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Planetenrollen-Vorschub für einen abschmelzenden Schweißdraht
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Planetenrollen-Vorschub für
einen abschmelzenden Schweißdraht, mit mindestens zwei verschränkt zur Drehachse
umlaufenden Vorschubrollen, sowie mit einem an einer zum Schweißdraht koaxialen
Motorwelle fest verbundenen Lagerteil, in dem Rollenhalter befestigt sind.
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Mit diesem Oberbegriff wird auf Planetenrollen-Vorschübe Bezug genommen,
wie sie beispielsweise aus der DE-PS 514 759, der BE-PS 705 047 sowie den US-PS
1 733 836, 3 014 519 und 3 424 012 bekannt geworden sind.
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In der DE-PS 514 759 ist eine Einrichtung geoffenbart, bei weicher
die Drehachsen der Planetenrollen gegenüber der Achse des Schweißdrahtes beliebig
verstellt werden können, um die Drahtfördergeschwindigkeit zu ändern. Die Zentrierung
der
Rollen gegenüber dem Draht und auch das Andrücken der Rollen
an den Draht erfolgt mit Schrauben und Gummischeiben bzw.
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Federn.
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Bei dieser bekannten Einrichtung ist von Nachteil, daß die beim Drehen
der Planetenrollenauftretenden Fliehkräfte ein Abheben der Rollen entgegen der Kraft
der Gummischeiben bzw.
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Federn bewirken. Da die Fliehkräfte von der Drehzahl, d.h.
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der Drahtvorschubgeschwindigkeit abhängig sind, ist nicht gewährleistet,
daß die Rollen während des Vorschubes des Elektrodendrahtes mit einer konstanten
Kraft gegen den Elektrodendraht gepreßt werden und die Vorschubgeschwindigkeit konstant
bleibt. Gerade dies ist aber eine wesentliche Voraussetzung, um eine einwandfreie
Drahtförderung und Schweißung zu gewährleisten.
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Bei der Einrichtung nach der BE-PS 705 047 ist zur Einstellung der
Anpreßkraft eine Schraube vorgesehen, durch welche zwei an Hebeln befestigte und
um Drehpunkte verschwenkbare Rollen befestigt sind. Durch die Schraube wird jedoch
nur ein Verdrehen der Hebel um die Drehpunkte erreicht und damit kein senkrechtes
Verschieben der Rollen. Dies bewirkt, daß bei unterschiedlichen Drahtdurchmessern
die Planetenrollen in unterschiedlichen rechtwinkligen Ebenen umlaufen wodurch ein
ungleichmäßiges Fördern des Drahtes eintritt. Aufgrund des verwendeten Hebelprinzipes
werden ferner keine gleichmäßigen Anpreßkräfte und darüber hinaus keine konstanten
Geschwindigkeiten zur Förderung eines Schweißdrahtes erreicht.
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Bei der US-PS 1 733 836 ist ebenfalls ein Planetenrollen-Vorschub
vorgesehen, wobei ein Planetenrollenpaar zur Vorwärts- und das anderePlanetenrollenpaar
zur Rückwärtsbewegunq des Schweißdrahtes dienen soll, und wobei ferner die Betätigung
der Rollen in AbhAngigkeit von der Lichtbogenspannung erfolgt. Von Nachteil ist
der aufwendige und kolnplizierte
Einstellmechanismus zum Anpressen
der beiden Rollenpaare gegen den Elektrodendraht.
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Auch die US-PS 3 014 519 zeigt den komplizierten Aufbau der bisher
bekannten Planetenrollen-Vorschübe. Hinzu kommt, daß auch bei dieser bekannten Einrichtung
eine Beeinflussung der Fliehkräfte nur über Federn zu vermeiden ist.
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Das hat wiederum den Nachteil, daß die Federkräfte entsprechend den
zu erwartenden Fliehkräften ausgelegt und dimensioniert werden müssen. Infolge der
Federkonstante und der unterschiedlich großen Fliehkräfte bei verschiedenen großen
Drehgeschwindigkeiten tritt der Nachteil auf, daß die Rollen mit unterschiedlichen
Kräften gegen den Draht gepreßt werden.
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Auch die in der US-PS 3 424 012 geoffenbarte Vorrichtung ist im Aufbau
recht kompliziert. Darüber hinaus erfolgt auch bei dieser Patentschrift das Anpressen
der Rollen über Federn und Schrauben, wobei jeder Rolle ein gesondertes Einstellorgan
zugeordnet ist, wodurch die Zentrierung der Rollen zueinander sowie die genaue Einstellung
von Anpreßkräften erschwert wird. Hinzu kommt, daß die federbeaufschlagte Rolle
wieder empfindlich gegen Fliehkräfte ist und somit ein genauer und gleichbleibender
Anpreßdruck während des Betriebes nicht gewährleistet ist.
