DE2843543C2 - Steuereinrichtung für einen doppelt wirkenden druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder und zur differenzdruckabhängigen Steuerung der Aufsetzkraft - Google Patents

Description

Vorteil dieser Anwendung besteht in dem sicheren Erreichen der eingestellten Schweißkraft durch die zwangsläufige Verbindung des Entlüftungsvorgangs mit dem Auslösen des Schweißstromes. Durch die schlagartige Entlüftung der Abluftkammer wird ferner das für eine gute Verbindung wichtige »Nachsacken« der Elektrode in den aufschmelzenden Werkstoff begünstigt

Anordnungen entsprechend der Erfindung finden z. B. auch Anwendung bei Endlagenkontrollen. Wenn die Möglichkeit besteht, daß durch ein Hindernis im Zustellweg des Zylinders Personen- oder Sachschaden auftreten kann, läßt sich die beschriebene Anordnung folgendermaßen anwenden: Die Endlage der Kolbenstange wird durch einen Endschalter angezeigt Wenn ein Hindernis vor der Endlage vorhanden ist, wird durch die Anordnung nach der Erfindung beim Auffahren der Kolbenstange auf das Hindernis ein Signal abgegeben, das zur Einleitung eventueller Schutzmaßnahmen verwendet werden kann. In diesem Fall muß allerdings auf die Entlüftung der Abluftkamme^r verzichtet werden. An Hand der Figuren wird ein Anwendungsbereich der Erfindung am Beispiel Widerstandsschweißen erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Ausgangsstellung eines schematisch dargestellten pneumatisch betätigten Widerstandsschweißkopfes mit Regeleinrichtung,

Fig.2 die Zustellbewegung des Schweißkopfes auf das Werkzeug und

Fig.3 das Aufsetzen des Schweißkopfcs auf das Werkzeug und das Auslösen des Schweißstromimpulses. In dem Zylinder 1 ist ein Kolben 2 vorgesehen, der über eine Kolbenstange 3 und z. B. eine nicht dargestellte Feder auf die auf einem Elektrodenschlitten 4 befestigte Schweißelektrode 5 wirkt Mit I ist beim Zustellvorgang die Zuluftkammer des Zylinders und mit II die Abluftkammer bezeichnet Das Schieberventil Vl dient der Richtungssteuerung (ab, auf) und das zusätzliche Schieberventil V2 der Lösung nach der Erfindung. Die Drosseln DR 2, DR 3 dienen der Geschwinaigkeitseinstellung und das Drosselrückschlagventil DR1 als Dämpfungsglied entsprechend der Erfindung. Mit P ist der regelbare Zuluftanschluß bezeichnet und mit P/E ein Signalgeber, der z. B. aus einem pneumatisch-elektrischen Wandler besteht

In der Ausgangsstellung steht der Kolben 2 in seiner oberen Endlage. Die Kammer II ist mit dem Arbeitsdruck (regelbarer Zuluftdruck) beaufschlagt In dieser Betriebslage ist die Kammer I entlüftet Die Schieberventile Vi und V2 befinden sich in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung, Eine Stcuerseite des Schieberventils V2 ist über das Drosselrüekschlagventil DR1 beaufschlagt.

Während der Zustellbewegung wird das Schieberventil Vi an der »ab«-Steuerseite über den Zuluftanschluß ^beaufschlagt Das kann von Hand, pneumatisch oder elektrisch erfolgen. Dabei schaltet das Schieberventil Vi in die in der F i g. 2 gezeigte Stellung um. Die Kammer I des Zylinders 1 wird mit Arbeitsdruck

