DE2166640C2 - Verfahren zum Steuern der Draht-Vorschubgeschwindigkeit von Planetenrollengetrieben für Lichtbogenschweißmaschinen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Vorschubes eines Drahtes, der durch Reibungsrollen, die um den Draht herumlaufen und deren Drehachsen gegenüber der Drahtachse verschränkt sind, angetrieben wird, insbesondere des Elektrodendrahtes von Lichtbogen-Schweißmaschinen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Drahtvorschubgetriebe zur Durchführung eines solchen Verfahrens, bei welchem die Reibungsrollen durch ei.ien Elektromotor angetrieben sind, mit einer längs des Vorschubweges angeordneten Bremse.

Bei der Reibungsbremse nach der US-PS 16 43 773 entsteht Schlupf zwischen Antrieb und Draht durch den Schlupf zwischen Riemen und Riemenscheiben. Es ist im bekannten Fall sogar Hauptzweck des Riemens, einen Schlupf dann vorzusehen, wenn der Elektrodendraht angehalten wird. Beim Anhalten des Drahtes durch die Bremse in Form eines elektromagnetisch betätigten Stößels schlüpft dann der Riemen relativ zur Reibungsrolle, nicht aber letztere in bezug auf den Elektrodendraht. Außerdem hatte man Bedenken gegen den Schlupf zwischen Reibrolle und Draht, da hierbei Schleifstellen auf der Drahtoberfläche zu erwarten waren. Ferner handelt es sich im bekannten Fall um einen geringfügigen Schlupf, weil die Lichtbogenlänge auf Grund des Spannungsabfalles zwischen Elektrode

ίο und Werkstück geregelt werden sollte.

Nach der FR-PS 15 42 904 hat man sich auf die Geschwindigkeitssteuerung entweder durch Drehzahlveränderung des elektrischen Antriebsmotors oder durch Veränderung des Schränkungswinkels der Reibrollen eingerichtet

Beim Schweißen hat man wie bei Planetengetrieben auch bei den üblichen Reibradgetrieben durchweg die motorische Steuerung angewendet, etwa nach der US-PS 35 69 663. oder man hat besondere Vorrichtungen oder Verfahren ersonnen, z. B. ein an sich schon aussetzend arbeitendes Lineargetriebe nach der US-PS 31 19 948 oder einen gleichförmigen Drahtvorschub mit überhöhter Abschmelzgeschwindigkeit nach der US-PS 28 14 719 einzusetzen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens bzw. eines Drahtvorschubgetriebes der eingangs genannten Art, mit welchem ein aussetzender oder schubweiser oder intermittierender Elektrodenvorschub beherrscht werden soll, wobei der Oberflächenverschleiß so gering sein soll, daß der Elektrodendraht nicht beschädigt wird.

Für das Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Reibungsrollen mit gleichbleibender Drehgeschwindigkeit und festem Schränkungswinkel umlaufen und daß durch eine steuerbare Reibungsbremse, die am Draht angreift, der Schlupf des Drahtes gegenüber den Reibungsrollen verändert wird. Für das Drahtvorschubgetriebe wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Reibungsrollen des Drahtvorschubgetriebes von einem konzentrisch um den Draht umlaufenden Rollenkäfig aufgenommen sind und daß der den Rollenkäfig antreibende Elektromotor eine zentrische, den Draht umfassende Bohrung aufweist.

Durch den Einsatz planetarischer Reibrollen-Vorschubgetriebe ist die Gefahr des Aufbringens von Schleifstellen auf die Oberfläche des Elektrodendrahtes geringer, denn hier greift die Reibkraft nicht punktförmig, sondern flächenhaftringförmig am Draht an, so daß sich ein Oberflächenverschleiß verteilt. Auch wird durch die erfinderischen Maßnahmen der Einsatz insbesondere beim Punkt- und Heftschweißen möglich, weil ein aussetzender oder intermittierender Elektrodenvorschub durch die Anwendung der Schlupfbreinsung auf das Schrägrollen-Umlaufgetriebe möglich wird. Erfindungsgemäß wird also ein Drahtvorschubgetriebe in der Form eines sogenannten Schrägrollenantriebes mit einer Bremse zur Steuerung des Vorschubes geschaffen. Die auf den Elektrodendraht ausgeübte Kraft wird so bestimmt, daß sie den Draht nicht beschädigt, wenn er durch die Bremse angehalten wird. Es ist kein Riemenantrieb nötig, um für einen Schlupf zu sorgen, und es ist auch kein Vorgelege notwendig, um die Geschwindigkeit des Vorschubes zu reduzieren. Der Grund liegt im wesentlichen darin, daß die Getrieberol-

fa5 len verschränkt gegenüber der Drahtachse angeordnet sind und um diesen herum gedreht werden, so daß sie ihm eine lineare Vorschubgeschwindigkeit erteilen. Die Größe des Vorschubes in bezug auf die Drehzahl des

