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Die Erfindung betrifft Schweiss einrichtungen für Werkstücke, insbesondere Widerstandsstumpfschweissmaschinen mit kontinuierlicher Abschmelzung von Werkstücken grossen Querschnittes.
Es sind Widerstandsstumpfschweissmaschinen mit Abschmelzung von Werkstücken grossen Querschnittes bekannt, die einen beweglichen und einen unbeweglichen Spanner für Schweiss stücke mit hydraulischen Antrieben und Schiebern für Einzelsteuerung der genannten Antriebe enthalten. Diese Maschinen enthalten eine Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner im Schweissvorgang, die mindestens einen durch einen Folgeschieber gesteuerten Hydraulikzylinder in sich einschliesst, der mit dem Stellmechanismus eines Programmsteuerwerkes kraftschlüssig gekoppelt ist. Die Spannvorrichtungen für Schweiss stücke und die Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner werden von einer Druckflüssigkeitsquelle gespeist, die mit einem Filter und einem Sicherungsventil versehen ist.
Den bekannten Widerstandsstumpfschweissmaschinen mit kontinuierlicher Abschmelzung haftet der Mangel an, dass in ihrem Hydrauliksystem ein relativ niedriger Druck auf Grund des Vorhandenseins eines hydraulischen Folgeantriebes ausgenutzt wird und die Maschine als Folge davon ein grosses Gewicht besitzt.
Zweck der Erfindung ist es, den genannten Nachteil zu vermeiden und eine Maschine mit einem hydraulischen Folgeantrieb zu schaffen, die bei Hochdruck der Betriebsflüssigkeit in der Hydraulikeinrichtung arbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Schema der hydraulischen Speisung von Antrieben einer Schweissmaschine derart zu ändern, dass bei dieser die Operation des Nachlaufes der Verschiebung des beweglichen Spanners beim Abschmelzen unter Niederdruck und der Stauchprozess bei Hochdruck unter Ausschluss irgendeiner Aufhaltung des beweglichen Spanners im Augenblick des Druckwechsel bei der Speisung der Hydraulikantriebe erfolgt.
Zur Lösung der genannten technischen Aufgabe wird vorgeschlagen, bei einer Widerstandsstumpfschweissmaschine mit Abschmelzung von Werkstücken, die einen beweglichen und unbeweglichen Spanner für Schweiss stücke mit Hydraulikantrieben und Schiebern für Einzelsteuerung der genannten Hydraulikantriebe, eine Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner im Schweissvorgang, die mindestens einen durch einen Folgeschieber gesteuerten Hydraulikzylinder einschliesst, der mit dem Stellmechanismus eines Programmsteuerwerkes für den Schweissvorgang kraftschlüssig gekoppelt ist, und ein Wasserkraftwerk enthält, dass erfindungsgemäss die Maschine ausserdem ein mit dem Hydraulikzylinder der Verschiebevorrichtung hydraulisch gekoppeltes zusätzliches autonomes Pumpspeicherwerk mit einem Sicherungs- und einem Rücklaufventil,
eine mit der Verschiebevorrichtung und mit dem autonomen Pumpspeicherwerk hydraulisch gekoppelte Einrichtung zur Druckminderung im Hydraulikzylinder der Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner und im Folgeschieber beim Abschmelzen und zur Druckerhöhung im Stauchprozess, eine mit den Hydraulikantrieben für die beiden Spanner hydraulisch gekoppelte Niederdruckpumpe hoher Leistung mit einem Filter, einem Sicherungs- und einem Rücklaufventil sowie mit einem Entlastungsschieber, zwei mit den Hydraulikantrieben für beide Spanner hydraulisch gekoppelte Hochdruckpumpen niedriger Leistung mit Sicherungsventilen und eine mit der Niederdruckpumpe hydraulisch und mit den Elektromotoren für die Hochdruckpumpen elektrisch gekoppelte Einrichtung zur Ein- und Abschaltung der Hochdruckpumpen sowie zur Ein- und Abschaltung des Entlastungschiebers enthält,
wobei das Pumpspeicherwerk und die Hochdruckpumpen an die Druckflüssigkeitsquelle und die Hydrauliksteuerung der Schieber der Hydraulikantriebe für den beweglichen und unbeweglichen Spanner an das Pumpspeicherwerk angeschlossen sind.
Eine derartige technische Lösung gestattet es, bei ein und derselben Schweissmaschine einen minimal möglichen Leistungsbedarf bei minimaler Abmessung und eine hohe vorgegebene Schweissleistung zu sichern, was durch Ausnutzung eines Differentialschemas für die Speisung des Hydraulikzylinders einer Verschiebevorrichtung des beweglichen Spanners über einen Folgeschieber und eines den Abfluss beim Hydraulikzylinder am Ende des Abschmelzvorganges vom Differentialschema auf einen freien Abfluss umschaltenden zusätzlichen Schiebers zustande kommt.
Darüber hinaus werden bei der Einspannvorrichtung eines jeden der Schweissstücke zwei Pumpen : eine Niederdruckpumpe hoher Leistung, die eine schnelle Ausfüllung des Hydraulikzylinders des Antriebes bei vorläufiger Einspannung gewährleistet, und eine Hochdruckpumpe niedriger Leistung für die Schaffung eines erforderlichen Hochdruckes bei endgültiger Einspannung von Werkstücken, eingesetzt.
