DE4420706A1

DE4420706A1 - Wire feeding system for feeding welding wire or rod

Info

Publication number: DE4420706A1
Application number: DE19944420706
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Berkmanns
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1994-06-14
Filing date: 1994-06-14
Publication date: 1995-12-21

Abstract

The appts. to feed additional welding material through one or more paired rollers, in wire or rod form, has a profiled drive roller and a matching counter roller which is structured so that they mesh into each other if the cross section of the feed material is less than the profile depth between the rollers. Also claimed is the operation of the device where the feed material passes through an entry sleeve into the feed assembly, and is advanced through a friction grip by the drive and counter rollers to an outlet sleeve to the work point.

Description

Technical field

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Förderung von Material, insbesondere von draht- oder stabförmigem Schweißzusatzmaterial, unterschiedlicher Durchmesser oder Querschnittsabmessungen ohne Rollen wechsel. Der Querschnitt des Materials kann dabei rund, oval oder rechteckig sein oder eine andere Form aufweisen.The invention relates to a device and a method for conveying Material, in particular wire or rod-shaped welding filler material, different diameters or cross-sectional dimensions without rollers change. The cross section of the material can be round, oval or rectangular be or have another shape.

Als Anwendungsbereich kommt nicht nur die gesamte Schweißtechnik in Frage, sondern generell alle Arten von Ver- und Bearbeitungsprozessen, bei denen Material, in der Regel von draht- oder stabförmiger Gestalt, zu einer Ver brauchsstelle gefördert werden muß, beispielsweise auch zur Konfektionierung eines Drahtes oder für Verpackungszwecke.Not only the entire welding technology can be used as an area of application, but generally all types of processing and machining processes in which Material, usually of wire or rod shape, to a ver need to be promoted, for example, also for assembly a wire or for packaging purposes.

State of the art

Die Notwendigkeit draht- oder stabförmigen Zusatzwerkstoff dem Schweißpro zeß zuzuführen ergibt sich aufgrund der erforderlichen Überbrückung von Spal ten bzw. der Verbesserung metallurgischer Eigenschaften. Dabei muß sich än dernden Fügespaltgeometrien durch eine angepaßte Materialmenge Rechnung getragen werden, was durch eine Regelung der Materialförderleistung über die Geschwindigkeit, mit der das Material vorgeschoben wird, erreicht wird. Bei Schweißverfahren wie dem Laserschweißen, aber auch beim Metall-Schutzgas- Verfahren, kommt dabei häufig Zusatzmaterial mit Durchmessern zwischen 0,6 mm und 2,0 mm zum Einsatz. Der Draht (1) wird üblicherweise durch ein oder mehrere Rollenpaare meist gleichen Durchmessers gefördert, wobei er oftmals durch eine Gegendruckrolle (2) mit zylindrischer Form in eine auf den Durch messer abgestimmte Nut der Antriebsrolle (3) gedrückt wird, um ein seitliches Verrutschen auf der Lauffläche zu vermeiden (vgl. Fig. 2.a). Dieses Antriebs system (vgl. auch die Schrift DE 17 65 927) führt dazu, daß bei der Verarbeitung von Draht- bzw. Stabmaterial stark unterschiedlicher Durchmesser die genuteten Antriebsrollen oft gewechselt werden müssen, da sonst durch den fehlenden Kraftschluß ein korrektes Fördern nicht gewährleistet ist. In Fig. 2.b ist dazu zur Veranschaulichung der in Fig. 2.a strichliert umrandete Bereich für zwei stark unterschiedliche Drahtdurchmesser vergrößert dargestellt. Durch den Rollen wechsel und das erneute Einfädeln des Drahtes ergeben sich in der Fertigung längere, oft störende Rüst- und Nebenzeiten.The need to supply wire or rod-shaped filler material to the welding process arises due to the required bridging of gaps or the improvement of metallurgical properties. In this case, changing joining gap geometries must be taken into account by an adapted amount of material, which is achieved by regulating the material conveying capacity via the speed at which the material is advanced. In welding processes such as laser welding, but also in the metal shielding gas process, additional material with diameters between 0.6 mm and 2.0 mm is often used. The wire ( 1 ) is usually conveyed through one or more pairs of rollers, usually of the same diameter, whereby it is often pressed by a counter pressure roller ( 2 ) with a cylindrical shape into a diameter-matched groove of the drive roller ( 3 ) to prevent it from sliding sideways to avoid the tread (see Fig. 2.a). This drive system (see also the document DE 17 65 927) leads to the fact that when processing wire or rod material of very different diameters, the grooved drive rollers often have to be changed, otherwise correct conveyance cannot be guaranteed due to the lack of frictional connection . For this purpose, FIG. 2.b shows the region with a broken line in FIG. 2.a for two strongly different wire diameters. Changing the reel and re-threading the wire results in longer, often annoying set-up and idle times in production.

