Pneumatische Steuerung für elektrische Widerstandsschweissmaschinen. Bei Widerstandsschweissmaschinen, insbe sondere Punkt- und Nahtschweissmaschinen, wird bekanntlich zur Erzeugung des Elek trodendruckes Druckluft verwendet, indem die bewegliche Elektrode über einen Druck luftzylinder betätigt wird. Die notwendige Druckluftmenge wird dann meistens aus einem vorhandenen Druckluftnetz entnom men, welches einen grösseren Druck besitzt, als für die Erzeugung des Elektrodendruckes notwendig ist. Infolgedessen muss der Luft druck vermindert werden, was bis jetzt immer mittels eines Druckreduzierventils mit. regulierbarer Öffnungsfeder erzielt worden ist. Solche Reduzierventile besitzen aber den Nachteil, dass ihr Durchströmungsquerschnitt sich während des Durchströmens der Luft ver ändert.
Je kleiner die Druckdifferenz zwi schen der Druckfeder am Reduzierventil und dem gewünschten reduzierten Druck im. Druckluftzylinder ist, um so kleiner ist der zur Verfügung stehende Durchströmungsquer schnitt im Ventil, so dass eine erhebliche Ver zögerung erfolgt, bis der gewünschte Druck sich im Druckluftzylinder eingestellt hat. Wie aus Kurve A der Fig. 1 ersichtlich ist, wo der Druck als Ordinate und die Zeit als Abszisse aufgetragen sind, steigt der Druck infolge dieser Änderung des Durchströmungsquer schnittes asymptotisch, so dass der Schweiss vorgang nur zeitlich verzögert ablaufen kann. Dieser Nachteil macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn der Elektrodendruck wäh rend des Schweissens geändert werden muss, und zwar gemäss einem bestimmten Schweiss- programm.
Um. den erforderlichen schnellen Druckanstieg im Druckzylinder zu erreichen, muss daher die pneumatische Steuerung so ausgebildet sein, dass die Druck-Zeit-Kurve für das Reduzierventil möglichst nach der in Fig. 1 dargestellten Kurve B verläuft.
Neben der Notwendigkeit die Steuerung so zu gestalten, dass der Druckluftzylinder für die Erzeugung des Elektrodendruckes jeweils in kürzester Zeit auf einen vorgeschriebenen . Druck aufgefüllt werden kann, gilt es auch die Bedingung zu erfüllen, dass das Ein schalten des Schweissstromes oder der Beginn. eines Schweissprogrammes vom Erreichen des Enddruckes im Druckluftzylinder abhängig gemacht wird.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist nunmehr eine pneumatische Steuerung für elektrische Widerstandsschweissmaschinen mit einem den veränderlichen Druck der Elek troden bewirkenden Druckluftzylinder zu schaffen, die die Erfüllung der vorerwähnten Bedingungen mit möglichst einfachen Mitteln gestattet.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch , erreicht, dass die Luftzufuhr zu dem Zylin der über ein Servoreduzierventil erfolgt, bei welchem die die Durehlassöffnung bestim mende Kräftedifferenz durch die Differenz zwischen dem Druck der abgehenden Luft , und demjenigen einer bestimmten, im Steuer system eingeschlossenen Luftmenge, deren Druck dein. Steuerdruck entspricht, erzeugt. wird. An Hand der Zeichnung sei ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, und zwar ist in Fig. 2 eine Steuerung für Punktschweissmaschinen in schematischer Weise gezeigt.
Es bedeutet 1 die bewegliche obere Elektrode der Schweissmaschine und 2 den Kolben eines Druckluftzylinders 3, der zwecks Betätigung der Elektrode und für die Erzeugung des Elektrodendruckes mit der Elektrode starr verbunden ist. Für die beid seitige Beaufschlagung des Kolbens 2 steht das obere und untere Ende des Zylinders 3 über je ein elektropneumatisches Ventil 4 bzw. 5 mit dem Servoreduzierventil 6 in Ver bindung.
