Pneumatische Steuerung für elektrische Widerstandsschweissmaschinen. Das Hauptpatent bezieht sich auf eine pneumatische Steuerung für Widerstands- 5chweissmaschinen mit mindestens einem den veränderlichen Druck der Elektroden be wirkenden Druckluftzylinder, bei welchem die Luftzufuhr zu dem Zylinder über ein Servo- reduzierventil erfolgt, bei welchem die die Durchlassöffnung bestimmende Kräftediffe renz durch die Differenz zwischen dem Druck der abgehenden Luft und demjenigen einer bestimmten, im Steuersystem eingeschlossenen Luftmenge, deren Druck dem Steuerdruck entspricht, erzeugt wird.
Bei der im Hauptpatent beschriebenen pneumatischen Steuerung wird eine Schlag dämpfung dadurch erreicht, dass während praktisch der ganzen Abwärtsbewegung des Kolbens der Abfluss der Luft unterhalb des Kolbens so weit gedrosselt wird, dass diese Luft komprimiert wird und damit eine Ab bremsung der Kolbenbewegung bewirkt. Erst gegen Ende des Arbeitshubes wird das Aus lassventil für die untere Kolbenseite geöffnet, so dass der Überdruck unterhalb des Kolbens verschwinden kann.
Zweck der Erfindung ist nunmehr, eine verbesserte Schlagdämpfung für die Steue rung des Hauptpatentes zu schaffen, und zwar aus dem Grund, dass man fortwährend bestrebt ist, die Leistungsfähigkeit der moder nen Punktschweissmaschinen zu steigern. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass eine der wichtigsten Anforderungen an die Pneumatik einer Punktschweissmaschine die ist, dass 'die bewegliche Elektrode sich möglichst rasch senkt, aber trotzdem sanft auf die feste Elektrode aufsetzt. Ferner soll die Schlagdämpfung auf möglichst einfache Weise einstellbar sein, um eine genaue An passung an die jeweiligen Betriebsbedingun gen zu ermöglichen.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass ein Rückströmventil in einer die untere Seite des Kolbens des Druckluftzylin ders mit der Druckluftzufuhr verbindenden Luftleitung vorgesehen ist, welches die bei der Abwärtsbewegung unter dem Kolben be findliche Luft zunächst frei in die Zufuhr leitung zurückströmen lässt und erst in einer bestimmten Stellung des Kolbens geschlossen wird, wodurch eine Kompression der Luft unterhalb des Kolbenz zur Dämpfung der Kol benbewegung entsteht, und diese komprimierte Luft erst abgelassen wird, wenn die Elektro den sich berühren.
An Hand der Zeichnung sei ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, und zwar ist in der Figur eine Steuerung für Punktschweissmaschinen in schematischer Weise dargestellt. Es bedeutet 1 die beweg liche obere Elektrode und 2 die feste -untere Elektrode der Schweissmaschine. Die obere Elektrode 1 ist mit dem Kolben 3 eines Druckluftzylinders 4 starr verbunden, und zwecks Betätigung des Kolbens steht das obere und untere Ende des Zylinders 4 über je ein elektropneumatisches Ventil 5 bzw. 6 mit dem Servoreduzierventil 7 in Verbindung.
Dieses Servoreduzierventil 7, dessen Wirkungsweise im Hauptpatent ausführlich beschrieben ist, hält den Druck der dem Zylinder 4 zuflie ssenden Luft auf dem Sollwert, welcher sei nerseits durch einen Differentialdruck-Kon taktgeber 8 mit dem Steuerdruck des Servo- reduzierventils verglichen wird. Für die Ein stellung des Luftdruckes auf dem Sollwert, entsprechend dem gewünschten Elektroden- druck, dient ein gewöhnliches federbelastetes Reduzierventil 9 und ein Manometer 10. Die untere Seite des Kolbens 3 steht noch mit einem einfachen Druckkontaktgeber 11 in Verbindung, dessen Kontakte auch im Schweissstrom-Steuerkreis 12 liegen.
Ferner bedeutet. 13 der Schweisstransformator der Schweissmaschine, welcher über eine an sich bekannte Schweissstromsteuerung 14, z. B. ein elektronisches Steuergerät, an das Netz ange schlossen ist.