In der Druckschrift DE-OS 17 65 927 umfassen die Vorschubrollen des beschriebe nen Antriebssystems beispielsweise eine Antriebsrolle und mindestens drei frei drehbare Gegendruckrollen, die jedoch einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Antriebsrolle aufweisen. Ziel dieses Antriebssystems ist es, beim Einfädeln des zu fördernden Drahtes eine Zugkraft auf den Draht auszuüben und die Bil dung von Drahtschlaufen zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden V-, Rund- oder trapezförmige Nuten in den Vorschubrollen verwendet und neben gewöhn lichen zylindrischen Rollen eingesetzt, aber nur in folgenden Paarungen bezüg lich einer Antriebs- und einer Gegendruckrolle (vgl. Fig. 2. in der Schrift DE-OS 17 65 927): V-, Rund- oder trapezförmige Nut in der Antriebsrolle und eine zylindrische Rolle als Gegendruckrolle; V-Nuten oder Rund-Nuten sowohl in der Antriebs- als auch der Gegendruckrolle. Die Rollenpaare der DE-OS 17 65 927 sind jedoch nur für Drahtdurchmesser verwendbar, die größer sind als die Profiltiefe der benutzten Nuten. Bei kleineren Drahtdurchmessern als die Profiltiefe der verwendeten Nut in der Antriebsrolle kann kein Kontakt mit dem zu fördernden Draht hergestellt werden. Für verschiedene Drahtdurchmesser sind demnach entweder unterschiedliche Vorrichtungen einzusetzen, oder die Antriebsrollen müssen ausgetauscht werden.In document DE-OS 17 65 927, the feed rollers of the drive system described include, for example, a drive roller and at least three freely rotatable counter pressure rollers, which, however, have a much smaller diameter than the drive roller. The aim of this drive system is to exert a tensile force on the wire when threading the wire to be conveyed and to avoid the formation of wire loops. For this purpose, V, round or trapezoidal grooves are used in the feed rollers and used in addition to the usual cylindrical rollers, but only in the following pairings with reference to a drive roller and a counter pressure roller (see FIG. 2 in DE-OS) 17 65 927): V, round or trapezoidal groove in the drive roller and a cylindrical roller as a counter pressure roller; V-grooves or round grooves in both the drive and the counter pressure roller. The pairs of rollers of DE-OS 17 65 927, however, can only be used for wire diameters which are greater than the profile depth of the grooves used. If the wire diameter is smaller than the profile depth of the groove used in the drive roller, no contact can be made with the wire to be conveyed. Accordingly, different devices must be used for different wire diameters, or the drive rollers must be replaced.

In der DE-OS 28 50 402 ist ein umlaufendes Drahtvorschubsystem mit mindestens zwei Vorschubrollen beschrieben. Diese Konstruktion wurde entwickelt mit dem Ziel, die Vorschubrollenandruckkraft an den vorzuschiebenden Draht in Abhän gigkeit vom Drahtdurchmesser und vom Drahtmaterial einstellen zu können, sowie die Führungsgenauigkeit für den Draht zu verbessern. Bei dieser Vorrich tung werden die üblichen zylindrischen Rollen eingesetzt. Da diese Rollen die Führung des von ihnen geförderten Drahtes prinzipiell nicht übernehmen kön nen sind zusätzliche Einrichtungen zur Drahtführung eingebaut.In DE-OS 28 50 402 is a circumferential wire feed system with at least described two feed rollers. This construction was developed with the Aim to depend on the feed roller pressure force on the wire to be fed ability to adjust the wire diameter and the wire material, as well as to improve the guiding accuracy for the wire. With this device the usual cylindrical rollers are used. Because these roles are the In principle, leadership of the wire they promote cannot take over NEN additional devices for wire routing are installed.

Daneben ist eine Drahtelektrodenzuführungsvorrichtung in der Schrift DE-OS 40 12 487 vorgestellt. Der Klemmrollen(-Gegenrollen)andruck auf das zu för dernde Elektrodendrahtmaterial paßt sich dem Drahtdurchmesser an, um das Durchschlupfen des Drahtes bei kleineren und die Schlaufenbildung und/oder Drahtdeformation bei größeren Drahtdurchmessern zu verhindern. Da lediglich der Anpreßdruck geändert wird, ist die Vorrichtung nur für Änderungen des Drahtdurchmessers in einem Bereich von 0,1 bis 0,2 mm geeignet. Es werden auch hier die üblichen zylindrischen Rollen eingesetzt und demzufolge auch zu sätzliche Einrichtungen zur Drahtführung verwendet. Das dadurch bedingte hö here Gewicht und die größeren geometrischen Abmessungen der Drahtelektro denzuführungsvorrichtung schränken die Anwendbarkeit in nicht unerheblichem Maße ein.Next to it is a wire electrode feeder DE-OS 40 12 487 presented. The pinch rollers (counter rollers) pressure on the electrode wire material adapts to the wire diameter in order to Slip through the wire with smaller ones and the loop formation and / or To prevent wire deformation with larger wire diameters. Because only the contact pressure is changed, the device is only for changes in the Suitable wire diameter in a range of 0.1 to 0.2 mm. It will The usual cylindrical rollers are also used here and therefore too Additional wire routing equipment used. The resulting height Here weight and the larger geometric dimensions of the wire electric The feed device restrict the applicability to a not inconsiderable extent Dimensions.

Die Schrift DE-PS 26 43 102 beschreibt ein planetarisches Drahtvorschubgerät mit variabler Einstellung der Vorschubkraft, wobei die beiden Vorschubrollen gleich ausgebildet sind und hyperboloide, flache oder andere konvexe Rollenprofile haben. Der Mechanismus zur Einstellung der Vorschubkraft ist so ausgelegt, daß die Vorschubkraft für stark variierende Drahtdurchmesser unabhängig von der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes ist. Neben der mechanisch sehr auf wendigen Konstruktion und der schwierigen Herstellung hyperboloider Rollen profile werden zur wirksamen Führung des zu fördernden Drahtes eine Ein- und eine Ausgangsdüse verwendet, durch welche der Draht in das Gerät eintritt bzw. wieder austritt. Aus der weitgehenden Trennung von Vorschubfunktion und Füh rungsfunktion für den Draht im Drahtvorschubgerät resultieren die Nachteile des höheren Gesamtgewichts und der größeren Abmessungen.The document DE-PS 26 43 102 describes a planetary wire feed device variable adjustment of the feed force, the two feed rollers being the same are trained and hyperboloid, flat or other convex roller profiles to have. The mechanism for adjusting the feed force is designed that the feed force for widely varying wire diameters regardless of is the feed speed of the wire. In addition to the mechanically very agile construction and the difficult production of hyperboloid rolls profiles become an entry and an effective guide for the wire to be conveyed uses an outlet nozzle through which the wire enters the device or emerges again. From the extensive separation of feed function and feed function for the wire in the wire feeder result in the disadvantages of higher total weight and larger dimensions.

