DE2055721A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Vor schub von Elektrodendraht - Google Patents

Description

Dr. O. Dittmann K. L. Schiff Dr. A. ν. Föner Dipl. Ing. P. Strehl DA-6772

Patentanwälte
ft München 90, Mariahilfplatz 2 4 3, Telefon 45 40 40

Beschreibung

zu der

Pat e nta nm e1dung
der Fa.

NII po Savarjavane, Sofia 20, Kv. V. Rampa / BULGARIEN

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zum Vorschub von Elektrodendraht .
(Priorität: 19. Februar 1970/ Bulgarien -14 017)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorschub von Elektrodendraht an Schweißautomaten und zum Umformen einer von dem Antrieb übernommenen Drehbewegung in eine relative Schiebebevegung eines zylindrischen Körpers sowie eine Planetenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Bei den bis Jetzt verwendeten derartigen Verfahren und Verrichtungen erfolgt der Vorschub des Elektrodendrahtes durch zwei oder mehr Drahtvorschubrollen, deren Zylinderflächen auf den Draht bzw. den zylindrischen Körper drücken und deren Achsen zu dem vorgeschobenen Draht senkrecht stehen» Der Antrieb dieser Drahtvorpchu*- rollen erfolgt durch einen Elektromotor über ein Schneckenreduktion^getriebe mit einem Untersetzimgsverhältnis bis 200:1. Die Rollen werden durch eine federnde oder starre Schraubverbindung auf den Dlektrodendreht bzw. den zylindrischen Körner gedrückt. Da« Einstelle»! fi**s r^dipler» V^r«*chub<» der Rollen nach den Drahtriurrhneesor und der Ausstoßkraft erfolgt durch die besagte federnde oder starre* Schraubverbindung.

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Die erwähnten Verfahren und entsprechenden Vorrichtungen zum Vorschub von Elektrodendraht weisen folgende Mängel auf: Niedrigen · Wirkungsgrad, geringe Ausstoßkraft beim" Vorschub von Draht ohne Deformationen und Anschnitte, Versagen beim Vorschub von gebogenem oder geknicktem Draht, keine Einsatzmöglichkeit bei Baumontagear- beiten sowohl wegen fehlender Tragbarkeit, großer Außenabmessungen und großen Gewichts der Vorschubgetriebe als auch infolge des großen Untersetzungsverhältnisses des Reduktionsgetriebes. Dazu kommt noch der kleine Variationsbereich der Vorschubgeschwindigkeit bei gleichem Drehzahl-Einstellbereich des Antriebes. Die Vorrichtung hat infolge des schnellen Verschleißes des Schneckengetriebes eine sehr kurze Lebensdauer und verlangt wegen des niedrigen Wirkungsgrades des Systems einen Elektromotor mit hoher Leistung.

Verwendet werden such Vorrichtungen zum Drahtvorschub mit zylindrischen Rollen, t~i denen das Einstellen der Rollen nach dem Drahtdurchmesser und der Ausstoßkraft durch eine Schraubverbindung durch Zentrifugalgewichte o.a. erfolgt. Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht in dem zylindrischen Profil der pia^eteri??r*i£ rotierenden Rollen, die den vorzuschiebenden zylindrischen Körper an einem Punkt berühren. Infolgedessen weisen die Rollen eine kleine Berührungsfläche (Reibungsfläche) mit dem vorgeschobenen Draht auf und Üben demzufolge eine kleine Ausstoßkraft auf ihn aus. Das nicht gleichzeitige Andrücken der Rollen auf den z^l3erfrischen Körper bzw. Draht, das durch die Besonderheiten der früheren Bauwelsen hervorgerufen wird, gestattet kein genaues Zentrieren der ReiBüngsflachen der Rollen in Bezug auf die zylindrische Fläche des Drahtes und der Vorschubachse. Die besagten Mängel wirken sich nachteilig auf die Geschwindigkeitscharakteristiken der Vorrichtungen aus und verringern ihre Ausatößkraft und ihren Wirkungsgrad.