Dieses Reduzierventil reduziert den Luftdruck auf den gewünschten Wert und weicht grundsätzlich von den üblichen Redu zierventilen ab, insofern, als die Öffnungs feder durch einen mit Druckluft gefüllten Raum 7 ersetzt wird, wodurch eine Druck- Zeit-Kurve gemäss der Kurve C der Fig. 1 er reicht wird. Der Druck im Raum 7 wird mit tels des Manometers 8 und eines gewöhn lichen, federbelasteten Reduzierventils 9 mit beliebig kleinem Durchlassquerschnitt auf den für die Betätigung des Kolbens 2 bzw. für die Erzeugung des gewünschten Elektroden druckes erforderlichen Wert eingestellt. Dieser Druck übt über eine Membrane 20 eine ge wisse Kraft auf ein Einlassventil 6a aus, wel ches mit dem höheren Netzdruck durch Zu leitung 21 verbunden ist.
Die einströmende Druckluft entspannt sich sofort, füllt aber den Raum 6b und die mit ihm verbundenen Räume soweit auf, bis die durch den entste henden Pressluftdruck auf die Unterseite der Membrane 20 ausgeübte Kraft gleich gross oder grösser ist wie die das Ventil 6a öffnende Kraft, in welchem Falle das Ventil durch eine kleine Federkraft geschlossen und das Nach strömen weiterer Druckluft verhindert wird.
Der Öffnungsquerschnitt des Ventils Ecu kann als Zylinderring von bestimmtem Durch messer und einer Höhe aufgefasst werden, wel che von der Lage der Membrane abhängig ist. Abgesehen vom hier vernachlässigbaren Ein fluss der Feder des Ventils 6a nimmt "die Membrane 20 immer diejenige Lage ein, bei welcher Gleichheit der spezifischen Drücke ober- und unterhalb der Membrane herrscht. Wenn der Druck unterhalb der Membrane aus irgendwelchem Grunde erheblich unter den Schliessdruck abfällt, wird sich das Ven til bis zu einem Anschlag" maimal öffnen, gleichzeitig wird sich der Druck im Raume 7 wegen der Vergrösserung des Volumens etwas verkleinern.
Bis zu diesem verkleinerten Druck hinauf wird die Druckluft aus der Leitung 21 durch die volle Ventilöffnung in dem Raum 6b nachströmen können. Erst von diesem Schliessdruck an wird die Ventilöff nung reziprok-proportional der Differenz zwi schen Schliess- und Öffnungsdruck reduziert werden. Das Verhältnis zwischen Schliess- und Öffnungsdruck kann in der vorbeschriebenen , Einrichtung beliebig an Eins angenähert wer den, indem das Volumen 7 entsprechend ver grössert wird, und ist unabhängig vom redu zierten Druck. Zwischen Reduzierventil 9 und Druckraum ist noch ein Rückschlagventil 10 vorgesehen, während 11 ein Ablassventil ist um den Druck nach Wunsch herabsetzen zu können.
Der Raum oberhalb des Kolbens 2 des Druckluftzylinders 3 steht in Verbindung mit einem Differentialdruck-Kontaktgeber 12 der zur Messung des Druckes im Zylinder 3 dient, wobei als Vergleichsdruck der Steuer druck des Servoreduzierventils 6 dient; zu diesem Zweck ist der Raum 7 des Ventils 6 über die Leitung 13 mit dein Kontaktgeber 12 verbunden. Dieser Kontaktgeber dient zum Schliessen bzw. Unterbrechen des Schweiss stromkreises 14 sowie des Erregerstromkreises des Ventils 5, wobei dieser letztere Stromkreis noch eine Verzögerungseinrichtung 15 enthält. Die untere Seite des Kolbens 2 steht mit einem einfachen Druckkontaktgeber 16 in Verbindung, dessen Kontakt auch im Schweiss stromkreis 14 liegt.
Die Wirkungsweise der Steuerung ist nun mehr wie folgt: Zunächst wird der Luftdruck im Raum 7 des Servoreduzierventils 6 sowie in der Ver bindungsleitung 13 zum. Differentia-ldruck- Kontaktgeber 12 mittels des 31anoineters 8 und der Ventile 9, 10 auf den Wert einge stellt, der im Druckluftzylinder 3 erforder lich ist um den beim Schweissen gewünschten Elektrodendruck zu erzeugen. Durch das un- erregte Ventil 5 gelangt Druckluft vom Servo- reduzierventil 6 unter den Kolben 2 und hebt diesen in die oberste Endlage (siehe Fig. 2).