Rollenkäfigs ist dabei eine Funktion des Winkels der Schrägstellung der Rollen in bezug auf die Drahtachse. Der Antrieb des Rollenkäfigs kann auf einfache Weise durch einen koaxial zur Drahtachse angeordneten Elektromotor erfolgen, so daß die Anordnung kompakt, klein und leicht wird. Ohne Riemen oder Vorgelege und ohne separat angeordneten Motor kann die Vorrichtung kontinuierlich laufen, und sowohl Vorschubgetriebe als auch Motor und Bremse haben nur geringe axiale Ausdehnung. Sie sind innerhalb eines kleinen Gehäuses unterzubringen, weil sie den Elektrodendraht alle konzentrisch umfassen, wodurch die Handhabungsfähigkeit der Anordnung mit Vorteil erhöht wird.

Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung auch, wenn die Bremse eine Magnetbremse ist Diese spricht schnell an, so daß auch damit ohne störende Trägheitseffekte die Größe des Drahtvorschubes exakt vorgegeben wird, d. h. insbesondere eine exakte schrittweise Steuerung des Drahtvorschubes möglich wird.

Hierfür ist es auch zweckmäßig, wenn erfindungsgemaß eine Zeitsteuerschaltung für die Bremse vorgesehen ist, welche die Bremse abwechselnd für vorgegebene Zeitabschnitte in den Brems- sowie in den gelösten Zustand steuert und damit bestimmte Vorschubintervalle vorgibt. Auch ist es günstig, wenn der Elektromotor erfindungsgemäß für die gleichbleibende Drehgeschwindigkeit des Rollenkäfigs von einer Konstant-Spannungsquelle gespeist wird.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rollenkäfige vorgesehen sind, zwischen denen, der Elektromotor der Rollenkäfige angeordnet ist, und daß die Bremse — in der Drahtvorschubrichtung gesehen — vor der Einrichtung mit den Rollenkäfigen und dem Antrieb angeordnet ist.

Man kann auch mindestens eine Rolle auf einem zweiarmigen Hebel lagern, 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 Rollenandruck vermindert wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Drah'Vorschubgetriebes nach der Erfindung,

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

F i g. 3 eine Ansicht entlang der Linie 7-7 der F i g. 2,

F i g. 4 eine andere Ansicht entlang der Linie 8-8 der Fig. 2,

F i g. 5 eine Ansicht des Grundkörpers des Schrägrollenantriebes,

F i g. 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 — besteht aus zwei hintereinander liegenden Schrägrollenantneben bzw. Rollenkäfigen 35, 36, deren zweckmäßiger Aufbau später anhand der F i g. 2—7 noch erläutert wird.

Die Rollenkäfige dieser Schrägrcllenantriebe werden mittels eines Motors 37 angetrieben, der eine zenirische Bohrung zur Durchführung des Drahtes 15 besitzt Der Motor wird von einer Konstantspannungsquelle 181 gespeist, dreht also die Rollenkäfige mit konstanter Drehzahl. Es ist eine den Draht umschließende Magnetbzw. Reibungsbremse 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 oder Freigabe der Bremsung ist somit eine exakte Vorschubeinstellung möglich, wobei die Schrägrollenantriebe ständig umlaufen.

Eine zweckmäßige Ausführungsform des Schrägroilenantriebes oder Rollenkäfigs 35 ist im einzelnen in den Fig. 2 bis 7 gezeigt. Entsprechendes gilt für den gleichartig aufgebauten Antrieb 36. Er weist einen Dorn oder Rollenkäfig 75 mit einem zylindrischen rechten Ende 76, einem zylindrischen linken Ende 77 und einem allgemeinen zentral angeordneten Flansch 80, der mit mehreren mit Gewinde versehenen Löchern 81 versehen ist, auf. Wie in F i g. 5 gezeigt ist, wird das linke Ende 77 vom Lager 41 aufgenommen. Der Rollenkäfig 75 kann aus jedem Metall oder auch aus synthetischem Material, wie z. B. laminierter Faser, bestehen. Wie am besten aus Fig.5 zu erkennen ist, erstreckt sich eine Öffnung 82 vollständig durch den Rollenkäfig 75, die koaxial zur Drehachse des Schrägrollenantriebes 35 ist. Sie ist 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 (F i g. 5), die die Antriebswelle 38 des Motors 37 aufnimmt. In dem bevorzugten Ausfühmngsbeispiel verhindert eine Keilverzahnung einen Schlupf zwischen der Antriebswelle 38 und dem Rollenkäfig 75. Alternativ könnte die Antriebswelle 38 durch Kopfschrauben am Rollenkäfig 7.5 befestigt sein. Die Antriebswelle 38 ist ebenfalls mit einer axial fluchtenden öffnung 84 für den Durchtritt des Elektrodendrahtes 15 versehen.