Die Vorrieh+πη£τ. mit 7 ntrifugälem Spannen weisen noch fol£<=nden

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Nachteil auf: Ihre Ausstoßkraft ist der zweiten Potenz der Vorschubgeschwindigkeit bzw. der Geschwindigkeit der Planetenrotation der Rollen proportional, was ihren Einsatz bei Schweißautomaten und -halbautomaten erschwertι die einen großen Geschwindigkeits-Einstellbereich verlangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vorschub von Elektrodendraht und zum Umformen einer von dem Antrieb übernommenen Drehbewegung in relative Schiebebewegung eines zylindrischen Körpers sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen. Die Vorrichtung soll konstante Ausstoßkraft bei Einstellbarkeit der Vorschubgeschwindigkeit, besseren Wirkungsgrad, größere Ausstoßkraft bei hoher Qualität des vorgeschobenen Elektrodendrahtes, Möglichkeiten zum Vorschub such von geknicktem und gefaltetem Draht ,einen im Vergleich mit dem Einstellbereich der Rotationsgeschwindigkeit des Antriebes etwa doppelt so großen Einstellbereich der Vorschubgeschwindigkeit, wesentlich kleinere Außenabmessungen und kleineres Gewicht haben und bequemen Einsatz bei Baumontagearbeiten gestatten. Wegen des kleineren Antriebsmoments kann dann auch der Antriebsmotor leichter ausgeführt werden.

Erfindungsgemäß wird dies durch Rollen mit hyperboloidartigem Profil erreicht, die eine Planetenbewegung um einen nicht rotierenden zylindrischen Körper, insbesondere um einen nicht rotierenden Elektrodendrsht, ausführen. Die Rollen drehen eich frei um ihre eieren Achsen und bilden in ihrer Anordnung einen «jevrieser *^rinkel !".< + **r Achse des zylindrischen Körpers (des Drahtes). Sie verden £leichzeitig Hurch Kolben oder Gevlndebecken, die durch eine konische Wutte: oder eine Mutter mit Stimcevinde getriebe« werfen, auf dbn zylindrischen Körper (ilektrodendrfht) gedrückt. Die Pollen beschreiben mixt der Mantelfläche des zylindrischen Körpern Schraubenlinien,

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deren Steigung eine axiale Verschiebung des Drahtes füV eine volle Umdrehung der Rollen um den Draht darstellt. Die Verschiebung ist relativ und läßt sich sowohl bei starren in axialer Richtung und planetar rotierenden Rollen und beweglichen zylindrischen Körpern bzw. Drähten als auch im Gegenteil realisieren. Die Aussbßkraft, die der Vorschub des zylindrischen· Körpers bzw. Drahtes gewährleistet, ist auf die Reibung zurückzuführen, die durch die Stirnberührung der zylindrischen Fläche der Rollen verursacht wird. Dabei ist die Ausstoßkraft dem Druck, den die zwei auf den Draht drückenden Rollen ausüben, proportional und von der Geschwindigkeit der Planetenrotation der Rollen bzw. der Vorschubgeschwindlgkeit unabhängig.

Das hyperboloidartige Profil der Rollen umfaßt einen großen Teil der zylindrischen Fläche des Drahtes, wobei die Reibungsfläche, die Reibung selbst und daher die Ausstoßkraft zunehmen.

Der radiale Vorschub der Rollen auf den zylindrischen Körper (llektrodendraht) durch Gewindebacken und Mutter mit Stirngewinde oder durch Kolben und eine konische Mutter gewährleistet ein gleichzeitiges Andrücken der Rollen auf den Draht.Dies bewirkt ein genaues Zentrieren der Hyperboloidrollen, gegeneinander, gegenüber dem Driht und in Bezug auf die Verschubachse.

neue Arbeitsweise, die durch die Verwendung von n statt vor. zylindrischen Rollen charakteripiert ist,h?t f?l&$nde Vorteile: Durch die wesentliche Zunahme der ReibungsflSche wird die Ausstoßkraft auf den Draht mehrfach erhöht; es entstehen Bedin- gvr.cron _2ur ei_cy,_eren Fi'hrur.s und Zentrierung des Prp.htes, de dieser durch das Profil der Roller, umfaßt wird; die Arbeit bei großen Geschwindigkeiten der Plenetenrotation der Rollen bzw. ro^en TVr^ht-

c^piten ist verberrert. 10983 5/09 52

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Das Verfahren, bei dem die Rollen gleichzeitig auf den Draht gedrückt und nach dem Durchmesser und der Ausstoßkraft eingestellt werden, hat folgende Vorteile gegenüber anderen Verfahren zum Spannen: Die Geschwindigkeitscharakteristiken beim Verschieben auch des dünnsten Drahtes werden ohne Deformationen und Verdrehen verbessert; es entsteht eine konstante Ausstoßkraft beim Einstellen der Vorschubgeschwindigkeit; die Ausstoßkraft wird erhöht; es werden Bedingungen zum genauen Zentrieren des durch die Rollen vorgeschobenen zylindrischen Körpers bzw. Drahtes zu der Eintritts- und Austrittsöffnung und der Verschiebungsachse geschaffen, und es werden günstige Einsatzmöglichkeiten und lange Lebensdauer sowie bessere Arbeitsleistung bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten gewährleistet.