Bei Betätigung des Pedals der Schweissma schine wird der Erregerkreis des Ventils 4- ge schlossen -und dieser letztere erlaubt nun der auf den vorgeschriebenen Druckwert vermin derten Druckluft auf die obere Kolbenseite zu gelangen. Der Kolben 2 bewegt sich nach unten, wobei das immer noch unerregte Drei wegauslassventil 5 ein gewisses Rückströmen der unter dem Kolben befindlichen Luft ge stattet, dieses Rückströmen aber doch soweit behindert, dass die Luft unterhalb des Kolbens auf einen höheren als den ursprünglichen Wert komprimiert wird und damit eine Ab bremsung der Kolbenbewegung bewirkt.
So bald der Luftdruck auf der Oberseite des Kolbens 2 seinen maximalen Wert erreicht hat, wird durch Vergleich mit dem unver änderlichen Steuerdruck im Differentialdruck- Kontaktgeber dieser letztere betätigt und die Kontakte 17 und 18 geschlossen. Der Schweiss stromkreis 7 4 kann aber zunächst noch nicht geschlossen werden, da die durch den Druck kontaktgeber 7 6 betätigten Kontakte 19 noch offen sind. Durch das Schliessen der Kontakte 18 wird aber über die Verzögerungseinrich tung das Ventil 5 betätigt und die Luft un terhalb des Kolbens 2 kann über dieses Ventil ins Freie gelangen. Sobald der Überdruck un terhalb des Kolbens 2 verschwunden ist, wer den nunmehr durch den einfachen Druck kontaktgeber 16 die Kontakte 19 geschlossen und der Schweissstrom eingeschaltet.
Das Ein schalten erfolgt aber immer erst wenn der Elektrodendruck seine volle Grösse erreicht hat.
Der Differeritialdruck-Kontaktgeber 12 wird so eingestellt, dass er knapp unter dem Solldruck anspricht und somit keine Verzöge rung eintritt. Fällt aus irgendeinem Grund der Frischdruck im Reduzierventil 6 unter den Steuerdruck, so kann der Kontaktgeber 12 nicht ansprechen, weil der Steuerdruck auf der vorher eingestellten Höhe erhalten bleibt. Ein unzulässiges Ansteigen des Druk- kes im Servoreduzierventil wird durch eine in der Figur nicht dargestellte Sicherheitsab lassvorrichtung am Ventil verhindert.
Die zeitliche Verzögerung, die bei Betäti gung des Ventils 5 notwendig ist, um die be schriebene Schlagdämpfung zu erreichen, kann auch auf andere Weise als in Abhängig keit des Druckes über dem Kolben 2 erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, das Schliessen des Erregerkreises des Ventils 5 in direkter Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens 2 zu machen. Zu diesem Zweck wird an der Kolbenstange ein Kontakt angebracht, der, wenn der Kolben eine bestimmte untere Lage erreicht hat, den Erregerstromkreis des Ven tils 5 schliesst.
Die beschriebene Steuerung kann auch für Druckprogrammsteuerungen angewendet wer den. In diesem Falle muss die beidseitige Be aufschlagung des Kolbens im Druckluftzylin der über je ein getrenntes Servoreduzierventil erfolgen wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, um die bei solchen Programmsteuerungen vorkommenden verschiedenen Elektroden drücke zu erzeugen. Der Steuerdruck für jedes Servoreduzierventil wird mittels eines gewöhnlichen, federbelasteten Reduzierventils (9) in der bereits beschriebenen Weise einge stellt.
Uni zu verhindern, dass der Druck auf der untern Kolbenseite den Druck auf der Oberseite übertreffen könnte, wird entweder das federbelastete Reduzierventil für das unterseitige Servoreduzierventil dem andern federbelasteten Ventil nachgeschaltet (Fig. 3), oder das unterseitige Servoreduzierventil selbst wird dem oberseitigen Servoventil nach geschaltet (Fig. 4).
Mit der Steuerung gemäss der Erfindung wird eine sehr hohe Güte der Schweissung er reicht, da bekanntlich dies von der genauen Einhaltung des jeweiligen erforderlichen Elektrodendruckes abhängt. Ferner wird durch die beschriebene Schlagdämpfung grösste Schonung der Elektroden und der andern beweglichen Teile erreicht.