g. 25 ist nur ein Arm 230 für ein Rollenpaar gezeigt. Aus den F i g. 26 bis 28 ist ersichtlich, daß drei Arme mit Vorspannfedern vorgesehen sind, wobei jeder Arm mit je einer Rolle in jedem der beiden Antriebssätze zusammenarbeitet. Es ist ebenfalls verständlich, daß dort, wo nur ein Drahtdurchmesser verwendet wird, zwei der drei Rollen je Satz so angebracht werden können, daß sie sich nicht radial bewegen, während sich die dritte Rolle, mit der Zentrifugalgewichts-Federanordnung versehen, wie oben beschrieben bewegt, um die notwendige Vorspannung der Rollen gegen den Draht vorzusehen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der ebenfalls nur eine Drahtgröße von dem Schrägrollenantrieb bewegt werden muß, können alle Rollen so angeordnet werden, daß sie sich nicht bezüglich des Drahts radial bewegen. Die den Draht aufnehmende Öffnung, die durch die mit dem Draht in Eingriff tretenden Teile der Rollen bestimmt ist, wird so eingestellt, daß sie kleiner als der Drahtdurchmesser ist, so daß dann, wenn der Draht in die Vorrichtung geführt wird, eine Deformation der Drahtoberfläche entsteht. In diesem Fall erteilt der Schrägrollenantrieb dem Draht eine Vorschubkraft, die größer als jene ist, wenn nur Reibkontakt besteht. In der Praxis ergibt sich wahrscheinlich eine nachgiebige Reibung an der Drahtoberfläche, da der Drahtdurchmesser gewöhnlich nicht in genauen Toleranzen gehalten ist. Der Draht kann leicht in diese Art von Vorrichtung durch Abschrägen de. Rollen, wie z. B. ir; F i g. 15a und 15b gezeigt ist, zugeführt werden.

Es wurde ein Schrägrollenantrieb beschrieben, dei Zentrifugalgewichte für den Ausgleich zumindest dei auf die Rollen wirkenden Zentrifugalkraft bei Drehung des Antriebs verwendet. Die Rollen werden in Reibeingriff mit dem Draht durch Federn, Torsionsstäbe odei zusätzliche Zentrifugalgewichte gedrückt. Die Vor Spannkraft auf die Rollen kann eingestellt werden, urr die Oberfläche des Drahts im Bereich des Eingriffs zi deformieren und eine Vorschubkraft vorzugeben, di< größer als jene Kraft ist, die vorhanden wäre, wenn nui Reibkräfte bestehen würden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Drahtvorschubgetriebe, insbesondere für Lichtbogen-Schweißmaschinen, mit einem konzentrisch um den Draht umlaufenden Rollenkäfig, dessen RuI-lenachsen gegenüber der Drahtachse verschränkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Rolle (95) auf einem zweiarmigen Hebel (90) gelagert ist, dessen freies Ende als Gegengewicht (105) zumindest zum Ausgleich der auf die Rolle wirkenden Zentrifugalkraft ausgebildet ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (105) so bestimmt ist, daß zusätzlich zum Ausgleich der Zentrifugalkraft eine definierte Rollenandruckverstärkung an den Draht vorgebbar ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (105) so bestimmt ist, daß es allern den Ausgleich der Zentrifugalkraft bewirkt, und daß eine Vorspanneinrichtung zum Andrücken der Rollen an den Draht vergesehen ist.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung eine am Hebelarm angreifende Schraubenfeder (110, 113) oder eine im Drehpunkt des Hebels angreifende Torsionsfeder ist.

5. Getriebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hebelarme im Drehpunkt einen rechten Winkel bilden und das das Gegengewicht bildende freie Ende bogenförmig ausgebildet ist.

6. Getriebe nach Anspruch 5 mit vier Rollen und einem Flanschteil im Rollenkäfig, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Flansches je zwei jeweils einen Rollensatz bildende Hebelarme mit sich gegenüberliegenden freien Gegengewichtsenden angebracht und die Hebelarme der einen Seite um 90° versetzt gegenüber den Hebelarmen der anderen Seite angebracht sind.

7. Getriebe nach Ansprüchen 1 bis 5, mit zwei in der Drahtachse hintereinander angeordneten, den Rollenkäfig bildenden Sätzen von je drei azimutal verteilten Rollen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (216, 217) in Hülsen (215) gelagert sind, die in entsprechenden Bohrungen (202 bis 207) des Rollenkäfigs gleiten und am Kopfende einen Schlitz (220) aufweisen, wobei eine Stange (221) vorgesehen ist, die in die Schlitze der Hülsen von zwei gegenüberliegenden Rollen aus beiden Sätzen eingreift und miteinander verbindet, und daß zumindest eine dieser Stangen mit dem der Rollenlagerung; zugeordneten freien Ende des zweiarmigen Hebels verbunden ist.

8. Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand der Rollensätze so gewählt ist, daß die Laufspuren der Rollen beider Sätze auf dem Draht zusammenfallen.

9. Getriebe nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenandrückkraft so gewählt ist, daß eine definierte Deformation der Drahtoberfläche eintritt, so daß die dem Draht erteilte Antriebskraft größer ist als diejenige, bei der nur Reibkräfte vorhanden sind.

Bei bestimmten technischen Problemen muß ein Draht bewegt werden, ohne daß am Drahtanfang eine Zugkraft ausgeübt werden kann. Dies ist z. B. bei Lichtbogenschweißmaschinen für die Zuführung des Elektrodendrahts an die Schweißstelle der Fall.

Es ist bekannt, die Drahtzuführung durch angetriebene Rollen zu bewirken, die meistens geriffelt sind, und deren Achsen quer zur Drahtvorschubrichtung liegen. Da die Rollenantriebe eine hohe Umdrehungszahl haben, sind Untersetzungsgetriebe mit allen ihren Nachteilen notwendig.

Es ist auch bekannt, diese Nachteile durch Schrägrollen-Antriebe zu vermeiden, d. h. durch ein Drahtvorschubgetriebe mit einem konzentrisch um den Draht umlaufenden Rollenkäfig, dessen Rollenachsen gegenüber der Drahtachse verschränkt sind (deutsche Patentschrift 5 14 759, USA.-Patentschrift 21 52 518). Die Rollen wirken bei umlaufendem Käfig auf den Draht wie eine rotierende Mutter und. schieben ihn vorwärts.

Die Vorschubgeschwindigkeit ist dabei abhängig von der Umdrehungszahl des Rollenkäfigs und der Schrägstellung der Rollenachsen. Es ist dabei auch bekannt, mittels Federn die Rollen an den Draht anzupressen.
Der Rollenkäfig besitzt im allgemeinen eine relativ hohe Umdrehungszahl. Dabei treten Zentrifugalkräfte auf, die den Andruck der Rollen auf den Draht nachteilig beeinflussen. Man könnte zwar daran denken, den Federdruck auf die Rollen so weit zu verstärken, daß die resultierende Kraft aus Federandruckkraft und Zentrifugalkraft im Betriebszustand die gewünschte Größe hat, jedoch wäre dann im Ruhe- und Anlaufzustand die ausgeübte Kraft zu groß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Schrägrollenantrieb der vorstehend genannten bekannten Art derart auszubilden, daß ohne störenden Einfluß durch die Drehzahl des Rollenkäfigs ein günstiger Rollenandruck an den Draht vorhanden ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß mindestens eine Rolle auf einem zweiarmigen Hebel gelagert ist, dessen freies Ende als Gegengewicht zumindest zum Ausgleich der auf die Rolle wirkenden Zentrifugalkraft ausgebildet ist.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ausbildung der Rollenlagerung läßt sich mit einfachen Mitteln ohne Störung durch die Zentrifugalkraft ein günstiger Anpreßdruck einstellen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Gegengewicht auszulegen: Die Dimensionierung kann so getroffen werden, daß das Gegengewicht so bestimmt ist, daß zusätzlich zum Ausgleich der Zentrifugalkraft eine definierte Rollenandruckverstärkung an den Draht vorgebbar ist. In diesem Fall steigt die Andruckverstärkung mit der Drehzahl des Rollenkäfigs, was bei bestimmten Anwendungsfällen erwünscht sein kann.

Es ist auch denkbar, die Anordnung so zu treffen, daß das Gegengewicht so bestimmt ist, daß es allein den Ausgleich der Zentrifugalkraft bewirkt, und daß eine Vorspanneinrichtung zum Andrücken der Rollen an den Draht vorgesehen ist. In diesem Fall hängt der RoI-

(10 lenaiidruck im wesentlichen von der Vorspanneinrichtung ab und ist unabhängig von der Drehzahl des Rollenkäfigs.

Die Vorspanneinrichtung kann in an sich bekannter Weise kleine Federn aufweisen, die entweder zwischen

fts dem Rollenkäfig und dem Gegengewicht oder, wenn zwei Hebelarme vorgesehen s;ind, zwischen beiden Hebelarmen angeordnet sind. i3ie Vorspanneinrichtung kann auch ein Torsionsstab sein, der im Drehpunkt der