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Gemäss einer der Ausführungsvarianten der Erfindung ist die Maschine dadurch gekennzeichnet, dass deren Einrichtung zur Druckminderung im Hydraulikzylinder der Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner und im Folgeschieber beim Abschmelzen sowie zur Druckerhöhung im Stauchprozess einen Druckumformer, ein zusätzliches Rücklaufventil und einen durch Signale vom Stellmechanismus des
Programmsteuerwerkes für den Schweissvorgang gesteuerten Dreiwegeschieber enthält, wobei der Eingang des Folgeschiebers an den stangenfreien Raum des Hydraulikzylinders der Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner, einer der zwei Hohlräume des Folgeschiebers mit dem Abfluss und der andere mit den Ausgängen des genannten zusätzlichen Rücklaufventils und des Druckumformers,
der Stangenraum des Hydraulikzylinders der Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner beim Abschmelzen und der
Rückkehr des Hydraulikzylinders in Grundstellung über den Dreiwegeschieber mit dem autonomen
Pumpspeicherwerk und dem Eingang des zusätzlichen Rücklaufventils und im Stauchprozess mit dem Abfluss gekoppelt ist, wobei der Eingang des Druckumformers beim Abschmelzen und bei der Rückkehr des
Hydraulikzylinders in Grundstellung über den genannten Dreiwegeschieber mit dem Abfluss und im
Stauchvorgang mit dem Pumpspeicherwerk verbunden ist.
Die genannte technische Lösung bezieht sich auf eine der optimalen Varianten konstruktiver
Ausführung der Einrichtung zur Druckminderung beim Abschmelzen und zur Druckerhöhung im
Stauchprozess, die es ermöglicht, eine vorgegebene Folge von Operationen mit Hilfe von preiswerten zugänglichen Elementen eines Hydrauliksystems zu reproduzieren.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist die Maschine dadurch gekenn- zeichnet, dass bei der Einrichtung zur Druckminderung im Hydraulikzylinder anstatt des Druckumformers ein Sperrhahn geschaltet ist.
Die genannte technische Lösung gestattet es, in der Umschalteinrichtung eine bei Niederdruck arbeitende Steuerapparatur und den Hydraulikantrieb der Verschiebevorrichtung für den beweglichen
Spanner bei Hochdruck zu verwenden, wobei der Einsatz des Druckumformers beim Schweissen von Rohren relativ grosser Durchmesser (über 1000 mm) angebracht ist.
Die Ausnutzung des Sperrventils für den oben genannten Zweck wird beim Schweissen von Rohren relativ geringen Durchmessers bevorzugt, weil in diesen Fällen eine einfache Abgrenzung von hohem und niedrigem Druck ausreicht.
Gemäss einer noch weiteren Variante der Erfindung ist die Maschine dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang des Rücklaufventils des autonomen Pumpspeicherwerkes der Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner mit dem Stangenraum des Hydraulikzylinders der Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner verbunden ist.
Der Anschluss des Einganges des Rücklaufventils in einem zweiten Pumpspeicherwerk an den Stangenraum des Hydraulikzylinders der Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner gestattet es, ein Anhalten des beweglichen Spanners für ein Rohr im Vorgang der Umschaltung von Nieder- auf Hochdruck beim Übergang vom Abschmelzen zu schweissender Rohre auf deren Stauchen zu vermeiden sowie die Speisepumpe des zweiten Pumpspeicherwerkes im Stauchprozess und bei der Rückkehr der Maschine in Grundstellung zu entlasten.
Schliesslich ist die Maschine gemäss einer noch weiteren Modifikation der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur automatischen Ein- und Abschaltung der Hochdruckpumpen nach der vorherigen Einspannung und der Auslösung der Schweissstücke durch einen jeden der Spanner sowie zur Ein-und Abschaltung des Entlastungsschiebers der Niederdruckpumpe zwei zusätzliche Rücklaufventile und ein Druckrelais enthält, deren Eingänge mit dem Ausgang des Rücklaufventils der Niederdruckpumpe und die Ausgänge eines jeden der zwei genannten Rücklaufventile mit einer Druckleitung für die Hochdruckpumpen bzw.
mit dem Eingang des entsprechenden Schiebers der Hydraulikantriebe für den beweglichen und unbeweglichen Spanner verbunden sind, wobei die Elektromotoren der Hochdruckpumpe, das Druckrelais, die Elektromagnete der Schieber der Hydraulikantriebe für den beweglichen und unbeweglichen Spanner sowie der Elektromagnet des Entlastungsschiebers der Niederdruckpumpe elektrisch zusammengeschaltet sind.
Die genannte technische Lösung bezieht sich auf die optimale konstruktive Ausführung der Steuereinrichtung zur Ein-und Abschaltung der Hochdruckpumpen sowie für den Entlastungsschieber der Niederdruckpumpe, wobei die vorgeschlagene schaltungstechnische Ausführung eine minimale Anzahl
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erforderlicher Elemente hydraulischer Leitungen einschliesst, die in der Weise geschaltet sind, dass deren zuverlässiges Ansprechen gewährleistet ist.