Presentation of the invention

Ausgehend von dem oben dargelegten Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Förderung von draht- und stabförmi gem Werkstoff unterschiedlicher Durchmesser bzw. Querschnittsabmessungen anzugeben, mit welcher der Werkstoff ohne Rollenwechsel schlupffrei und wei testgehend ohne Deformation mit wählbarer Geschwindigkeit gefördert wird.Starting from the prior art set out above, the invention lies the object of a device for the promotion of wire and rod-shaped according to material of different diameters or cross-sectional dimensions specify with which the material is slip-free and white without changing the roll is funded without deformation at a selectable speed.

Eine erfindungsgemäße Lösung besteht in einer Vorrichtung gemäß den kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren gemäß An spruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.A solution according to the invention consists in a device according to the characteristics characterizing features of claim 1 and a method according to An Proverb 12. Advantageous refinements and developments are in the Subclaims listed.

Die Erfindung beruht darauf, daß die Mantelflächen von vorzugsweise paarweise angeordneten Vorschubrollen ein derart aufeinander abgestimmtes Profil erhalten, daß die beiden Rollen ineinandergreifen können. Dadurch ist der Kraft schluß nicht nur bei großen Querschnittsabmessungen des zufördernden Mate rials (z. B. großen Drahtdurchmessern) möglich, sondern er ist auch beim För dern kleiner Querschnittsabmessungen (bzw. Drahtstärken) gewährleistet.The invention is based on the fact that the lateral surfaces are preferably in pairs arranged feed rollers such a coordinated profile get that the two roles can interlock. This is the force not only in the case of large cross-sectional dimensions of the mate to be conveyed rials (e.g. large wire diameters) possible, but it is also available for ensures small cross-sectional dimensions (or wire thickness).

Die Profile von Antriebs- und (zugehöriger) Gegendruckrolle sind so ausgebildet, daß für große und kleine Querschnittsabmessungen des zu fördernden Materi als, insbesondere für alle Durchmesser aus einem Intervall (z. B. 0,6 mm bis 2 mm) im Fall von zylindrischem Draht- oder Stabmaterial, sowohl die Antriebs rolle als auch die Gegendruckrolle das zu fördernde Material an mindestens einem Punkt berühren, die Antriebsrolle und die Gegendruckrolle dabei im all gemeinen keine gemeinsamen Berührungspunkte haben. Das Gegendruckrol lenprofil ist zudem so ausgewählt, daß durch das Ineinandergreifen der Profile von Gegendruckrolle und Antriebsrolle auch im Falle so kleiner Querschnittsab messungen des zu fördernden Materials, wo eine zylindrisch geformte Gegen druckrolle keinen Berührungspunkt mehr mit dem zu fördernden Material hätte (vgl. z. B. Fig. 2.b), mindestens ein Berührungspunkt mit dem zu fördernden Material besteht (vgl. z. B. Fig. 1.b). Dies bleibt auch gültig, falls die Profile von Antriebs- und Gegendruckrolle vertauscht werden.The profiles of the drive and (associated) counter-pressure roller are designed such that for large and small cross-sectional dimensions of the material to be conveyed as, in particular for all diameters from an interval (z. B. 0.6 mm to 2 mm) in the case of cylindrical Wire or rod material, both the drive roller and the counter pressure roller touch the material to be conveyed at at least one point, the drive roller and the counter pressure roller generally have no common points of contact. The Gegenruckrol lenprofil is also selected so that the meshing of the profiles of the counter-pressure roller and the drive roller, even in the case of such small cross-sectional dimensions of the material to be conveyed, where a cylindrically shaped counter-pressure roller would no longer be in contact with the material to be conveyed (cf. B. Fig. 2.b), at least one point of contact with the material to be conveyed is composed (see FIG. z. B. Fig. 1.b). This also remains valid if the profiles of the drive and counter pressure roller are exchanged.

Zudem kann neben der Antriebsrolle auch die Gegendruckrolle angetrieben sein, sei es auf direktem Wege oder z. B. über eine Stirnradverzahnung mit der Antriebsrolle. Des weiteren kann entweder die Gegendruckrolle oder auch die Antriebsrolle oder auch beide zusammen (aktiv) an das vorzuschiebende Mate rial angedrückt sein. Bei den Profilen kann es sich beispielsweise um jegliche Form von Nut-, Rund-, Trapez-, V-, Rechteck- und entsprechenden Gegenprofi len handeln.In addition to the drive roller, the counter pressure roller can also be driven be, be it directly or z. B. via a spur gear with Drive roller. Furthermore, either the counter pressure roller or the Drive role or both together (active) on the mate to be advanced rial pressed. For example, the profiles can be any Form of groove, round, trapezoidal, V, rectangular and corresponding counter-professional len act.

Hat die Antriebsrolle z. B. ein V-Profil, so existieren für jeden Durchmesser eines zylindrischen Draht- oder Stabmaterials genau zwei Berührungspunkte zwischen der Antriebsrolle und dem zu fördernden Material (siehe Fig. 1.b). Zusammen mit einem einzigen Berührungspunkt des Materials an einem trapezförmigen Profil der Gegendruckrolle existieren so insgesamt drei Andruckpunkte bzw. La gerpunkte, die eine besonders stabile und schwingungsfreie Förderung des Materials ermöglichen. Die Profilform der Antriebsrolle wird oftmals von konkaver Gestalt sein, während das Profil der Gegendruckrolle in diesem Fall dann meist von konvexer Gestalt sein wird. Es ist jedoch auch die umgekehrte Situation möglich, daß nämlich das Antriebsrollenprofil konvex und das Gegendruck rollenprofil konkav ausgebildet ist. Has the drive roller z. B. a V-profile, there are exactly two points of contact between the drive roller and the material to be conveyed for each diameter of a cylindrical wire or rod material (see Fig. 1.b). Together with a single point of contact of the material on a trapezoidal profile of the counterpressure roller, there are a total of three pressure points or storage points, which enable a particularly stable and vibration-free conveying of the material. The profile shape of the drive roller will often be of a concave shape, while in this case the profile of the counterpressure roller will usually be of a convex shape. However, it is also possible the reverse situation, namely that the drive roller profile is convex and the back pressure roller profile is concave.

