DE2166640A1

DE2166640A1 - Draht-vorschubgetriebe, insbesondere fuer elektrodendraht von lichtbogenschweissmaschinen

Info

Publication number: DE2166640A1
Application number: DE19712166640
Authority: DE
Inventors: Marion Frank Centliver; Donovan Karnes
Original assignee: Hobart Brothers LLC
Current assignee: Hobart Brothers LLC
Priority date: 1970-05-25
Filing date: 1971-05-22
Publication date: 1975-01-16
Also published as: DE2125441B2; DE2125441C3; NO130862B; DE2166640C2; CA942628A; DE2166639A1; DE2125441A1; NO130862C; DE2166639C2

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath _D _ ₆₂ Wiesbaden ₆.6.74

Dr. Dieter Weber p_0StfaAi₃27 _v/_w'

y-^" »-» rrt /-< /γ Gustav-Freytag-StraSe 25

Dipl.-Phys. Klaus Seifrert * <⁰⁶¹²¹> *«*

* Telegrammadresse: WILLPATENT

PATENTANWÄLTE

Ausscheidung I aus
P 21 25 441.1-34
Hobart Brothers..-..

Hobart Brothers Company Troy, Ohio, USA

Draht-Vorschubgetriebe, insbesondere für Elektrodendraht von Lichtbogenschweißmaschxnen

Prioritäten:

USA 7.Mai 1971 Serial No. 141 290

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 Elektrodendrahtes an die Schweißstelle der Fall.

Es ist bekannt, die Drahtzuführung durch angetriebene^tollen zu bewirken, die meistens geriffelt sind und deren Achsen quer zur Drahtvorschubrichtung liegen. Da die Rollenantriebe eine hohe Umdrehungszahl haben, sind Untersetzungsgetriebe mit all 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 Rollen-

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achsen gegenüber der Drahtachse verschränkt sind (deutsche Patentschrift 514 759, US-Patentschrift 2 152 518). 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.

Zur Steuerung und Regelung des Drahtvorschubes ist es aus der DT-PS 514 759, Z. 33-39 bekannt geworden, die Drehzahl ψ des den Rollenkäfig antreibenden Motors entsprechend dem gewünschten Drahtvorschub einzustellen. Diese Methode hat den Nachteil, daß die Trägheit des Motors und die des Rollenkäfigs eine exakte und schnelle Einstellung des Drahtvorschubes verhindern. Insbesondere sind die Trägheitseffekte beim Anfahren und Abstoppen der Antriebsbewegung störend, wenn es sich um eine schrittweise Vorschubbewegung handelt, z.B. bei Punktschweiß^anlagen.

k Zur Einstellung des Drahtvorschubes ist es aus der genannten DT-PS, S.2, Z.43-48 weiterhin alternativ bekannt, die Verschränkung der Rollenachsen, d.h. den Winkel, den die Rollenachsen mit der Vorschubrichtung einschließen, durch eine mechanische Verstellung der Rollen, zu verändern.

Diese Methode erfordert eine relativ komplizierte mechanische Verstelleinrichtung.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Drahtvorschubgetriebe, insbesondere für Elektrodendraht von Lichtbogen-Schweißmaschinen, mit einem konzentrisch um den Draht umlaufenden Rollenkäfig, dessen fest eingestellte Rollenachsen gegenüber der Drahtachse verschränkt sind, die Einstellung der Vorschubbewegung mit einfachen Mitteln so zu treffen, daß die Exaktheit der Einstellung nicht durch Trägheitseffekte nachteilig beeinflußt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch daß entlang des Vorschubweges des Drahtes eine Bremse für den Draht vorgesehen ist, die bei kontinuierlich umlaufendem Rollenkäfig zur Einstellung des Drahtvorschubes betätigbar ist.

Durch die Bremse kann mit einfachen Mitteln ohne störende Trägheitseffekte die Größe des Drahtvorschubes exakt vorgegeben werden, d.h es ist insbesondere eine exakte schrittweise Steuerung des Drahtvorschubes möglich. Die Rollen des dabei weiterhin umlaufenden Rollenkäfigs.stehen zwar noch im Eingriff mit dem Draht, jedoch tritt eine Beschädigung desselben durch Wahl einer geeigneten Verspannung bzw. Oberfläche der Rollen nicht auf.

Als Bremse findet zweckmäßig eine schnellansprechende Magnetbremse Anwendung.