ίο versehen, während die Kammer I! über die Drossel DA 3 (Abluftdrossel) gedrosselt entlüftet wird. Zwischen den beiden Kammern herrscht dabei Druckgleichgewicht, solange die Schweißelektrode 5 nicht gegen einen festen Anschlag fährt Dieses Druckgleichgewicht verhindert auch, daß sich der Steuerschieber des Schieberventils V2, dessen eine Seite vom Arbeitsund dessen andere Seite vom Abluftdruck beaufschlagt ist bewegt
Wenn die Schweißelektrode 5 auf ein Werkstück 6, das nur tchematisch angedeutet ist auftrifft bleibt der Kolben 2 stehen. Die Kammer II -.ird über die Drossel DR3 weiter entlüftet Damit entsiebt an den beiden Seiten des Steuerschiebers eine Druck- und damit Kraftdifferenz. Abhängig von der Größe der Steuerflächen am Steuerschieber schaltet das Schieberventil V2 bei eimern Differenzdruck von z. B. 0,3 bis 0,6 bar in die in F i g. 3 gezeichnete Stellung um.

Damit kann die Kammer II des Zylinders 1 schlagartig und ungedrosseit über das Schieberventil V2 entlüften. Daraufhin liegt der voiie Arbeitsdruck an der Schweißelektrode 5. Gleichzeitig erhält der pneumatisch-elektrische Signalgeber P/E Arbeitsdruck und schaltet den Schweißstrom ein. Das Drosselrüekschlagventil DR1 dient als Dämpfungsglied und soll ein vorzeitiges Umschalten des Schieberventils V2 verhindern.

Zum Rückstellen wird das Schieberventil Vi an der »auf«-Steuerseite beaufschlagt und schaltet in die in Fig. 1 gezeigte Stellung um. Dabei wird die Kammer II mit Arbeitsdruck beaufschlagt und das Schieberventil V2 über das Drosselrüekschlagventil DR 1 zurückgescnaltet während die andere Steuerseite über das Schieberventil Vi entlüftet. Der pneumatisch-elektrische Signalgeber P/E schaltet zurück und der Kolben 2 fährt in die Ausgangsstellung.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt die Auslösung des Schweißimpulses unabhängig von der Höhe des Werkstücks oder der Elektrodenlänge mit nur geringer Verzögerung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für einen doppeltwirkenden druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder mit einem RichtungEfteuerventil zur Steuerung des Vor- und Rücklaufs, zwei Arbeitsteilungen zwischen Richtungssteuerventil und Arbeitszylinder, von denen die eine als Vorlaufarbeitsleitung beim Vorlauf und die andere als Rücklaufarbeitsleitung beim Rücklauf druckbeaufschlagt ist, je einem Drosselrückschlagventil mit Ablaufdrosselung in jeder der beiden Arbeitsleitungen und einem in Abhängigkeit von zwei Drücken umschaltbaren, zwei Schaltstellungen aufweisenden Schieberventil, das zwei gesteuerte Eingänge, von denen einer mit der Vorlaufarbeitsleitung und de: andere mit der Rücklaufarbeitsleitung zwischen Drosselrückschlagvjntil und Arbeitszylinder verbunden ist, sow'e einen Entleerungsausgang aufweist, in dessen erster Sch-Itstellung die Rücklaufarbeitsleitung mit dem Entleerungsausgang verbunden und in dessen zweiter Schaltstellung der mit der Rücklaufarbeitsleitung verbundene Eingang verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der mit der Rücklaufarbeitsleitung verbundenen Steuerleitung ein Drosselrückschlagventil (DR 1) mit Ablaufdrosselung angeordnet ist, daß in der ersten Schaltstellung des Schieberventils (V2) die Vorlaufarbeitsleitung mit einem Signalgeber (P/E) und in der zweiten Schaltstellung des Schieberventils (V2) der Signalgeber (P/E) mit dem Entleerungsausgang verbunden ist, und daß als Druckmittel ein pneumatisches Medium verwendet wird.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 für einen Arbeitszylinder, dessen Kolbenstange auf eine Elektrode eines Schweißkopfes zur elektrischen Widerstandsschweißung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (P/E) ein pneumatischelektrischer Wandler ist, der den Schweißstrom einschaltet.

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Um die Geschwindigkeit eines pneumatischen Zylinders zu regeln, wird fast ausschließlich die sogenannte Abluftdrosselung angewandt. Dabei wird die auf der Abluftseite des Zylinders befindliche Luft durch eine einstellbare Drossel gebremst entlüftet und dabei eine gleichmäßige, regelbare Bewegung des Zylinders

erreicht.