Arbeitet eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehreren, in zueinander ge neigten bzw. gedrehten Ebenen angebrachten Rollenpaaren, so führt die radial abweichende Lage unterschiedlich dicker Drähte oder Stäbe in der Nut der An triebsrolle zu einer seitlichen Verschiebung zwischen den Führungslinien der einzelnen Rollenpaare. Diese Abweichung wird dadurch ausgeglichen, daß je des Rollenpaar in eine Pendelrahmenaufhängung eingebaut ist. Dabei verändern die Pendelrahmen, die jeweils die beiden Rollen mit dem Draht enthalten, ihre räumliche Lage derart, bis die Führungslinien der einzelnen Rollenpaare überein stimmen.A device according to the invention works with several ge in each other inclined or rotated levels attached pairs of rollers, so that leads radially deviating position of wires or rods of different thicknesses in the groove of the connector driving role to a lateral shift between the guide lines of the individual pairs of roles. This deviation is compensated for by the fact that of the pair of rollers is installed in a pendulum frame suspension. Change in the process the pendulum frames, each containing the two rolls with the wire, their spatial position in such a way until the guide lines of the individual roller pairs match voices.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist gegenüber den bekannten Fördervor richtungen eine Reihe von Vorteilen auf. Der durch die (quasi) komplementäre Ausbildung der Profile von Antriebs- und Gegendruckrolle erreichte Kraftschluß sowohl bei großen als auch bei kleinen Materialquerschnittsmaßen (z. B. Draht durchmessern) ermöglicht das gleichförmige, schlupffreie Fördern des zu för dernden Materials, und zwar ohne daß die Vorschubrollen ausgewechselt wer den müßten. Zudem übernimmt ein Paar aus einer Antriebsrolle und einer zuge hörigen Gegendruckrolle sowohl Vorschubfunktion als auch Führungsfunktion für das zu fördernde Material, während die bisher eingesetzten zylindrischen Vorschubrollen ausschließlich eine Vorschubfunktion ausüben können. Die zu sätzliche Führungsfunktion bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Rollen profile hat zur Folge, daß auf weitere Bauelemente, die zur Führung des vorzu schiebenden Materials dienen, ganz oder in erheblichem Umfang verzichtet werden kann. Dadurch hat das gesamte Vorschubgerät ein geringeres Gewicht und auch kleinere geometrische Abmessungen, so daß es insbesondere auch vorteilhaft an Roboterarmen in der Fertigung eingesetzt werden kann. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit, mit der das Material gefördert wird, je nach anwendungsspezifischen Erfordernissen verändert werden, wobei die jeweils eingestellte Geschwindigkeit durch geeignete Abstimmung der Rollendurchmes ser und der Rollenprofile auf die Querschnittsabmessungen des zu fördernden Materials zudem nahezu unabhängig von diesen Querschnittsabmessungen ist.The device according to the invention has compared to the known Fördervor have a number of advantages. The one through the (quasi) complementary Formation of the profiles of the drive and counter pressure roller reached friction for both large and small material cross-sectional dimensions (e.g. wire diameters) enables uniform, slip-free conveying of the conveyor derdern material, and that without changing the feed rollers should have. In addition, a pair takes over a drive roller and a pull audible counter pressure roller both feed function and guide function for the material to be conveyed, while the previously used cylindrical Feed rollers can only perform a feed function. The too additional management function in the formation of roles according to the invention profile has the consequence that on additional components that are used to guide the serve pushing material, completely or to a considerable extent waived can be. As a result, the entire feed device has a lower weight and also smaller geometric dimensions, so that it in particular also can advantageously be used on robot arms in production. About that In addition, the speed at which the material is conveyed can vary depending on the application-specific requirements are changed, the respective set speed by suitable adjustment of the roll diameters water and the roller profiles on the cross-sectional dimensions of the to be conveyed Material is also almost independent of these cross-sectional dimensions.

Die Erfindung wird ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.The invention is carried out without restricting the general inventive concept Below using exemplary embodiments with reference to the Drawings described in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1.a: Antriebsrolle mit V-förmigem Profil und Gegendruckrolle mit konvexem trapezförmigem Profil, Figure 1.a. Drive roller with V-shaped profile and counter-pressure roller with a convex trapezoidal profile,

Fig. 1.b: Vergrößerter Ausschnitt von Fig. 1.a für zwei unterschiedliche Drahtdurchmesser, FIG. 1.b: Enlarged section of Figure 1a for two different wire diameters.

Fig. 2.a: Antriebs- und Gegendruckrolle nach dem Stand der Technik, Fig. 2.a: drive and counter pressure roller according to the prior art,

Fig. 2.b: Vergrößerter Ausschnitt von Fig. 2.a für zwei unterschiedliche Drahtdurchmesser, Fig. 2.b: Enlarged section of Figure 2.a for two different wire diameters.

Fig. 3.a: Antriebsrolle mit V-förmigem Profil (2α = 90°, siehe Fig. 6) und Gegendruckrolle mit trapezförmigem Profil, das einen V-förmigen Einschnitt (2α = 90°, siehe Fig. 6) aufweist (vergrößerter Aus schnitt), Fig. 3.a: Drive roller with a V-shaped profile (2α = 90 °, see Fig. 6) and counter-pressure roller with a trapezoidal profile, which has a V-shaped notch (2α = 90 °, see Fig. 6) (enlarged off cut),

Fig. 3.b: Antriebsrolle und Gegendruckrolle mit rechteckförmigen Profilen (vergrößerter Ausschnitt), Fig. 3.b: drive roller and counter-pressure roller with rectangular profiles (enlarged section)

Fig. 4: Stirnradverzahnung von Antriebs- und Gegendruckrolle, Fig. 4: spur gear drive and counter-pressure roller,

Fig. 5: Unterschiedliche Andruckpunkte des zu fördernden Drahtes auf der Antriebsrolle bei verschiedenen Drahtdurchmessern, Fig. 5: Different pinch points of, to be conveyed on the wire drive roller at various wire diameters

Fig. 6: Geometrische Abmessungen eines V-förmigem Antriebsrollenpro fils mit den Andruckpunkten bei zu förderndem zylindrischen Draht- oder Stabmaterial, Figure 6: Geometric dimensions of a V-shaped Antriebsrollenpro fils, with the Andruckpunkten to be conveyed in cylindrical wire or rod material.