Die Erfindung soll nachstehend durch die Beschreibung zweier Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt : Fig. l ein hydraulisches Prinzipschaltbild einer erfindungsgemässen Widerstandsstumpfschweissmaschine mit einem Druckumformer ; Fig. 2 ein hydraulisches Prinzipschaltbild einer erfindungsgemässen Widerstandsstumpfschweissmaschine ohne Druckumformer.
Die Widerstandsstumpfschweissmaschine mit Abschmelzung von Werkstücken enthält einen beweglichen und einen unbeweglichen Spanner für Schweiss stücke, einen Hydraulikzylinder --1-- des Antriebes der Spannvorrichtung für den beweglichen Spanner und einen Hydraulikzylinder --2-- des Antriebes der Spannvorrichtung für den unbeweglichen Spanner. Der Hydraulikzylinder --1-- wird mit Hilfe eines Schiebers --3-- gesteuert, der seinerseits durch einen Schieber --4-- mit Elektromagneten --5 und 6-gesteuert wird.
Der Hydraulikzylinder --2-- wird mit Hilfe eines Schiebers --7-- sowie durch einen Schieber --8-- mit Elektromagneten --9 und 10-- gesteuert. Die Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner im Schweissvorgang schliesst einen durch einen Folgeschieber --12-- gesteuerten Hydraulikzylinder --11-- in sich ein, der mit dem Stellmechanismus --13-- eines Programmsteuerwerkes für den Schweissvorgang kraftschlüssig gekoppelt ist. Die Hydraulikzylinder --11, 1 und 2-- werden mit der Betriebsflüssigkeit von einem Wasserkraftwerk gespeist, das eine Pumpe --14--, ein Sicherheitsventil - -15--, ein Filter --16-- und einen Ölbehälter --17-- in sich einschliesst.
Hiebei wird der Hydraulikzylinder --11-- vom genannten Wasserkraftwerk mit der Betriebsflüssigkeit nicht direkt, sondern über ein zusätzliches autonomes Pumpspeicherwerk gespeist, das eine Pumpe --18--, ein Sicherungsventil --19-und ein Rückventil --20-- sowie Hydropneumoakkumulatoren --21-- in sich einschliesst.
Die Einrichtung zur automatischen Druckminderung im Hydraulikzylinder --11-- der Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner und im Folgeschieber -- 12-- beim Abschmelzen und zur Druckerhöhung im Stauchprozess enthält einen Druckumformer --22--, dessen Ausgang mit dem Ausgang eines Rücklaufventils - und der Eingang des Druckumformers mit einem Dreiwegeschieber --24-- verbunden ist, der seinerseits durch einen Schieber --25-- mit Elektromagneten --26 und 27-- gesteuert wird. Die Steuerung der Elektromagnete --26 und 27-- erfolgt durch Signale vom Stellmechanismus --13--.
Die Hydraulikzylinder --1 und 2-- werden vom Wasserkraftwerk nicht direkt, sondern über entsprechende Hochdruckpumpen --28 und 29-- niedriger Leistung gespeist, in deren Druckleitung Sicherungsventile --30 und 31-- angeordnet sind. In die Hydraulikzylinder --1 und 2-- wird die Betriebsflüssigkeit durch eine Niederdruckpumpe --32-- grosser Leistung geliefert, die die Betriebsflüssigkeit in die Hydraulikzylinder und und 2-- durch Filter --33-- einpresst. In der Druckleitung der Pumpe --32-- sind ein Sicherheitsventil --34-- und ein Entlastungsschieber --35-- der Pumpe angeordnet, der seinerseits von einem Elektromagnet --35-- gesteuert wird.
Die Einrichtung zur Ein- und Abschaltung der Hochdruckpumpen nach der vorläufigen Einspannung bzw. der Auslösung der Schweissstücke durch einen jeden der Spanner sowie zur Ein-und Abschaltung des Entlastungsschiebers --35-- der Niederdruckpumpe --32-- schliesst in sich drei Rücklaufventile --37-- und ein Druckrelais --38-- ein.
Fig. 2 zeigt ein hydraulisches Prinzipschaltbild der Widerstandsstumpfschweissmaschine, deren Besonderheit gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Schaltbild die Anordnung im hydraulischen Schaltbild an Stelle des Druckumformers --22-- eines Sperrventils --39-- ist.
Vor Beginn der Schweissung werden durch den beweglichen und unbeweglichen Spanner der Schweissmaschine zu schweissende Werkstücke eingespannt. Zu diesem Zweck wird ein Signal auf den Elektromagnet --5--gegeben, und die Stange des Schiebers --8-- nimmt eine Endstellung ein, wodurch für die Betriebsflüssigkeit die Bahn in den stangenfreien Raum des Zylinders-l-geöffnet wird. In diesem Augenblick arbeiten die Pumpen --28 und 32--, während der Entlastungsschieber --35-- der Pumpe --32-geschlossen ist.