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Neben den oben beschriebenen Vorrichtungen ist darüber hinaus der
DE-PS 2 055 721 ein Planetenrollen-Vorschub bekannt, bei dem sich die Rollenhalter
an einer Fläche einer Spannmutter abstützen, welche um den Schweißdraht drehbar
ist.
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Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Zentrifugalkräfte (Fliehkräfte),
welche. beim Drehen der Planetenrollen um den vorzuschiebenden Schweißdraht herum
auftreten und welche der formschlüssigen Verbindung zwischen Elktrodendraht und
-Rolenentgegenwirken, keinen Einfluß mehr auf die Draht-
förderung
ausüben können. Dies ist insbesondcre dadurch bedingt, daß sich die Rollen über
die verschiebbaren Rollen halter auch während der Drehung fest an der Spannmutter
abstützen und dadurch verhindert wird, daß sich die einzelne Planetenrolle aufgrund
der Fliehkräfte von der Rolle abheben kann. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß bei
derartigen Vorschubgetrieben die Einstellung der Anpreßkraft, also das Verschieben
der Spannmutter, stets von 1Iand erfolgen muß und somit, je nach Geschick des Schweißers,
die Rollen mit einer mehr oder weniger richtigen Anpreßkraft an den Draht gedrückt
werden.
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Diese bekannten Einrichtungen versuchen alle, die bei einem Planetenrollen-Vorschub
auftretenden Probleme wie beispielsweise das Abheben der Rollen durch Fliehkräfte
und die Verstellbarkeit der Pollenhalterungen zwecks DrdhtdurChmes.CJer Anpassung
und Drahtanpreßkraft-Regelung durch neue konstruktive Maßnahmen zu lösen. Diese
Problemlösungen zeichnen sich durch hohe Herstellkosten und z.T. komplizierten Aufbau
und damit geringer Anpassungsfähigkeit an vorhandene oder neue Schweißanlagen aus.
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Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen Planetenrollen-Vorschub der eingangs genannten
Art zu schaffen, bei dem der Aufbau einfach ist, die während der Drehung der Rollen
entstehenden Zentrifugalkräfte keine ungünstige Beeinflussung der Drahtförderung
bewirken und darüber hinaus wahlweise eine Krafteinstellung bzw.eine ilandeinstellung
der jeweils erforderlichen Anpreßkraft der Rollen an den Draht, auch bei sich änderndem
Drahtdurchmesser erfolgt. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen
Planetenrollen-Vorschub zu schaffen, der sich durch einen baukastenartigen Aufbau
auszeichnet und mit dem ferner einfach eine hohe Vorschubkraft für dickere Schweißdrähte
erreichbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß das Lagerteil und der Rollenhalter als ein an sich bekanntes Spannfutter ausgebildet
sind.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung des Planetenrollen-Vorschübes,
wird die oben genannte Aufgabe in besonders zweckmäßiger Art und Weise gelöst. So
wird beispielsweise durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Vorschubes ein besonders
einfacher und genormter Aufbau des gesamten Gerätes erreicht.
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Weiterhin wird durch das erfindungsgemäß als Lagerteil vorgesehene
Spannfutter ein System geschaffen, das hinsichtlich seiner Anpassungsfähigkeit auf
vorhandene Schweißmaschinen anwendbar bzw.an vorhandenen Schweißmaschinen ausbaufähig
ist.
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Darüber hinaus ist von wesentlicher Bedeutung, daß durch das erfindungsgemäße
Spannfutter als Planetenrollen-Vorschub die Fliehkraftempfindlichkeit der Rollen,
die Drahtanpreßkraft-Regelung und die senkrechte, radiale Verstellbarkeit der Rollenhalter
zwecks Drahtdurchmesser-Anpassung besonders einfach gelöst ist.
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So wird beispielsweise bei einem Handspannfutter die Drahtdurchmesser-Anpassung
und die Verstellbarkeit der Rollenhalter sowie die Spannkraft über einen Betätigungsschlüssel
mit der Hand erzeugt, während diese Maßnahmen bei einem Kraftfutter durch pneumatische,
hydraulische oder elektrische Betätigungselemente erfolgen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß aufgrund des
vorgesehenen Spannfutters genormte Anschlüsse zwischen Motorwelle und Spannfutter
verwendbar sind, so daß eine einfache Austauschbarkeit einzelner Planeten-
rollen-Vorschub-Systeme
gewährleistet ist.
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Der erfindungsgemäße Vorschub ist besonders vorteilhaft in UP-Anlagen
als Drahtvorschub einsetzbar, wobei das Spannfutter bevorzugt als Vierbackenfutter
mit in zwei Ebenen angeordneten Rollenpaaren ausgebildet ist. Dadurch werden sehr
hohe Vorschubkräfte und gleichzeitig eine optimale Drahtrichtwirkung erzielt, so
daß auch dicke UP-Drähte (2,4 bis 6 mm) einwandfrei zur Schweißstelle geschoben
werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles,
welches in den Fig.1 und 2 veranschaulicht ist, näher beschrieben, wobei auf weitere
vorteilhafte Merkmale hingewiesen wird.