Fig. 7.a: Pendelrahmenaufhängung von Antriebs- und Gegendruckrolle, Fig. 7.a: Pendulum frame suspension of drive and counter-pressure roller,

Fig. 7.b: Schnitt der Pendelrahmenaufhängung in Fig. 7.a längs A-B, Fig. 7.b: section of the pendulum frame suspension in Figure 7.a along AB.

Fig. 8: Drahtvorschubgerät. Fig. 8: wire feeder.

Fig. 1.a zeigt eine vorteilhafte Ausbildung eines Antriebsrollenprofils als V-Nut zusammen mit einem abgestimmten Profil der Gegendruckrolle in Form eines Trapezes. Als Profiltiefe einer V-Nut wird der Wert der Größe z+r·cos(β/2) (vgl. Fig. 6) angesetzt; für andere (Profil)Formen von Vertiefungen (bzw. konkaver Profile) werden entsprechende Maße herangezogen. In Fig. 1.b ist der in Fig. 1.a strichliert umrandete Bereich für zwei unterschiedliche Drahtdurchmesser vergrößert dargestellt, um das kraftschließende Fördern eines Drahtes bei be liebigem Durchmesser zu verdeutlichen. Fig. 1.a shows an advantageous embodiment of a drive roller profile as a V-groove together with a coordinated profile of the counter pressure roller in the form of a trapezoid. The value of the size z + r · cos (β / 2) (cf. FIG. 6) is used as the profile depth of a V-groove; appropriate dimensions are used for other (profile) shapes of depressions (or concave profiles). In Fig. 1.b the area shown in dashed lines in Fig. 1.a for two different wire diameters is enlarged to illustrate the force-closing conveying of a wire with any diameter.

Fig. 2.b zeigt die entsprechende Situation nach dem Stand der Technik, bei der der Kraftschluß nicht bei allen Durchmessern gewährleistet ist. Fig. 2.b shows the corresponding situation according to the prior art, in which the frictional connection is not guaranteed for all diameters.

Fig. 3.a und Fig. 3.b zeigen Ausbildungen eines Antriebs- und eines Gegen druckrollenprofils für zu förderndes Material mit quadratischem Querschnitt. Während die Ausführungen in Fig. 1.b und Fig. 3.a neben der Vorschubfunk tion zusätzlich noch die seitliche Führung des zu fördernden Materials überneh men, ist im Beispiel in Fig. 3.b die seitliche Führung bei kleinen Durchmessern nicht gegeben. Diese Führungsfunktion müßte deshalb von einem anderen Bauelement ausgeübt werden. Fig. 3.a and Fig. 3.b show designs of a drive and a counter pressure roller profile for the material to be conveyed with a square cross-section. While the explanations in Fig. 1.b and Fig. 3.a in addition to the feed function also take over the lateral guidance of the material to be conveyed, in the example in Fig. 3.b the lateral guidance is not given for small diameters. This management function would therefore have to be performed by another component.

Da die Lage der Andruckpunkte zwischen Draht und Antriebsrolle für unter schiedliche Drahtdurchmesser d radial voneinander abweicht, während der An druckpunkt der Gegendruckrolle stets derselbe ist, ergibt sich hieraus eine Drehzahldifferenz und damit auch eine Winkelgeschwindigkeitsdifferenz zwi schen beiden Rollen, sofern die Gegendruckrolle nicht zusätzlich angetrieben ist. Sind dagegen sowohl Antriebs- als auch Gegendruckrolle z. B. über eine Stirnradverzahnung angetrieben (siehe Fig. 4; Vorschubrollenpaar mit Stirnrä dern (6)), so ist die Drehzahl und die Winkelgeschwindigkeit ω_A der Antriebsrolle zwangsläufig gleich der Drehzahl und der Winkelgeschwindigkeit ω_G der Gegen druckrolle, also ω_A = ω_G = ω. Es kommt bei dem erfindungsgemäßen An triebssystem in diesem Fall zu einer Differenz Δv = v_A - v_G der Umfangsge schwindigkeiten v_A der Antriebsrolle und v_G der Gegendruckrolle bei unter schiedlichen Drahtdurchmessern. Diese Differenz sollte möglichst gering sein, um über die Einstellung der Drahtfördergeschwindigkeit die je nach Bedarf zu fördernde Drahtmenge exakt an die Verbrauchsstelle liefern zu können. Eine zu sätzliche, erhebliche Abhängigkeit der Drahtfördergeschwindigkeit vom Drahtdurchmesser würde dies erschweren und zudem weitere Einstell- oder Re gelungseinrichtungen erfordern.Since the position of the pressure points between the wire and drive roller for different wire diameters d differs radially from one another, while the pressure point of the counter pressure roller is always the same, this results in a speed difference and thus an angular velocity difference between the two rollers, provided the counter pressure roller is not additionally driven . In contrast, both drive and counter pressure roller z. B. driven by a spur gear (see Fig. 4; pair of feed rollers with Stirnrä ( 6 )), the speed and the angular velocity ω _{A of} the drive roller is necessarily equal to the speed and the angular speed ω _{G of} the counter pressure roller, so ω _A = ω _G = ω. In the case of the drive system according to the invention, in this case there is a difference .DELTA.v = v _A - v _{G of} the circumferential speeds v _{A of} the drive roller and v _{G of} the counterpressure roller with different wire diameters. This difference should be as small as possible in order to be able to deliver the amount of wire to be conveyed exactly as required to the point of consumption by adjusting the wire conveying speed. An additional, significant dependency of the wire feed speed on the wire diameter would make this difficult and also require further adjustment or control devices.