Sobald der bewegliche Spanner das Schweiss stück berührt hat und der Druck im Hydraulikzylinder-l-gleich dem Vorgabewert vom Sicherungsventil --34-- geworden ist, spricht ein Druckrelais --38-- an und liefert einen Befehl auf einen Elektromagnet --36--, der seinerseits den Entlastungsschieber-35-der Pumpe-32-öffnet, der von diesem Augenblick an für sich arbeiten wird. Die weitere Einspannung des Schweissstückes mit vorgegebener Kraft wird durch die von der Pumpe - gelieferte Betriebsflüssigkeit ausgeführt. Sobald die Spannkraft für das Schweissstück den Vorgabewert erreicht, spricht das Sicherungsventil --30-- an, und die überflüssige Betriebsflüssigkeit wird über das Sicherungsventil in den Behälter --17-- abgeleitet.
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Der Vorgang der Einspannung des Schweissstückes durch einen unbeweglichen Spanner ist analog dem oben beschriebenen Vorgang der Einspannung des Schweissstückes durch den. beweglichen Spanner. Der Unterschied besteht darin, dass bei der Einspannung eines Werkstückes durch den unbeweglichen Spanner der Maschine die Pumpen --32 und 29-- arbeiten und die Steuerung die Schieber --8 und 7-- übernehmen.
Nach der Einspannung der Schweissstücke durch die Spanner der Maschine wird ein Schweisstransformator eingeschaltet und vom Programmsteuerwerk für den Schweissvorgang auf dessen Stellmechanismus - ein Befehl für die Längenänderung (Verkürzung) bei einer mit der Stange des Folgeschiebers - kontaktierten Spindel gegeben. In diesem Augenblick arbeiten die Pumpe die das
Pumpspeicherwerk speist, die Pumpe --18--, die die Akkumulatoren --21-- auflädt, während sich der
Plunger des Schiebers --24-- in einer dem Vorgang der Abschmelzung entsprechenden linksseitigen Endstellung befindet.
Unter der Federwirkung verschiebt sich die Stange des Folgeschiebers --12-- in Richtung des Stellmechanismus --13-- (nach links), wodurch der stangenfreie Raum des Hydraulik- zylinders --11-- für die Betriebsflüssigkeit zugänglich wird. In diesem Augenblick ist der Stangenraum des Hydraulikzylinders --11-- mit den Hydropneumoakkumulatoren --21-- über den Schieber --24-verbunden. Da die im Stangen- und stangenfreien Raum des Zylinders --11-- wirksamen Kolbenflächen verschieden sind, arbeiten die Steuerschaltung des Zylinders --11-- und der Folgeschieber --12-während der Abschmelzung (bei Niederdruck) in Abhängigkeit von der Differenz der Kolbenkräfte.
In dem Augenblick, wo das Programmsteuerwerk für den Schweissvorgang einen Befehl zum Stauchen (nach Beendigung des Programms der Abschmelzung) abgibt, verkürzt sich die Spindel des Stellmechanismus - plötzlich stark (um den Stauchweg), und nach der Auslösung des Elektromagneten --27-- schaltet der Schieber --24-- in die zweite (rechtsseitige) Endstellung um, wodurch der Stangenraum des Hydraulikzylinders --11-- mit dem Abfluss und die Hydropneumoakkumulatoren --21-- mit dem Eingang des Arbeitsraumes des Druckumformers --22-- verbunden werden. Die Stauchung wird (bei Hochdruck) fortgesetzt, bis der Folgeschieber --12-- über die Rückkopplung in die Nullage gebracht worden ist, wo die Zuführung der Betriebsflüssigkeit in den Hydraulikzylinder --11-- eingestellt wird.
Nach der Schweissung werden die Schweissstücke vom beweglichen und unbeweglichen Spanner losgelöst. Zu diesem Zweck wird ein Signal auf die Elektromagnete --6 und 10-- der Schieber --4 und 8-- gegeben. Hiebei nehmen die Stangen der Schieber --3 und 7-- die zweite Endstellung ein, wodurch für die Betriebsflüssigkeit der Weg in die Stangenräume der Zylinder --1 und 2-- frei gemacht wird, und verbinden die stangenfreien Räume dieser Zylinder mit dem Behälter --17--. In diesem Augenblick arbeiten die Pumpen - 28 und 29--.
Sobald der Druck in der Hydraulikeinrichtung nach dem Kolbengang in den Zylindern --1 und 2-- auf einen durch die Sicherungsventile --30 und 31-- vorgegebenen Wert abgefallen ist, spricht das Druckrelais --38-- an und gibt ein Signal auf den Elektromagnet --36--. Dann schliesst der Elektromagnet --36-- den Schieber --35-- und schaltet die Hochdruckpumpen --28 und 29-- ab. Die weitere Bewegung der Stangen der Zylinder --1 und 2-- erfolgt auf Grund des von der Pumpe --32-erzeugten Druckes.
Zur Rückkehr des Zylinders --11-- in den Ausgangszustand wird ein Befehl auf den Stellmechanismus --13-- und auf den Elektromagneten --26-- vom Programmsteuerwerk für den Schweissvorgang gegeben. Infolgedessen verlängert sich die Spindel des Stellmechanismus, wodurch sich die Stange des Folgeschiebers nach rechts verschiebt, deren Feder zusammengedrückt wird. Dies führt dazu, dass der stangenfreie Raum des Hydraulikzylinders --11-- mit dem Behälter --17-- und dessen Stangenraum mit den Hydropneumoakkumulatoren --21-- über den Schieber --24--, dessen Plunger in diesem Zeitpunkt in linker Endstelle ist, verbunden wird. Hiebei wird der Eingang des Druckumformers --22-- mit dem Abfluss (Behälter --17--) und dessen Ausgang mit den Hydropneumoakkumulatoren --21-- verbunden.