Für die Schlagdämpfung nach der Erfin dung ist ein Rückströmventil 1.5 vorgesehen, welches in einer Leitung 16 angeordnet ist, die die untere Kolbenseite mit der Druckluft zufuhrleitung verbindet. Dieses Ventil 15 wird in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens 3 betätigt, und zwar beispielsweise mit tels einer Stange 17, die einerseits mit der Elek trode 1 und anderseits mit der Ventilstange des federbelasteten Ventils 15 mechanisch verbun den ist.. Im Erregerkreis des elektropneuma- tischen Ventils 6 ist der Kontakt 1.8 eines Relais 1-9 vorgesehen, welches auf der Primär seite des Transformators 13 angeordnet ist und einen Arm einer Brückenschaltung bil det, die beim Leerlauf des Transformators abgeglichen ist.
Mit 20 ist noch ein Rück schlagventil bezeichnet, welches dem Ventil 6 vorgeschaltet. ist.
Die Wirkungsweise zier pneumatischen Steuerung und Schlagdämpfung ist nunmehr wie folgt: Im Ruhezustand der Maschine ist der Raum unter dem Kolben 3 mit Druckluft gefüllt, der Kolben also gehoben. Der Solldruck wird durch das gewöhnliche Reduzierventil 9 eingestellt. und am Manometer 10 kontrolliert. Bei Betäti- gung des Pedals 21 der Schweissmaschine wird der Erregerkreis des Ventils 5 geschlossen, so dass dieser letztere sich öffnet und nun er laubt, der auf den vorgeschriebenen Druck wert verminderten Druckluft auf die obere Kolbenseite zu gelangen.
Da auf der obern Kolbenseite die wirksame Druckfläche grösser ist, bewegt sich nunmehr die Elektrode 1 nach unten, wobei vorläufig noch keine we sentliche Kompression entsteht, weil der Über druck sich durch das offene Rückströmventil 15 ausgleichen kann, bzw. die unterseitige Luft ungehindert wieder in die Zufuhrleitung zurückfliessen kann. Infolgedessen wird der erste Teil der Abwärtsbewegung des Kolbens 3 ungebremst sein und sehr rasch erfolgen. Erst nachdem der Kolben einen bestimmten Weg zurückgelegt hat, wird das Ventil 15 durch den mit der Kolbenstange fest. verbun denen Stange 17 geschlossen. Der Moment, in welchem die Kompression bzw.
Dämpfung einsetzen soll, wird so eingestellt., dass der Kolben gerade beim Berühren der Elektroden völlig abgebremst ist. Die Lage des Kolbens, bei welcher das Ventil 1:3 schliessen soll, uni diese Bedingung zu erfüllen, kann leicht rechnerisch ermittelt werden. Erst nachdem die Elektroden 1, 2 sieh berührt haben, darf die komprimierte Luft unter dem Kolben 3 abgelassen werden, und um dies zwangläufig im richtigen Moment zu erreichen, ist das Relais 1.8, 19 vorgesehen, welches auf das Berühren der Elektroden anspricht. Dieses Wechselstromrelais 19 bildet auf der Primär seite des Transformators 13 einen Teil einer Brückenschaltung, welche bei leerlaufendem Transformator abgeglichen ist..
Sobald der Sekundärkreis geschlossen wird, kommt die Brücke aus dem Gleichgewicht und das Relais spricht an. Dadurch wird über dem Kontakt 1.8 der Erregerkreis des Ventils 6 geschlossen, und dieses letztere so umgesteuert, dass die komprimierte Luft unter dem Kolben aus strömen kann.
Sobald der Überdruck unter dem Kolben 3 verschwindet, wird auch der Einfach-Pilot bzw. Kontaktgeber 11- anspre chen -- der Differentialdruck-Kontaktgeber 8 hat bereits während des Senkens der Elek- trode 1 angesprochen, und zwar sobald der Druck auf der Oberseite des Kolbens den Sollwert erreicht hat - so dass eindeutige Sicherheit besteht, dass die eingestellte Elek trodenkraft tatsächlich wirksam ist. Erst jetzt ist daher der Stromkreis 12 zur Schweissmaschinensteuerung 14 geschlossen und damit der Schweissvorgang eingeleitet.
Bei der beschriebenen Dämpfung ist das zusätzliche Ventil 15 ein rein mechanisch be tätigtes Ventil. Dieses Ventil kann aber auch elektropneumatischer Art sein und wird dann durch einen elektrischen Kontakt auf. der Kolbenstange betätigt.
Die Schlagdämpfung nach der Erfindung besitzt den Vorteil, dass eine grösstmögliche Zahl von Schweisspunkten pro Zeiteinheit erreicht werden kann. Ferner kann durch einfache Verstellung des Betätigungshebels bzw. Kontaktes an der Kolbenstange die Schlagdämpfung nach Wunsch eingestellt wer den. Bei Änderungen des Elektrodendruckes oder der Punktzahl muss die Dämpfung nicht neu eingestellt werden, weil sie einzig und allein vom Arbeitshub des Kolbens abhängig ist. Schliesslich ist auch der Aufbau einfach und robust, wobei Störungsquellen möglichst vermieden worden sind.