Wird der Abstand von der Drehachse der Gegendruckrolle bis zu deren Auf druckpunkt auf den zu fördernden Draht mit r (siehe Fig. 5) bezeichnet, so gilt v_G = ω × r. Für die Antriebsrolle ändern sich hingegen die Andruckpunkte des Drahtes in Abhängigkeit des Drahtdurchmessers, so daß die entsprechenden Radien r(d) bezüglich der Antriebsrolle dafür verantwortlich sind, daß v_A = ω × r(d) vom Drahtdurchmesser abhängig ist. In Fig. 5 sind für drei unterschiedliche Drahtdurchmesser d₁, d₂, d₃ die zugehörigen Radien r(d₁), r(d₂) und r(d₃) eingezeichnet. Mit der Radiendifferenz Δr = r(d) - r erhält man für die relative Umfangsgeschwindigkeitsänderung: Δv/v_G = (v_A - v_G)/v_G = ω (r(d) - r)/(ω·r) = Δr/r. Zur Berechnung typischer Werte für die relative Um fangsgeschwindigkeitsänderung ergibt sich mit den Größen in Fig. 6 aus den Relationen s = d·sin(β/2), β = 2·(180°·90°-α, tan(α)=s/(2z), s=2·z·tan(α), d· sin(β/2)=2·z·tan(α) schließlich die Formel z = d·sin(90°-α)/(2·tan(α)). Sei bei einem Drahtdurchmesser von d = 1,2 mm die Radiusdifferenz Δr = 0 und ein Radius r = 15 mm vorgegeben, dann folgen für α = 40° die in der nachstehen den Tabelle angegebenen Werte.If the distance from the axis of rotation of the counterpressure roller to its point of pressure on the wire to be conveyed is designated by r (see FIG. 5), then v _G = ω × r. For the drive roller, however, the pressure points of the wire change depending on the wire diameter, so that the corresponding radii r (d) with respect to the drive roller are responsible for the fact that v _A = ω × r (d) depends on the wire diameter. In Fig. 5, the associated radii r (d₁), r (d₂) and r (d₃) are drawn for three different wire diameters d₁, d₂, d₃. With the radius difference Δr = r (d) - r one obtains for the relative circumferential speed change: Δv / v _G = (v _A - v _G ) / v _G = ω (r (d) - r) / (ω · r) = Δr / r. To calculate typical values for the relative change in peripheral speed, the values in FIG. 6 result from the relations s = d · sin (β / 2), β = 2 · (180 ° · 90 ° -α, tan (α) = s / (2z), s = 2 · z · tan (α), d · sin (β / 2) = 2 · z · tan (α) finally the formula z = d · sin (90 ° -α) / ( 2 · tan (α)) If the radius difference Δr = 0 and a radius r = 15 mm are specified for a wire diameter of d = 1.2 mm, then the values given in the table below follow for α = 40 °.

Für die gewählten Drahtdurchmesser macht obige Tabelle deutlich, daß die Ab weichungen der Umfangsgeschwindigkeiten von Antriebs- und Gegendruckrolle im ungünstigsten Fall ca. 1% betragen.For the selected wire diameter, the table above makes it clear that the Ab the peripheral speeds of the drive and counter pressure rollers in the worst case, approximately 1%.

Da zwischen Antriebsrolle und Draht aufgrund der konkaven Nutform zwei An druckpunkte bestehen, ergeben sich durch die daraus folgende Kraftzerlegung zwei Reibungskräfte, die in der Summe größer sind als die an der Gegendruck rolle entstehende Reibungskraft. Man kann daher davon ausgehen, daß die sich ergebende Drahtgeschwindigkeit in der Praxis immer mit der Umfangsge schwindigkeit der genuteten Antriebsrolle identisch ist, was im Laborversuch für verschiedene Drahtstärken bestätigt wurde! Die Konstanz und Reproduzierbar keit vorgegebener Drahtgeschwindigkeiten bleibt demnach auch für das erfin dungsgemäße Antriebssystem erhalten.Because between the drive roller and the wire due to the concave groove shape, two to pressure points exist, result from the resulting force decomposition two frictional forces that are greater in total than the back pressure roll arising frictional force. One can therefore assume that the resulting wire speed in practice always with the circumferential speed of the grooved drive roller is identical, which in the laboratory test for different wire sizes was confirmed! Consistency and reproducibility The predefined wire speeds therefore also remain for inventions receive the appropriate drive system.

Fig. 7.a und Fig. 7.b zeigen eine Ausführungsform einer Pendelrahmenauf hängung für ein Rollen paar. Dabei sind am Pendelrahmen (5) die Drehachse der Antriebsrolle, die Pendelachse (4) und die Anpreßfedern (7) für die Gegendruck rolle angebracht. Die Pendelrahmen, welche die Rollen mit dem Draht enthalten, drehen sich um die jeweilige Pendelachse, bis die Führungslinien der einzelnen Rollenpaare übereinstimmen. Mit dem Gehäuse des Vorschubgerätes starr ver bunden sind nur die Pendelachsen. Auch bei einer Pendelrahmenaufhängung von Vorschubrollenpaaren kann entweder nur eine der beiden Rollen angetrie ben sein oder auch alle beide. Fig. 7.a and Fig. 7.b show an embodiment of a swing frame suspension for a pair of rollers. The pendulum frame ( 5 ) has the axis of rotation of the drive roller, the pendulum axis ( 4 ) and the pressure springs ( 7 ) for the counter pressure roll. The pendulum frames, which contain the rollers with the wire, rotate around the respective pendulum axis until the guide lines of the individual roller pairs match. Only the pendulum axes are rigidly connected to the housing of the feed unit. Even with a swing frame suspension of pairs of feed rollers, either only one of the two rollers can be driven or all of them.