Die Rückkehr des Hydraulikzylinders --11-- (des beweglichen Spannstückes) in Grundstellung erfolgt (bei mittlerem Druck), bis der Folgeschieber --12-- über die Rückkopplung in die Nullage gebracht worden ist. Gleichzeitig mit der Rückkehr des beweglichen Spanners in die Ausgangslage wird der Druckumformer - aufgeladen, weil dessen Eingang mit dem Abfluss und dessen Ausgang mit den Hydropneumoakkumulatoren verbunden ist.
Beim Versagen der das Einspannen der zu schweissenden Rohre im Schweissvorgang sichernden Pumpen erscheint es nicht möglich, die zu schweissenden Rohre durch Einwirkung auf die Schieber des Hydraulikantriebes für das Einspannen der Rohre bei denselben Pumpen loszulösen. Um diesen Nachteil zu
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überwinden und die Loslösung der Rohre aus dem Spanner selbst beim Ausfall der den Hydraulikantrieb der Einspannvorrichtung speisenden Pumpen zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, die Schieber vom Pumpspeicherwerk zu steuern.
Zur Erhöhung der Arbeitszuverlässigkeit der Hydraulikeinrichtung ist es zweckmässig, an der Saugstelle der Pumpen einen Überdruck zu erzeugen. Zwecks Verringerung der Abmessungen des Systems wird die Erzeugung eines solchen Überdruckes an der Saugstelle der Hochdruckpumpen der Hydraulikantriebe für das Einspannen der Rohre und im Pumpspeicherwerk durch eine gemeinsame Pumpe bewerkstelligt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Widerstandsstumpfschweissmaschine mit Abschmelzung von Werkstücken, die einen beweglichen und einen unbeweglichen Spanner für Schweiss stücke mit Hydraulikantrieben und Schiebern für Einzelsteuerung der genannten Hydraulikantriebe, eine Verschiebevorrichtung für den beweglichen Spanner im Schweissvorgang, die mindestens einen durch einen Folgeschieber gesteuerten Hydraulikzylinder einschliesst, der mit dem Stellmechanismus eines Programmsteuerwerkes für den Schweissvorgang kraftschlüssig gekoppelt ist, und ein Wasserkraftwerk enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t, dass die Maschine ausserdem ein mit dem Hydraulikzylinder (11)
der Verschiebevorrichtung hydraulisch gekoppeltes zusätzliches autonomes Pumpspeicherwerk mit einem Sicherungsventil (19) und einem Rücklaufventil (20), eine mit der Verschiebevorrichtung und mit dem autonomen Pumpspeicherwerk hydraulisch gekoppelte Einrichtung zur Druckminderung im Hydraulikzylinder (11) der Verschiebevor-
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den Hydraulikantrieben (1, 2) für die beiden Spanner hydraulisch gekoppelte Niederdruckpumpe (32) hoher Leistung mit einem Filter (33), einem Sicherungsventil (34) und einem Rüeklaufventü sowie mit einem Entlastungsschieber (35), zwei mit den Hydraulikantrieben (1, 2) für die beiden Spanner hydraulisch gekoppelte Hochdruckpumpen (28,29) niedriger Leistung mit Sieherungsventilen (30,31) und eine mit der Niederdruckpumpe (32) hydraulisch und mit den Elektromotoren für die Hochdruckpumpen (28,29)
elektrisch gekoppelte Einrichtung zur Ein- und Abschaltung der Hochdruckpumpen (28,29) sowie zur Ein- und Abschaltung des Entlastungsschiebers (35) enthält, wobei das Pumpspeicherwerk und die Hochdruckpumpen (28,29) an das genannte Wasserkraftwerk und die Hydrauliksteuerung der Schieber (3,4) der Hydraulikantriebe (1, 2) für die beiden Spanner an das Pumpspeicherwerk angeschlossen ist.
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The invention relates to welding devices for workpieces, in particular resistance butt welding machines with continuous melting of workpieces of large cross-section.
There are resistance butt welding machines with melting of workpieces of large cross-section known that contain a movable and an immovable clamp for welding pieces with hydraulic drives and slides for individual control of said drives. These machines contain a displacement device for the movable clamp in the welding process, which includes at least one hydraulic cylinder controlled by a follower slide, which is positively coupled to the actuating mechanism of a program control unit. The clamping devices for welding pieces and the displacement device for the movable clamp are fed by a pressure fluid source which is provided with a filter and a safety valve.
The known resistance butt welding machines with continuous melting have the disadvantage that a relatively low pressure is used in their hydraulic system due to the presence of a hydraulic slave drive and the machine is heavy as a result.
The purpose of the invention is to avoid the disadvantage mentioned and to create a machine with a hydraulic slave drive that works at high pressure of the operating fluid in the hydraulic device.