Die Exaktheit der Einstellung der Vorschubbewegung wird dadurch gefördert, daß mindestens eine Rolle auf einem

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zweiarmigen Hebel gelagert ist, dessen freies Ende als Gegengewicht zumindest zum Ausgleich der auf die Rolle wirkenden Zentrifugalkraft ausgebildet ist. Durch diese Fliehkraftkompensation ist gewährleistet, daß beim Lösen der Bremse das. Vorschubgetriebe sofort mit der vorgegebenen Kraft greift und nicht durch die Fliehkräfte bei dem durchlaufenden Rollenkäfig der Rollenandruek vermindert wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit den zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Drahtvorschubgetriebes

nach der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines zweckmässig verwendeten Schrägrollenantriebes, der zwei Paare wechselseitig gegenüberliegender Rollen aufweist,

Fig. 3 eine Ansicht entlang der Linie 7-7 der Fig.2, Fig.4 eine andere Ansicht.entlang der Linie 8-8 der Fig.2, Fig. 5 eine Ansicht des Grundkörpers des Schrägrollenantriebes, Fig. 6 eine andere Ansicht der Rollenlagerung, Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Rollenhalterung und des Gegengewichtes.

Die Fig. 1 zeigt mit gestrichelten.Linien die Umrisse einer Schweißpistole.insbesondere für Punktschweißungen,,für die die Erfindung besondere Anwendung findet.

Das Vorschubgetriebe für den Draht 15 - hier der Elektrodendraht

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besteht aus zwei hintereinander liegenden Schrägrollenantrieben 35, 36, deren zweckmäßiger Aufbau später anhand der Fig. 2-7 noch erläutert wird.

jDie Rollenkäfige dieser Schrägrollenantriebe werden mittels eines Motors 37 angetrieben, der eine jEentrische Bohrung zur Durchführung des Drahtes 15 besitzt. Der Motor wird.von einer Konstantspannungs^elle 181 gespeist, dreht also die Rollenkäfige mit konstanter Drehzahl. Es ist eine den Draht umschließende Bremse 180 vorgesehen, die von einer Zeiteinstelleinrichtung 185 betätigt wird, die entweder automatisch arbeitet oder ihrerseits unter dem Einfluß eines Taktgebers 186 steht.

Beispielsweise gibt die Zeiteinstelleinrichtung 185 die Bewegung des Drahtes 0,4 Sekunden lang in 6 Sekunden-Intervallen oder 0,4 Sekunden bei Auftreten eines Trigger-Impulses der Steuerschaltung 186 frei.. -

Durch eine definierte Bremsung bzw. Freigabe der Bremsung ist somit eine exakte V©rsehubeinstellung möglich, wobei die Schrägrollenantriebe ständig umlaufen.

Eine zweckmäßige Ausfuhrungsform des Schrägrollenantriebes 35 ist im Detail in den Fig. 2 bis 7 gezeigt. Entsprechendes gilt für den gleichartig aufgebauten Antrieb 36. Er weist einen Dorn oder Körper 75 mit einem zylindrischen rechten Ende 76 , einem zylindrischen linken Ende 77 und einem im allgemeinen zentral

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angeordneten Plansch 80, der mit mehreren mit Gewinde versehenen Löchern 81 versehen ist, auf. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird das linke Ende 77 vom Lager 41 aufgenommen. Der Körper 75 kann aus jedem Metall oder auch ausjsynthetischem Material, wie z.B. laminierter Faser, bestehen. Wie am besten, aus Fig. 5 zu erkennen ist, erstreckt sich eine öffnung 82 vollständig durch den Körper 75, die koaxial zur Drehachse des Schrägrollenantriebes ist. Sie ist so ausreichend im Durchmesser bemessen, um den Draht 15 mit dem größten Durchmesser störungsfrei durchlaufen zu lassen.

Die Öffnung 82 weist am rechten Ende eine Ausdrehung 83 auf (Fig.5), die die Antriebswelle 38 des Motors 37 aufnimmt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verhindert eine Keilverzahnung einen Schlupf zwischen der Antriebswelle 38 und dem Körper 75. Alternativ 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 Elektrodendrahtes 15 versehen. ,

Ein Paar bogenförmig geformter Arme 90, jeweils einen zweiarmigen Hebel bildend, 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 fest am Flansch 80 angebracht werden können, während gleichzeitig die Arme 90 frei um die Schraube schwenken können. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist zu diesem Zweck jeder Arm 90

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\ mit einer Bohrung 92 versehen, die etwas größer als der

Durchmesser der Schraube 91 ist. .

Die die Vorschubbewegung des Drahtes bewirkende.Rolle 95 des Schrägrollenantriebes 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 96 jedes Arms 90 weist eine geneigte flache Fläche 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 Fig. und 6 gezeigt ist, geneigt. Der Winkel A kann von 0° bis 90 varieren, in den bevorzugten Ausführungsformen jedoch liegt der Winkel normalerweise zwischen 5 und 45 . Durch diese schräg angeordneten Rollen wird in bekannter Weise bei der Drehung des Körpers 75 die Vorschubbewegung des Elektrodendrahtes erzeugt.