Fig. 8 zeigt einen Prototypen eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitenden Drahtvorschubgerätes, mit dem Drahtmaterial zwischen 0,8 mm und 1,6 mm Durchmesser ohne Umbauarbeiten (Auswechseln der Rollen) ge fördert werden kann. Der Prototyp besteht aus zwei Rollenpaaren in je einer Pendelrahmenaufhängung, wobei die Rollenpaare orthogonal zueinander ange ordnet sind. Jedes Rollenpaar setzt sich aus einer Antriebs- und einer Gegen druckrolle zusammen, welche in dieser Reihenfolge ein V-förmiges Profil bzw. ein konvexes trapezförmiges Profil aufweisen. Die Abmessungen des Gerätes sind 77 mm × 77 mm × 100 mm bei einem Gesamtgewicht von ca. 2,4 kg. Die maximale Drahtvorschubgeschwindigkeit liegt bei 38 m/min, wobei Geschwin digkeitsänderungen zufolge unterschiedlicher Drahtdurchmesser maximal ca. 1% ausmachen. Die Beschleunigung von 0-20 m/min dauert ca. 40 ms, falls die Drahtvorratseinheit (z. B. eine Drahtrolle) von dem Drahtvorschubgerät durch ein dazwischengeschaltetes Drahtreservoir, das als Drahtmengenpuffer dient, entkoppelt ist. Ohne ein solches Drahtreservoir, also bei direkter Entnahme des Drahtes von der Drahtrolle, dauert die Beschleunigung von 0-20 m/min ca. 160 ms. Fig. 8 shows a prototype of a wire feeder working with a device according to the invention, with which wire material between 0.8 mm and 1.6 mm in diameter can be conveyed without conversion work (changing the rollers). The prototype consists of two pairs of rollers in a pendulum frame suspension, the pairs of rollers being arranged orthogonally to each other. Each pair of rollers is composed of a drive and a counter pressure roller, which in this order have a V-shaped profile or a convex trapezoidal profile. The dimensions of the device are 77 mm × 77 mm × 100 mm with a total weight of approx. 2.4 kg. The maximum wire feed speed is 38 m / min, whereby speed changes account for a maximum of approx. 1% due to different wire diameters. The acceleration from 0-20 m / min takes approx. 40 ms if the wire supply unit (e.g. a wire reel) is decoupled from the wire feed device by an interposed wire reservoir, which serves as a wire quantity buffer. Without such a wire reservoir, i.e. when the wire is removed directly from the wire reel, the acceleration from 0-20 m / min takes approx. 160 ms.

Das zweite Rollenpaar wurde nicht ausschließlich zum Zwecke einer weiteren Führung vorgesehen, dazu hätte eine Hülse gereicht, sondern auch wegen der Vorschubfunktion. Es dient zudem dazu, die Deformation, die der Draht beim Durchlaufen durch das erste Rollenpaar erfährt, (im zweiten) rückgängig zu ma chen. Damit dies möglichst gut erreicht wird, wurden die beiden Rollenpaare in zueinander orthogonalen Ebenen angeordnet, wobei die Führungslinie des Drahtes nahezu parallel zu der Schnittlinie der beiden Ebenen verläuft und die Rollenachsen jedes Rollenpaares jeweils senkrecht auf der ihnen zugeordneten Ebene stehen. Eine möglichst geringe Deformation des Drahtes wird durch die Hinzunahme des zweiten Rollenpaares auch deshalb erreicht, weil so jedes Rol len paar für sich mit geringeren Andruckkräften beaufschlagt werden kann. The second pair of roles was not used solely for the purpose of another Leadership provided, a sleeve would have been sufficient, but also because of Feed function. It also serves to reduce the deformation of the wire Going through the first pair of roles experiences (in the second) reverses to ma chen. To ensure that this is achieved as well as possible, the two pairs of rollers were in mutually orthogonal planes, the guide line of the The wire runs almost parallel to the intersection of the two levels and the Roller axes of each pair of rollers each perpendicular to the one assigned to them Level. The smallest possible deformation of the wire is caused by the The addition of the second pair of rollers was also achieved because every roll len pair can be acted upon with lower pressure forces.

Neben den Führungsfunktionen der beiden Rollenpaare kann auf weitere Füh rungseinrichtungen verzichtet werden, falls Rollen mit nicht zu großem Durch messer benutzt werden. Im Prototyp wurde deshalb und auch aus Kostengrün den auf Rollendurchmesser von 30 mm zurückgegriffen.In addition to the management functions of the two pairs of roles, further leadership tion devices are dispensed with if roles with a not too large diameter knives are used. That is why the prototype was turned into cost green who used a roll diameter of 30 mm.

Wenn in einem speziellen Fall die beiden Rollenpaare auseinandergesetzt wer den, ist es vorteilhaft eine Führungshülse zwischen den Rollenpaaren einzuset zen.If, in a special case, the two pairs of rollers are put together , it is advantageous to insert a guide sleeve between the pairs of rollers Zen.

Die Bohrungen, durch die der Draht in den Prototyp ein- bzw. austritt, sind für den maximalen Drahtdurchmesser ausgelegt. Sie haben auch eine gewisse Füh rungsfunktion, die aber nicht allein vom Durchmesser des Drahtes und der Bohrhülse bestimmt ist, sondern auch über die Hülsenlänge und das Zielgebiet, in das der Draht geführt werden soll, zu definieren ist.The holes through which the wire enters and exits the prototype are for the maximum wire diameter. You also have a certain feeling tion function, but not only on the diameter of the wire and the Drill sleeve is determined, but also about the sleeve length and the target area, into which the wire is to be guided must be defined.