The invention is based on the object of changing the scheme of the hydraulic supply of drives of a welding machine in such a way that with this the operation of the follow-up of the displacement of the movable clamp during melting under low pressure and the upsetting process at high pressure with the exclusion of any hold-up of the movable clamp at the moment the change in pressure when feeding the hydraulic drives takes place.
To solve the technical problem mentioned, it is proposed, in a resistance butt welding machine with melting of workpieces, a movable and immovable clamp for welding pieces with hydraulic drives and slides for individual control of said hydraulic drives, a displacement device for the movable clamp in the welding process, which is at least one by one Includes a hydraulic cylinder controlled by a sequential slider, which is positively coupled to the actuating mechanism of a program control unit for the welding process, and contains a hydroelectric power plant that, according to the invention, also includes an additional, autonomous pump storage unit with a safety valve and a return valve, which is hydraulically coupled to the hydraulic cylinder of the displacement device,
a device, hydraulically coupled to the displacement device and to the autonomous pumped storage unit, for reducing pressure in the hydraulic cylinder of the displacement device for the movable clamp and in the subsequent slide during melting and to increase pressure in the upsetting process, a high-performance low-pressure pump with a filter, hydraulically coupled to the hydraulic drives for the two clamps, a safety valve and a return valve as well as a relief slide, two low-power high-pressure pumps hydraulically coupled to the hydraulic drives for both clamps with safety valves, and a device for switching the high-pressure pumps on and off, and for switching on and off the high-pressure pumps, hydraulically coupled to the low-pressure pump and electrically coupled to the electric motors for the high-pressure pumps Includes switching on and off the relief slide,
wherein the pumped storage plant and the high-pressure pumps are connected to the pressure fluid source and the hydraulic control of the slides of the hydraulic drives for the movable and immovable tensioners are connected to the pumped storage plant.
Such a technical solution makes it possible to secure a minimal possible power requirement with minimal dimensions and a high predetermined welding power with one and the same welding machine, which is achieved by using a differential scheme for the supply of the hydraulic cylinder of a displacement device of the movable tensioner via a follower slide and a drain at Hydraulic cylinder comes about at the end of the melting process from the differential scheme to a free drain switching additional slide.
In addition, two pumps are used in the clamping device for each of the weldments: a high-performance low-pressure pump, which ensures that the hydraulic cylinder of the drive is filled quickly when the workpiece is temporarily clamped, and a low-pressure high-pressure pump for creating the required high pressure when the workpieces are finally clamped.
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According to one of the embodiment variants of the invention, the machine is characterized in that its device for reducing pressure in the hydraulic cylinder of the displacement device for the movable clamp and in the subsequent slide during melting and for increasing pressure in the upsetting process has a pressure transducer, an additional return valve and a signal from the actuating mechanism of the
Program control unit for the welding process contains controlled three-way slide, whereby the input of the sequence slide to the rod-free space of the hydraulic cylinder of the displacement device for the movable tensioner, one of the two cavities of the sequence slide with the drain and the other with the outputs of the mentioned additional return valve and the pressure converter,
the rod space of the hydraulic cylinder of the displacement device for the movable tensioner when melting and the
Return of the hydraulic cylinder to its basic position via the three-way slide with the autonomous one
Pump storage plant and the input of the additional return valve and in the upsetting process is coupled to the drain, the input of the pressure transducer when melting and when the return
Hydraulic cylinder in the basic position via the said three-way slide with the drain and in
Upsetting process is connected to the pumped storage plant.
The mentioned technical solution relates to one of the optimal variants of the design
Execution of the device for reducing the pressure during melting and for increasing the pressure in the
Upsetting process that makes it possible to reproduce a given sequence of operations using inexpensive, accessible elements of a hydraulic system.
According to a further embodiment variant of the invention, the machine is characterized in that a stopcock is connected in the device for pressure reduction in the hydraulic cylinder instead of the pressure converter.
The technical solution mentioned allows a control apparatus operating at low pressure and the hydraulic drive of the displacement device for the movable one in the switching device
Use tensioner at high pressure, whereby the use of the pressure transducer is appropriate when welding pipes with relatively large diameters (over 1000 mm).
The use of the shut-off valve for the above-mentioned purpose is preferred when welding pipes with a relatively small diameter, because in these cases a simple distinction between high and low pressure is sufficient.
According to yet another variant of the invention, the machine is characterized in that the inlet of the return valve of the autonomous pump storage unit of the displacement device for the movable tensioner is connected to the rod space of the hydraulic cylinder of the displacement device for the movable tensioner.
The connection of the inlet of the return valve in a second pump storage plant to the rod space of the hydraulic cylinder of the displacement device for the movable clamp allows the movable clamp for a pipe to be stopped in the process of switching from low to high pressure during the transition from the melting of the pipes to be welded to their To avoid upsetting and to relieve the feed pump of the second pumped storage plant in the upsetting process and when the machine returns to its home position.