Bei der in den Zeichnungen dargestellten. Ausführungsform werden 9,5 ram (3,8 Zoll) Rollen verwendet, um den Draht zu bewegen, der in einem Maß 0,76 mm (0,03 Zoll) bis 2,05mm (O,08 Zoll) varieren kann. Diese Rollen sind unter einem Winkel von 20°

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(bei der Bewegung von Stahldraht) geneigt. Dies führt zu einer Vorschubbewegung von 1mm pro Umdrehung (0,039 Zoll) für einen 0,9mm Draht (0,035 Zoll-Draht). Deshalb wird der Draht bei einer Motorgeschwindigkeit von 10 000 U/Min, durch den Schrägrollenantrieb mit 10m (390 Zoll) pro Minute bewegt. Für Aluminiumdraht sind die Rollen unter einem Winkel von 30 mit einem' entsprechenden Anstieg der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes geneigt. Der Winkel wird ganz allgemein gemäß dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Winkelgeschwindigkeit des Körpers 75 und der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes 15 ausgewählt. Die beiden Rollen 95 auf jeder Seite des Flansches 80 liegen auf entgegengestzten Seiten des Drahtes 15 an, umjjede unnötige Biegung des Drahtes zu vermeiden.

In den Fig. 2 bis 6 sind ein Rollenpaar auf jeder Seite des Flansches 80 angeordnet. Es können auch mehr als zwei Rollen vorgesehen werden, z.B. vier.

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 9 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 Armes wirkenden Kraft entgegenwirken.

In einer Ausfuhrungsform ist die Zentrifugalkraft im wesentlichen ausgeglichen, und deshalb ist dann die durch die Rolle

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auf den Draht aufgebrachte Karft von der Geschwindigkeit der Drehung des Körpers 75 unabhängig und allein von einer äusseren Vorspanneinrichtung abhängig. Bei einer anderen Ausführungsform 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 Äusführungsform bestimmen die Masse der Arme 90, der Rollen 95 und der Gewichte 105 sowie die Drehgeschwindigkeit des Körpers 75 mit etwaigen aussäen Vorspanneinrichtungen die tatsächlich von jeder Rolle gegen den Draht ausgeübte Kraft.

Bei dem dargestellten Drahtvorschubgetriebe sind auch Vorspanneinrichtungen zum Andrücken der Rollen 95 gegen den Draht 14 vorgesehen. In jener Ausführungsform, in welcher 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, in der die auf die Gewichte 105 wirkende Zen-

trifugalkaft einen wesentlichenteil 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 deriFig. 3 gezeigten Ausführungsform 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 Drahtes an den Draht zu drücken. Die Federn 110 sind in im Gewicht 105 ausgebildeten

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Ausnehmungen 111 und in der im Teil 96 ausgebildeten Ausnehmungen 112 aufgenommen. Es wäre auch denkbar, die Federn zwischen den Gewichten 105 und dem Körper 75 mit im wesentlichen demselben Ergebnis anzuordnen. Andere Ausführungsformen der Vorspanneinrichtung sind weiterhin denkbar. Andere Ausführungsformen des gesamten Drahtvorschubgetriebes sind ebenfalls denkbar.

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Claims

Patentansprüche

1. Drahtvorschubgetriebe,insbesondere für Elektrodendraht von Lichtbogenschweißmaschinen, mit einem konzentrisch um den Draht umlaufenden Rollenkäfig, dessen fest eingestellte Rollenachsen gegenüber der Drahtachse verschränkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des Vorschubweges des Drahtes (15) eine Bremse (180) für den Draht vorgesehen ist, die bei kontinuierlich umlaufende^ Rollenkäfig zur Einstellung des Drahtvorschubes betätigbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1 oder 2 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.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rollen vorgesehen sind, die jeweils auf einem zweiarmigen Hebel gelagert sind.

4. Drahtvorschubgetrxebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse eine Magnetbremse ist.

5. Anlage nach Anspruch T oder einem der folgenden, dadurch -ge ken η zeichnet, daß eine Zeitsteuerschaltimg (185, 18f>) für die Bremse vorgesehen ist, die die Bremse ab-

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wechselnd für vorgegebene Zeitabschnitte in den Brems- sowie gelösten Zustand steuert und damit bestimmte Vorschubintervalle vorgibt.

6. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, mit einem elektrischen Motor zum Antrieb des Rollenkäfigs, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (37) von einer Konstant-Spannungsquelle (181) gespeist ist, so daß.der Rollenkäfig kontinuierlich mit einer konstanten Drehzahl läuft.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor. (37) eine mit dem Rollenkäfig konzentrische Bohrung aufweist, durch die der Draht (15) hindurchläuft.

8. Anlage nach Anspruch.1 oder einem der folgenden, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zwei Rollenkäfige (35, 36) vorgesehen sind, zwischen denen der Antrieb (37) der Rollenkäfige angeordnet.ist und.daß,gesehen in Drahtvorschubrichtung, die Bremse (180) vor der Rollenkäfig-Antriebskombinats>©-g angeordnet ist.

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