Die Erfindung wird nachstehend an zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein kinematisches Schema einer Planetenvorrichtung zum Drahtvorschub mit Pr'ofilrollen, die radial verschfeblich und nach dem Durchmesser des zylindrischen Körpers bzw. des Drahtes sowie der Ausstoßkraft mittels Kolben und einer konischen Mutter einstellbar sind;

Fig. 2 einen Axialschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß der Linie ABCD in Fig. 2;

Fig. & ein kinematisches Schema einer anderen Planetenvorrichtur» zum Drahtvorschub mit Profilrollen, die radial verschieblich und nach dem Durchmesser des zylindrischen Körpers und der Ausstoßkraft mittels Gewindebecken und einer Mutter mit Stirngewinde einstellbar sind;

Fig. 5 eine Seitenansicht mit Teilschnitt r*er Verrichtung ^ach Fig. A;

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Fig.6 eine Vorderansicht mit Teilschnitt des Deckels der

Vorrichtung nach Fig. h;
Fig. 7 einen Schnitt des Planetenkopfes längs der Linie

. ABCDEF in Fig. 5; und
Fig. 8 einen Teilschnitt gemäß der Linie KL in Fig. 6.

Der Aufbau und die Funktionsweise der Plarefcenvorrichtung zum Drahtvorschub mit Einstellung nach dem Durchmesser des zylindrischen Körper bzw. Drahtes und der Ausstoßkraft mittels Kolben und konischer Mutter (Fig. 1) sind folgendermaßenϊ

Die eich planetenartig um einen nicht rotierenden Draht 3 drehenden und unter einem Winkel zur Achse des Drahtes "3 angeordneten Rollen 5 mit hyperboloidartigem Profil sind auf Kolben 7 befestigt, die durch eine Mutter mit konischer Peripherie 4, die sich in axialer Richtung gema'ß dem zylindrischen Gewinde des starr auf der Achse 2 des Elektromotors 1 befestigten Körpers 6 verschiebt, radial zu dem Körper 6 verschiebbar sind. Auf diese Weise richten sich die Rollen nach dem Durchmesser des Drahtes 3 und der gewünschtem Aus-Stoßkraft aus. Die Pollen beschreiben auf dem Draht Schrauben!ini'en mit einer Steigung, die den Vorschub des Drahtes 3 fttr eine Undrehung der Rollen 5 bzw. des Körpers 6 und der Achse 2 darstellt,

Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Vorrichtung hat folgenden Aufbau:

Durch eine Hohlwelle ?7, die noch die Funktion eines K^r*ers verläuft der Draht 3 Über einen Stutzer 28. In dem Körper 27 sind kleine, sich in zylindrischen Nuten bewegende Kolben 29 angebracht In die Kolben 29 sind in genau bestimmter Winkelstellung zu dem Draht 3 Achsen 31 eingepreßt. An den" Achsen 31 sind mittel? eiV

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Mutter 32 und einer Scheibe 33 die Rollen 5 mit hyperboloidartigem Profil 45 befestigt. Die Rollen 5 werden durch eine konische Scheibe 34, die sich gemäß einem Gewinde 35 des Körpers 27 bewegt, gegen den Draht 3 verschoben. Die Rückstellung der Kolben 29 erfolgt durch eine Feder 36, die durch Stifte 37 zentriert ist. Eine Nut 38 des Körpers 27 verhindert axiales Lockern der Kolben 29. Der ästhetischen Gestaltung und dem Verschieben der Mutter 34 gemäß dem Gewinde 35 dienen eine durch Schrauben 40 an der Mutter 34 befestigte Kappe 39 und eine durch Schrauben 42 an dem Körper 27 befestigte Kapppe 41. Das Zentrieren des Drahtes 3 am Ausgang der Vorrichtung erfolgt durch einen an der Kappe 39 montierten Stützer 44.

Der Vorgang des Drahtvorschubs sei weiterhin näher erläutert:

Der Draht 3 läuft durch den Körper 27 über den Stützer 28 und wird zwischen den Rollen 5 mittels der konischen Scheibe (Mutter) 34 gespannt. Die Berührungsfläche des hyperboloidartigen Rollenprofils umfaßt den Draht axial und radial.