Finally, according to yet another modification of the invention, the machine is characterized in that the device for automatically switching the high-pressure pumps on and off after the previous clamping and triggering of the welding pieces by each of the clamps and for switching the relief slide of the low-pressure pump on and off contains additional return valves and a pressure relay, the inputs of which connect to the output of the return valve of the low-pressure pump and the outputs of each of the two mentioned return valves with a pressure line for the high-pressure pumps or
are connected to the input of the corresponding slide of the hydraulic drives for the movable and immovable tensioner, whereby the electric motors of the high pressure pump, the pressure relay, the electromagnets of the slide of the hydraulic drives for the movable and immovable tensioner and the electromagnet of the relief slide of the low pressure pump are electrically interconnected.
The technical solution mentioned relates to the optimal structural design of the control device for switching the high-pressure pumps on and off as well as for the relief slide of the low-pressure pump, the proposed circuit design having a minimum number
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includes necessary elements of hydraulic lines, which are connected in such a way that their reliable response is guaranteed.
The invention is to be explained in more detail below by the description of two embodiments with reference to the drawings. It shows: FIG. 1 a hydraulic block diagram of a resistance butt welding machine according to the invention with a pressure transducer; 2 shows a hydraulic block diagram of a resistance butt welding machine according to the invention without a pressure converter.
The resistance butt welding machine with melting of workpieces contains a movable and an immovable clamp for welding pieces, a hydraulic cylinder --1-- the drive of the clamping device for the movable clamp and a hydraulic cylinder --2-- the drive of the clamping device for the immovable clamp. The hydraulic cylinder --1-- is controlled with the help of a slide --3--, which in turn is controlled by a slide --4-- with electromagnets --5 and 6.
The hydraulic cylinder --2-- is controlled with the help of a slide --7-- and a slide --8-- with electromagnets --9 and 10--. The displacement device for the movable clamp in the welding process includes a hydraulic cylinder --11-- controlled by a follower slide --12--, which is positively coupled with the adjusting mechanism --13-- of a program control unit for the welding process. The hydraulic cylinders --11, 1 and 2-- are fed with the operating fluid from a hydroelectric power station, which has a pump --14--, a safety valve - -15--, a filter --16-- and an oil tank --17 - includes in itself.
The hydraulic cylinder --11-- is not fed directly with the operating fluid from the hydropower plant mentioned, but via an additional, autonomous pumped storage plant, which has a pump --18--, a safety valve --19- and a check valve --20-- as well Hydropneumo accumulators --21-- includes.
The device for automatic pressure reduction in the hydraulic cylinder --11-- the displacement device for the movable clamp and in the follower slide - 12-- during melting and for increasing pressure in the upsetting process contains a pressure transducer --22--, the output of which is connected to the output of a return valve - and the input of the pressure transducer is connected to a three-way slide --24--, which in turn is controlled by a slide --25-- with electromagnets --26 and 27--. The electromagnets --26 and 27-- are controlled by signals from the setting mechanism --13--.
The hydraulic cylinders - 1 and 2 - are not fed directly by the hydropower plant, but rather via corresponding low-power high-pressure pumps - 28 and 29 - with safety valves - 30 and 31 - arranged in their pressure lines. The operating fluid is supplied to the hydraulic cylinders --1 and 2-- by a low-pressure pump --32-- of high power, which presses the operating fluid into the hydraulic cylinders and and 2-- through filters --33--. In the pressure line of the pump --32-- there is a safety valve --34-- and a relief slide --35-- of the pump, which in turn is controlled by an electromagnet --35--.
The device for switching the high-pressure pumps on and off after the preliminary clamping or the release of the weldments by each of the clamps and for switching the relief slide --35-- of the low-pressure pump --32-- on and off, includes three return valves - -37-- and a pressure relay --38-- on.
Fig. 2 shows a hydraulic principle circuit diagram of the resistance butt welding machine, whose special feature compared to the circuit diagram shown in Fig. 1 is the arrangement in the hydraulic circuit diagram in place of the pressure transducer --22-- a shut-off valve --39--.
Before the start of welding, workpieces to be welded are clamped by the movable and immovable clamps of the welding machine. For this purpose a signal is given to the electromagnet --5 - and the rod of the slide --8-- takes an end position, whereby the path into the rod-free space of the cylinder-1-is opened for the operating fluid. At this moment pumps --28 and 32-- are working, while the relief valve --35-- of pump --32- is closed.
As soon as the movable clamp has touched the welding piece and the pressure in the hydraulic cylinder l has become equal to the default value from the safety valve --34--, a pressure relay --38-- responds and sends a command to an electromagnet --36- - which in turn opens the relief valve-35-of the pump-32-which will work for itself from that moment on. The further clamping of the welding piece with the specified force is carried out by the operating fluid supplied by the pump. As soon as the clamping force for the weldment reaches the specified value, the safety valve --30-- responds and the excess operating fluid is diverted into the container --17-- via the safety valve.
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The process of clamping the welded piece by means of an immovable clamp is analogous to the process of clamping the welded piece by the. movable tensioner. The difference is that when a workpiece is clamped by the stationary clamp of the machine, pumps --32 and 29-- work and slides --8 and 7-- take over control.
After the welding pieces have been clamped in by the machine's clamps, a welding transformer is switched on and the program control unit issues its setting mechanism for the welding process - a command to change the length (shortening) of a spindle that is in contact with the rod of the subsequent slide. At this moment the pumps are working the that
Pump storage plant feeds, the pump --18--, which charges the accumulators --21-- while the
The plunger of the slide --24-- is in a left-hand end position corresponding to the process of melting.