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Es veranschaulicht: Fig.1 eine perspektivische Darstellung des Planetenrollen-Vorschubes,
Fig.2 eine Seitenansicht des Lagerteils mit den Rollenhaltern, wobei die Rollen
schematisch dargestellt sind.
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In Fig.1 ist der Planetenrollen-Vorschub in seiner Gesamtheit mit
10 bezeichnet. Das als Lagerteil verwendete, vorzugsweise handbetätigte Vierbackenfutter
wird über einen Befestigungsflansch 12 und eine Motorwelle 13 mit einem Motor 14
verbunden. Im Lagerteil 11 sind vier Rollenhalter 15 verstellbar befestigt. Die
Verstellung der Rollenhalter 15 zur Drahtdurchmesser-Anpassung und zur Drahtanpreßkraft-Regelung
erfolgt durch eine Planspirale 16. Hierbei wird die Verstellung der Rollenhalter
1 5 durch am Umfang des Vierbackenfutters 11 angeordnete Kegelräder 18,
die
in einem Kegelzahnkranz 19 eingreifen, der auf der Gegenseite der Planspirale 16
sitzt, eingeleitet. Durch die Drehbewegung des Plangewindes 16, das in seiner Verzahnung
die sichelförmig ausgebildeten Zähne 17 der Rollenhalter 15 aufnimmt, werden die
vier Rollenhalter 15 gleichmäßig radial bewegt, wobei alle Rollen senkrecht zur
Drahtachse verschoben werden. Durch die nahezu spielfreie Verstellung der Rollenhalter
15 wird ein gleichförmiger zentrischer Anpreßdruck der Rollen 22 an den Draht, auch
bei unterschiedlichen Schweißdrahtdurchmessern, erreicht.
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Die sich planetenartig um einen nicht rotierenden Draht 20 drehende
und unter einem Winkel 21 zur Achse des Drahtes angeordneten Rollen 22 mit vorzugsweise
hyperboloidartigem Außenprofil 22a sind auf den Rollenhaltern 15 mittels Zapfen
23 befestigt. Der Zapfen 23 sitzt mit einer Seite unter dem Winkel 21 in einer Bohrung
24 des Rollenhalters 15 und mit der anderen Seite in der Bohrung 25 der Rollen 22.
Vorzugsweise sind die Bohrungen 24,25 mit dem Zapfen 23 als Passungen ausgebildet.
Durch die im rechten Winkel zum Winkel 21 liegenden Rollenhalterflächen 27 wird
die genaue Winkelstellung zum Draht 20 erreicht. Bei den paarweise in zwei Ebenen
32, 33 liegenden Rollen 22 werden für die dem Lagerteil 11 am nächsten liegende
Rolle 22 A Ausnehmungen 28 in den Rollenhaltern 15 des anderen Rollenhalterpaares
15 A vorgesehen. Andere, in den Rollenhaltern 15 befindliche Aussparungen 29,30,31
dienen der freien Verstellbarkeit der vier Rollenhalter 15 zueinander, so daß eine
Verstellung ausgehend von Drahtdurchmesser Null bis zu jeder erforderlichen Größe
möglich ist.
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Die Aussparungen 29,30,31 in den Radhaltcrn 15 sind bei der Verwendung
eines Planetenrollen--VorschuLes 10 mit zwei oder drei Rollenhaltern 15 nicht erfordcrlich,
da hier die
Rollen auf einer Ebene liege. Di sind die Rollen nicht
hyperboloidartig sondern spitz aurjebildet. Die als Lagerteil verwendeten Spannfutter
sind hier ein Zweibacken-bzw. ein Dreibackenfutter, die wic beim Vierbackenfutter
wahlweise als Planipirale- bzw. Keilstangenfutter ausqebildet werden können. Selbstverständlich
kann das Spannfutter nach der Erfindung auch nach Art einer Planscheibe mit aufgesetzten
Backen als Rollenhalter ausgebildet werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung liegt in der Nutzung eines
Kraftspannfutters als Lagerteil, das beispielsweise über einen Steuerstromkreis
für den Motor Hydraulik/Pneumatik-Ventile steuert, die über Versorgungsleitungen
eine dem jeweiligen Drehmoment des Motors proportionalen Anpreßdruck der Rollen
an den Draht gewährleistet. Damit ist auch bei unterschiedlichen Schweißdrahtdurchmessern
der Anpreßdruck an den Draht immer genau auf den jeweiligen Schweißbetrieb abgestimmt.
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Durch die nach DIN 6350 und DIN 55021 normbaren Befestigungsarten
des Lagerteils auf der Motorwelle bzw. der Rollenhalter im Lagerteil ergibt sich
ein großer Anwendungsbereich des Planetenrollen-Vorschubes.