Ein Paar bogenförmig geformte 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 mit einer Bohrung 92 versehen, die etwas größer als der Durohmesser 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 Armes 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 flache, geneigte 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 relativ zur Drehachse des Rollenkäfigs 75, wie in den F i g. 2 und 6 gezeigt, geneigt. Der Winkel kann von 0° bis 90° variieren, 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 Rollenkäfigs 75 die Vorschubbewegung des Elektrodendrahtes erzeugt.

Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform werden 9,5-mm-Rollen verwendet, um den Draht zu bewegen, der in seinem Maß von 0,76 mm bis 2,05 mm variieren kann. Diese Rollen sind unter einem Winkel von 20° (bei der Bewegung von Stahldraht) geneigt. Dies führt zu einer Vorschubbewegung von 1 mm pro Umdrehung für einen 0,9-mm-Draht. Deshalb wird der Draht bei einer Motorgeschwindigkeit von 10 000 U/min durch den Schrägrollenantrieb mit 10 m je 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 Rollenkäfigs 75 und der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes 15 ausgewählt. Die beiden Rollen 95 auf jeder Seite des Flansches 80 liegen auf entgegengesetzten Seiten des Drahtes 15 an, um jede unnötige Biegung des Drahtes zu vermeiden.

In den F i g. 2 bis 6 ist 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 95 angeordnet ist. Wenn sich der Rollenkäfig 75 dreht, versuchen die Gewichte 105, 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 Fliehkraft entgegenwirken.

In einer Ausführungsform 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 Rollenkäfigs 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 Rollenkäfigs 75 zunimmt. Bei dieser Ausführungsform bestimmen die Masse der Arme 90, der Rollen 95 und der Gewichte 105 sowie die Drehgeschwindigkeit des Rollenkäfigs 75 mit etwaigen äußeren 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 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 Rollenkäfigs 75, gegen den Draht zu drücken.

Bei der in Fig.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 Ausnehmungen 111 und in den im Teil 96 ausgebildeten Ausnehmungen 112 aufgenommen. Es wäre auch denkbar, die Federn zwischen den Gewichten 105 und dem Rollenkäfig 75 mit im wesentlichen demselben Ergebnis anzuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Steuern des Vorschubes eines Drahtes, der durch Reibungsrollen, die um den Draht herumlaufen und deren Drehachsen gegenüber der Drahtachse verschränkt sind, angetrieben wird, insbesondere des Elektrodendrahtes von Lichtbogen-Schweißmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsrollen (95) mit gleichbleibender Drehgeschwindigkeit und festem Schränkungswinkel umlaufen und daß durch eine steuerbare Reibungsbremse (180), die am Draht (15) angreift, der Schlupf des Drahtes gegenüber den Reibungsrollen verändert wird.

2. Drahtvorschubgetriebe des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welchem die Reibungsrollen durch einen Elektromotor angetrieben sind, mit einer längs des Vorschubweges des Drahtes angeordneten Bremse, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsrolien (95) des Drahtvorschubgetriebes (33, 36) von einem konzentrisch um den Draht (15) umlaufenden Rollenkäfig (75) aufgenommen sind und daß der den Rollenkäfig (75) antreibende Elektromotor (37) eine zentrische, den Draht umfassende Bohrung aufweist.

3. Drahtvorschubgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (180) eine Magnetbremse ist.

4. Drahtvorschubgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitsteuerschaltung (185, 186) für die Bremse (180) vorgesehen ist, welche die Bremse abwechselnd für vorgegebene Zeitabschnitte in den Brems- sowie in den gelösten Zustand steuert und damit bestimmte Vorschubintervalle vorgibt.

5. Drahtvorschubgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (37) für die gleichbleibende Drehgeschwindigkeit des Rollenkäfigs (75) von einer Konstant-Spannungsquelle (181) gespeist ist.

6. Drahtvorschubgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rollenkäfige (35, 36) vorgesehen sind, zwischen denen der Elektromotor (37) der Rollenkäfige (35, 36) angeordnet ist, und daß die Bremse (180), in der Drahtvorschubrichtung gesehen, vor der Einrichtung (35—37) mit den Rollenkäfigen und dem Antrieb angeordnet ist.