Bei Geräten, bei denen die von der Zylinderkolbenstange auf ein Werkstück auszuübende Kraft über den Preßluftdruck geregelt werden soll, führt die Abluftdrosselung zu folgendem Problem: Abhängig von der Drosselstellung kann es nämlich länger als 10 Sekunden dauern, bis der Abluftdruck über die Drossel voll abgebaut ist und damit die über den Zuluftdruck eingestellte Kraft an der Kolbenstange tatsächlich zur

Verfügung steht

In der DE-OS 15 76 070 ist eine Vorrichtung zum Betätigen eines Endschalters an wechselseitig von einem Druckmittel beaufschlagten Arbeitskolben beschrieben und dargestellt Dabei ist ein zusätzliches

Druckventil zur Ansteuerung eines Signalgebers bei

Erreichen der Endlage des Arbeitszylinders vorgesehen,

der das eingehende Drucksignal in ein elektrisches

Ausgangssignal umwandelt

In »Technische Rundschau« Nr. 26 vom 14.6.1963,

Seite 29 zeigt Bild 16 Schaltbeispiele für weiches Bremsen und Beschleunigen der Kolbengeschwindigkeit. In der Steuerleitung eines Schieberventils ist dabei ein Drosselrückschlagventil mit Ablaufdrosselung vorgesehen.

Der DE-OS 25 29 787 liegt ein hydraulisches Betätigungssystem zugrunde. Es handelt sich dabei um eine Anordnung zur Steuerung der Geschwindigkeit eines doppelt wirkenden druckmittelbetriebenen Motors, der auch ein Arbeitszylinder sein kann. Ein zusätzliches Schieberventil, das beim Lastsenken den Durchlaß des Druckmittels durch die Abströmdrossel freigibt, entlastet in der Endstellung des Motors - z.B. beim Aufsetzen der Kolbenstange auf einen Anschlag — den der Last entgegenwirkenden Arbeitsraum. Bei diesem bekannten System zielt die Anordnung des zweiten Ventils nicht auf die Auslösung eines zusätzlichen Arbeitsvorgangs (Signalgabe) bei gleichzeitiger Druckabfallsteuerung ab. Durch das Niederdruckentspanungsventil bleibt in den der Last entgegenwirkenden Arbeitsraum ein Restdruck bestehe;), der dem Arbeitsdruck entgegenwirkt Damit ist eine vollständige Druckentlastung des Arbeitsraums nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die bei pneumatischen Zylin dem neben einer über den Zuluftdruck einstellbaren reproduzierbaren Kraft an der Kolbenstange und einer schnelleren Taktfolge auch noch eine kraftabhängige Signalauslösung ermöglicht Diese Aufgabe wird entsprechend dem Kennzeichen des Hauptanspruchs

so gelöst

Auf diese Weise wird erreicht, daß beim Aufsetzen der Kolbenstange auf einen Anschlag die Abluftkammer <Jes Zylinders schlagartig und ungedrosselt über das zusätzliche Schieberventil entlüftet und gleichzeitig der Signalgeber in der Weise angesteuert wird, daß eine zwangsläufige Verbindung zwischen der Entlüftung der Abluftkammer und der Signalgabe besteht Damit steht im Moment der Signalgabe die volle, durch den Zuluftdruck voreingestellte Kraft an der Kolbenstange zur Verfügung. Die Steuerung dieses Vorgangs erfolgt auf rein pneumatischem Weg ohne Einschaltung eines anderen Steuermediums.

Die Erfindung ist vorzugsweise bei einer Übertragung auf das elektrische Widerstandsschweißen mit

es einer auf die Schweißelektrode wirkenden Zylinderkolbenstange sehr vorteilhaft, wobei als Signalgeber z. B. ein pneumatisch-elektrischer Wandler vorgesehen ist, der den Schweißstrom einschaltet. Der wesentliche