Bei der Planetenrotation des Körpers 27 und dadurch auch der Rollen 5, die gegen den Draht gedrückt sind, Reibung erzeugen und eine gewisse Winkellage gegeüber demselben aufweisen, entsteht eine axiale Verschiebung des Drahtes pro Umdrehung, die der Steigung der von den Rollen auf dem Draht beschriebenen Schraubenlinien gleich ist.

Das Andrücken der Rollen auf den Draht erfolgt durch die Kolben 29, die durch die konische Mutter (Kranz) 3^L in radialer Richtung getrieben werden. Die konische Mutter 34 wird in axialer Richtung gefäß dem Gewinde 35 durch die Kappe 39, die durch Schrauben ^O an der Mutter 34 befestigt ist, £etrie*»en. Di*⁵ ~*»!*tivp nr^eru^2 ^pr Mv*t»r 3*» gemäß den Gewinde 3? in Bezug suf den Körper 27 erfolgt durch* die Kappe 41 _f die mittels Schrauben ^2 sn 6ezi Körner ?7 bpf^r + i^+ !«·+.

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Bei der anderen Ausführungsvariante (Fig. 4) funktioniert die Planetenvorrichtung zum Drahtvorschub mit hyperboloidartigen Rollen, die radial verschiebbar und durch Gewindebacken und eine Mutter mit Stirngewinde einstellbar sind, folgendermaßen:

Die sich planetenartig um den Draht 3 drehenden Rollen 5 hyperboloidartigem Profil schließen mit der Drahtachse einen gewissen Winkel ein und sind auf den Gewindebacken 7 befestigt. Die letzteren werden durch die Mutter mit Stirngewinde 4 radial in den starr auf der Achse 2 des Elektromotors 4 befestigten Körper 6 · geschoben. Das radiale Verschieben der Rollen 5 auf die beschriebene Weise gewährleistet ihre Einstellung nach dem Drahtdurchmesser und der Andruckkraft bzw. der Ausstoßkraft.

In den Figuren 4, 5, 6, 7 und θ ist eine prinzipielle konstruktive Lösung einer Vorschubvorrichtung für einen Schweißautomaten dargestellt.

Es ist ersichtlich, wie der Draht durch die Hohlwelle 6 verläuft, die gleichzeitig auch den Körpör der Vorrichtung derstellt und * •zur Drehung mit der Achse des entsprechenden Antriebsmotors 1 gekoppelt ist. An demselben Körper 6 sind durch besondere Nuten Ί , und 8 zwei Arten von Gewindebacfctn 9 und 10 montiert. In die Gewindebacken 9 sind Achsen 11 eingepreßt, die ihrerseits mit den hyperboloidartigen Rollen 12 durch Pressung verbunden sind. Durch die öffnungen in den Gewindebacken 9 sind Achsen 11 unter derrt notwendigen Neigüngswinkeil zum Draht 3 fixiert, der durch die Hohlwelle 6 in Richtung der Rollen 12 verläuft. Zürn Zentrieren des. ^. Drahtes 3 In Bezug auf den Ausgangsmittelpunkt (die öffnung 13 J ;*..'. dienen Stützen 14, die durch Bolzen 18 an den Gewind«? backen 10. fei?· festigt sind. Die Rollen 12 sind durch Bolzen 15 und Scheib,«*^ ΐ| _t,; und 17 an der Achse 11 fixiert. Das Angreifen der Rollen 12 und

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Stützen 14 an dem Draht 3 erfolgt durch eine Mutter 19, die mit einem Archimedesgewinde versehen ist. Dieses Gewinde kämmt mit dem an Nasen 20 und 21 mittels der Gewindebacken 9 und 10 geschnittenen Gewinde. Als' Maßnahme gegen axiale Versetzung der Mutter 19 ist ein Federring 22 vorgesehen. Die Drehung der Mutter 19 erfolgt durch eine Scheibe 23, die an der Mutter durch Bolzen 24 befestigt ist. Beim Drehen der Mutter 19 bewegen sich die Gewindebacken 10 in Bezug auf den Draht 3 gleichzeitig hin oder zurück, wobei sie die !tollen nach dem Drahtdurchmesser und der Ausstoßkraft einstellen Und ausrichten. Aus ästhetischen Gründen und zum Versteifen der kompletten Vorrichtung ist dieselbe mit einem durch Bolzen 26 an dem Körper besfestigten Deckel 25 versehen.