Under the action of the spring, the rod of the slave slide --12-- moves in the direction of the adjusting mechanism --13-- (to the left), whereby the rod-free space of the hydraulic cylinder --11-- becomes accessible for the operating fluid. At this moment the rod space of the hydraulic cylinder --11-- is connected to the hydropneumo accumulators --21-- via the slide --24-. Since the piston areas effective in the rod and rod-free space of the cylinder --11-- are different, the control circuit of the cylinder --11-- and the follower slide --12- work during the melting process (at low pressure) depending on the difference in the Piston forces.
At the moment when the program control unit for the welding process issues a command to upset (after the end of the melting program), the spindle of the adjusting mechanism shortens - suddenly sharply (by the upset path), and after the electromagnet is triggered --27-- the slide --24-- switches to the second (right-hand) end position, whereby the rod space of the hydraulic cylinder --11-- with the drain and the hydropneumo accumulators --21-- with the input of the working space of the pressure converter --22-- get connected. The compression is continued (at high pressure) until the following slide --12-- has been brought into the zero position via the feedback, where the supply of the operating fluid to the hydraulic cylinder --11-- is stopped.
After the welding, the welding pieces are detached from the movable and immovable clamps. For this purpose, a signal is sent to the electromagnets --6 and 10-- of the slides --4 and 8--. The rods of the slides --3 and 7-- assume the second end position, whereby the path into the rod spaces of the cylinders --1 and 2-- is cleared for the operating fluid, and connect the rod-free spaces of these cylinders with the container --17--. At this moment pumps 28 and 29 are working.
As soon as the pressure in the hydraulic device has dropped to a value specified by the safety valves --30 and 31-- after the piston stroke in cylinders --1 and 2--, the pressure relay --38-- responds and issues a signal the electromagnet --36--. Then the electromagnet --36-- closes the slide --35-- and switches off the high pressure pumps --28 and 29--. The further movement of the rods of the cylinders --1 and 2 - takes place due to the pressure generated by the pump --32.
To return the cylinder --11-- to its initial state, a command is sent to the adjusting mechanism --13-- and to the electromagnet --26-- from the program control unit for the welding process. As a result, the spindle of the adjusting mechanism is lengthened, whereby the rod of the slave slide moves to the right, the spring of which is compressed. This means that the rod-free space of the hydraulic cylinder --11-- with the container --17-- and its rod space with the hydropneumo accumulators --21-- via the slide --24--, whose plunger is on the left at this point Terminal is connected. The inlet of the pressure transducer --22-- is connected to the drain (container --17--) and its outlet to the hydropneumo accumulators --21--.
The return of the hydraulic cylinder --11-- (the movable clamping piece) to the basic position takes place (with medium pressure) until the following slide --12-- has been brought into the zero position via the feedback. Simultaneously with the return of the movable tensioner to the starting position, the pressure transducer is charged because its inlet is connected to the drain and its outlet to the hydropneumo accumulators.
If the pumps which secure the clamping of the pipes to be welded in the welding process fail, it does not appear possible to detach the pipes to be welded by acting on the slides of the hydraulic drive for clamping the pipes in the same pumps. To this disadvantage too
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overcome and enable the detachment of the pipes from the tensioner even in the event of failure of the pumps feeding the hydraulic drive of the clamping device, it is proposed to control the slide from the pumped storage plant.
To increase the operational reliability of the hydraulic device, it is useful to generate an overpressure at the suction point of the pumps. In order to reduce the dimensions of the system, such an overpressure is generated at the suction point of the high-pressure pumps of the hydraulic drives for clamping the pipes and in the pumped storage plant by a common pump.
PATENT CLAIMS:
1.Resistance butt welding machine with melting of workpieces, which has a movable and an immovable clamp for welding pieces with hydraulic drives and slides for individual control of said hydraulic drives, a displacement device for the movable clamp in the welding process, which includes at least one hydraulic cylinder controlled by a follower slider, which is connected to the The actuating mechanism of a program control unit for the welding process is positively coupled, and contains a hydroelectric power plant, characterized in that the machine also has a hydraulic cylinder (11)
the displacement device hydraulically coupled additional autonomous pump storage unit with a safety valve (19) and a return valve (20), a device hydraulically coupled to the displacement device and to the autonomous pump storage unit for pressure reduction in the hydraulic cylinder (11) of the displacement device
EMI5.1
the hydraulic drives (1, 2) for the two tensioners, hydraulically coupled high-performance low-pressure pump (32) with a filter (33), a safety valve (34) and a return valve as well as a relief slide (35), two with the hydraulic drives (1, 2 ) for the two tensioners, hydraulically coupled high-pressure pumps (28,29) of low power with safety valves (30,31) and one with the low-pressure pump (32) hydraulically and with the electric motors for the high-pressure pumps (28,29)
contains an electrically coupled device for switching the high-pressure pumps (28, 29) on and off and for switching the relief slide (35) on and off, the pumped storage plant and the high-pressure pumps (28, 29) being connected to said hydroelectric power plant and the hydraulic control of the slide (3 , 4) the hydraulic drives (1, 2) for the two tensioners are connected to the pumped storage plant.