Zum Einfädeln des Drahtes brauchen keine Veränderungen am Gerät vorge nommen werden, weshalb diesbezüglich auch keine Verstellmöglichkeiten vor gesehen sind. Der Draht wird unabhängig von seiner Dicke in die Einlaufhülse (8) gesteckt, durch sie zum ersten Rollenpaar geführt (das Gerät läuft mit lang samem Vorschub!), das Rollenpaar wird durch den Draht leicht auseinanderge drückt und schiebt den Draht nun weiter zum zweiten Rollenpaar. Unmittelbar nach dem zweiten Rollenpaar wird der Draht in der konischen Auslaufhülse (9) gefangen und verläßt durch sie das Gerät. Dieser Vorgang läuft automatisch ab.No changes to the device need to be made to thread the wire, which is why no adjustment options are provided in this regard. Regardless of its thickness, the wire is inserted into the inlet sleeve ( 8 ), guided through it to the first pair of rollers (the device runs at a slow feed rate!), The pair of rollers is pressed apart slightly by the wire and now pushes the wire further to the second pair of rollers . Immediately after the second pair of rollers, the wire is caught in the conical outlet sleeve ( 9 ) and leaves the device through it. This process runs automatically.

Der zuvor beschriebene Prototyp kann Drähte mit Durchmessern zwischen 0,8 mm und 1,6 mm fördern. Das Intervall der förderbaren Durchmesser ist nicht beliebig ausdehnbar, da dann beispielsweise die Führungsfunktionen einiger Führungselemente bei den kleinen Drahtdurchmessern nicht mehr ausreichen. Im Prinzip sind jedoch viele Drahtdurchmesser förderbar, wobei für die einzelnen Teilbereiche dann allerdings andere Nuten bzw. Nutbreiten vorgesehen werden müßten. Ein zusätzlich zu berücksichtigender Faktor ist die Steifigkeit des vorzuschiebenden Drahtes. Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Draht vorschubgerätes deckt so den Bereich zwischen 0,6 mm und 2,0 mm ab, der derzeit in der Schweißtechnik der am häufigsten verwendete ist.The prototype described above can wire with diameters between Convey 0.8 mm and 1.6 mm. The interval of the conveyable diameter is not expandable as required, because then for example the management functions of some Guide elements are no longer sufficient for the small wire diameters. In principle, however, many wire diameters can be conveyed, and for the individual Sub-areas, however, other grooves or groove widths are then provided ought to. An additional factor to be considered is the rigidity of the wire to be fed. Another embodiment of a wire feed unit covers the range between 0.6 mm and 2.0 mm, the is currently the most commonly used in welding technology.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung arbeitet nur mit einem Rollenpaar und einer Führungshülse. Diese Vorrichtung eignet sich ebenfalls zur Förderung von Materialien unterschiedlicher Durchmesser von 0,8 bis 1,6 mm. Zwar sind die Drahtdeformation und/oder der auftretende Schlupf größer als bei dem oben beschriebenen Prototypen, allerdings sind die Herstellungskosten der Vorrich tung deutlich geringer.Another embodiment of the invention works only with a pair of rollers and a guide sleeve. This device is also suitable for funding of materials with different diameters from 0.8 to 1.6 mm. Although are the wire deformation and / or the slip occurring is greater than that in the above prototypes described, however, the manufacturing costs of the Vorrich tion significantly lower.

Claims

1. An apparatus for conveying material, in particular wire or rod-shaped welding filler material, which contains one or more drive rollers and one or more counter pressure rollers, the material to be conveyed being pressed against a drive roller by an associated counter pressure roller and both the drive roller and the associated counter pressure roller material to be conveyed even with different cross-sectional dimensions of the material in at least one point and also have at least one drive roller and a counter-pressure roller on their lateral surfaces, characterized in that the profiles of a drive roller and an associated counter-pressure roller are matched to one another in such a way that they are at Cross-sectional dimensions of the material to be conveyed, which are considerably smaller than the profile depth of the drive or associated counter-pressure roller, interlocked.

2. Device according to claim 1, characterized, that the axes of rotation of a drive roller and an associated counter pressure roller are arranged parallel to each other.

3. Device according to one of claims 1 to 2, characterized, that in addition to a drive roller, a counter pressure roller is driven.

4. The device according to claim 3, characterized, that the drive of the counter pressure roller via a spur gear toothing with the associated drive roller takes place.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized, that one of the two profiles of a drive roller and an associated Ge gene pressure roller of concave shape and the other profile of convex Shape is.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized, that groove, round, trapezoidal, V, and / or rectangular profiles are used.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized, that one of the two profiles of a drive roller and an associated Ge gene pressure roller is V-shaped and that the other profile trapezoid is shaped and that the diameter of both rollers are the same.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized, that each have a drive roller and a counter pressure roller in pairs belong to.

9. The device according to claim 8, characterized, that drive and counter pressure roller of a pair of rollers in a pendulum frame suspension are arranged.

10. The device according to one of claims 8 to 9, characterized, that one or more pairs of roles in mutually orthogonal planes are ordered, the axes of rotation of the drive and counter pressure roller of a pair of rollers are perpendicular to each of these levels.

11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized, that the roll diameter and the roll profiles so on the cross-section Dimensions of the material to be conveyed are matched that the one adjustable speed at which the material to be conveyed is fed becomes almost independent of the cross-sectional dimensions of the material than is.

12. Process for the promotion of material, especially wire or rod-shaped filler metal using the device according to one or more of claims 1 to 11, characterized, that the material through an input sleeve in the material conveyor occurs that this material continues from the drive and Ge gene pressure rollers under frictional engagement and transported and that then the material through an output sleeve from the material conveyor device emerges and is fed to a consumption point.

13. The method according to claim 12, characterized, that material with different cross-sectional dimensions without Changes made to the device or devices positions must be changed, is promoted.

14. The method according to any one of claims 12 to 13, characterized, that the material inside the material conveyor next to the An drive and counter pressure rollers is guided by other components.

15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized, that the material with an adjustable speed that the Cross-sectional dimensions of the material is almost independent becomes.