Die Vorrichtung nach dem beschriebenen Schema funktioniert folgendermaßen:

Der nicht rotierende Draht 3 verläuft durch die Hohlwelle des .Antriebes 1 über den Körper 6, an dem mittels Nuten die Gewindebacken 9 befestigt sind. An die letzteren sind die Rollen 1? mit dem hyperboloidartigen Profil engebracht. Die Rollen-12, die mit der Drahtachse einen gewissen Winkel bilden, kommen in Berührung mit dem Draht 3 und üben auf seine zylindrische Fläche Druck aus , indem sie sich planetenartig um ihn drehen. Durch die auf diese Weise entstehende Reibung vermitteln die Rollen für eine Umdrehung der Vorrichtung einen axialen Vorschub de? Drahtes 3, der der Steigv.n^ der von den Rollen 12 auf dem Draht 3 beschriebenen Schraubenlinie entspricht. Die Rollen 12 rücken radial zum Draht 3 vor, indem sie auf ihn drücken und sich nach Durchmesser und Ausstoßkreft ausrichten, P radiale Verschieben der Gevindebacker» 9 erfolgt durch di? M^t+^r ni-f-f- ο+ \τιηπ·(* %H r> na f A T*'*''''''*"* d«s ^ V) ρ ^ρτ>4 ip?>! ο V. H5<? οίο*¹ ·>νί crVnn Η«¹"

Ring 22 und der Scheibe 23 dreht. Die Zentrierung des Drahtes 3 fn Bezug auf die Vo rs chub* ch.se auf die Hj^erboloid-FlHchen der Rollen

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erfolgt durch zentrierende Andrücker 1^, die durch die Mutter 19 mittels der Gewindebacken 10 radial verschoben werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   G Verfahren zum Vorschub von Elektrodendraht an Schweißautomaten und zum Umformen einer von dem Antrieb übernommenen Drehbewegung in relative Schiebebewegung eines zylindrischen Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß um einen zylindrischen nichtrotierenden Körper räumlich angeordnete Rollen mit hyperboloidartigem Profil planetenartige Drehungen ausführen, indem sich die besagten Rollen frei Uta ihre eigenen Achsen drehen, die mit der Achae des zylindrischen Körpers einen gewissen konstanten oder einstellbaren Winkel einschließen, und gleichzeitig Druck auf den zylindrischen Körper durch ein Getriebe ausüben, das eine Einstellung nach dem Durchmesser des zylindrischen Körpers (Elektrodendrahtes) una nach der von der Vorschubgeschwindigkeit unabhängigen konstanten Ausstoßkraft gestattet, wobei die Rollen bei der Berührung mit dem zylindrischen Körper durch ihr hyperboloidertiges Profil und ihre Planetendrehungen um denselben Körper Schraubenlinien ausführen, deren Steigung die relative Verschiebung der zwei Körper gegeneinander für eine volle Umdrehung der Rollen darstellt.

   ■ I

   2. Planetenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Einstellung nach dera Durchmesser des zylindrischen Körpers (Elektrodendrahtes) und nach der Ausstoßkraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorechubrollen (5) ein tvyn^rbolöidartlges' Profil aufweisen und sich planetar um den nichtrotierenden zylindrischen Körper (3) drehen, wobei die Roller eir-.en Wirtel rrit der Acbse des zylindrischen Körpers einschließen und "bei- ihrer Bewegung auf a*r Flache cle? zylindrischer» JTKr-T-eye- ρ^· ^r^bei"!ini^^ ausführen, deren Stei-fii*¹·* Λ^ηη Vorr·"^.'¹^ des zylindrischen Körpers für eine Umdrehung der Rollen um denselben darstellt, und die Spannbewegungen suf den zj'llndrischer Körper

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   hin gleichzeitig durch Kolben (29) oder Gewindebacken (9) erfolgen, die durch eine konische Mutter (4,34) oder eine Mutter (4,19) mit Stirngewinde getrieben, werden.

   3'. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (5) gleichzeitig und radial zum Durchmesser des zylindrischen Körpers (3) mittels Kolben (29), die durch eine konische Mutter (34·) und eine Feder (36) getrieben werden, auf den zylindrischen Körper (Elektrodendraht) gedrückt und zurückgeschoben werden. . · .

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e τ η ζ e i c hn e t, daß die Rollen (5) gleichzeitig und radial zum Durchmesser· des Drahtes (3) mittels Gewindebacken (9), die_i gemeinsam mit zentrierenden Stützen (10 und 14) durch eine Mutter mit Stirrigevrinde (19) getrieben werden, auf den"zylindrischen Körper .gedrückt und' zurückgeschoben werden» ..

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