Pneumatic control for electrical resistance welding machines. The main patent relates to a pneumatic control for resistance welding machines with at least one compressed air cylinder that controls the variable pressure of the electrodes, in which the air is supplied to the cylinder via a servo-reducing valve, in which the force difference determining the passage opening is determined by the difference between the pressure of the outgoing air and that of a certain amount of air enclosed in the control system, the pressure of which corresponds to the control pressure.
In the pneumatic control system described in the main patent, shock absorption is achieved in that during practically the entire downward movement of the piston, the outflow of air below the piston is throttled to such an extent that this air is compressed and thus causes the piston movement to be decelerated. The outlet valve for the lower side of the piston is only opened towards the end of the working stroke, so that the excess pressure below the piston can disappear.
The purpose of the invention is now to create an improved shock absorption for the Steue tion of the main patent, for the reason that one is constantly striving to increase the performance of modern spot welding machines. In this context it should be taken into account that one of the most important requirements for the pneumatics of a spot welding machine is that 'the movable electrode lowers as quickly as possible, but nevertheless gently touches the fixed electrode. Furthermore, the shock absorption should be adjustable in the simplest possible way in order to enable an exact adaptation to the respective operating conditions.
According to the invention, this is achieved in that a non-return valve is provided in an air line connecting the lower side of the piston of the compressed air cylinder to the compressed air supply, which initially allows the air that is sensitive to the downward movement under the piston to flow back freely into the supply line and only is closed in a certain position of the piston, whereby a compression of the air below the Kolbenz to dampen the Kol benbewegung occurs, and this compressed air is only released when the electrodes touch.
With reference to the drawing, an exemplary embodiment of the invention will be explained in more detail, namely a control for spot welding machines is shown in the figure in a schematic manner. It means 1 the movable upper electrode and 2 the fixed lower electrode of the welding machine. The upper electrode 1 is rigidly connected to the piston 3 of a compressed air cylinder 4, and for the purpose of actuating the piston, the upper and lower ends of the cylinder 4 are connected to the servo-reducing valve 7 via an electro-pneumatic valve 5 and 6, respectively.
This servo reducing valve 7, the mode of operation of which is described in detail in the main patent, keeps the pressure of the air flowing into the cylinder 4 at the setpoint value, which is compared with the control pressure of the servo reducing valve by a differential pressure con tact generator 8. An ordinary spring-loaded reducing valve 9 and a manometer 10 are used to set the air pressure to the target value, corresponding to the desired electrode pressure. The lower side of the piston 3 is also connected to a simple pressure contactor 11, the contacts of which are also in the welding current Control circuit 12 lie.
Furthermore means. 13 the welding transformer of the welding machine, which is controlled by a welding current control 14 known per se, e.g. B. an electronic control unit is connected to the network.
For the shock absorption according to the invention, a backflow valve 1.5 is provided, which is arranged in a line 16 which connects the lower side of the piston with the compressed air supply line. This valve 15 is actuated as a function of the movement of the piston 3, for example by means of a rod 17 which is mechanically connected on the one hand to the electrode 1 and on the other hand to the valve rod of the spring-loaded valve 15 .. In the excitation circuit of the electropneumatic table valve 6, the contact 1.8 of a relay 1-9 is provided, which is arranged on the primary side of the transformer 13 and an arm of a bridge circuit bil det, which is balanced when the transformer is idle.
With a check valve 20 is still referred to, which the valve 6 upstream. is.
The mode of operation of the ornamental pneumatic control and shock absorption is now as follows: When the machine is at rest, the space under the piston 3 is filled with compressed air, so the piston is raised. The target pressure is set by the ordinary reducing valve 9. and checked on the pressure gauge 10. When the pedal 21 of the welding machine is actuated, the excitation circuit of the valve 5 is closed, so that the latter opens and now it allows the compressed air reduced to the prescribed pressure value to reach the upper side of the piston.
Since the effective pressure area is larger on the upper side of the piston, the electrode 1 now moves downwards, with no significant compression occurring for the time being, because the excess pressure can be compensated for through the open non-return valve 15, or the air on the underside re-enters freely the supply line can flow back. As a result, the first part of the downward movement of the piston 3 will be unbraked and take place very quickly. Only after the piston has covered a certain distance does the valve 15 become fixed with the piston rod. verbun which rod 17 is closed. The moment in which the compression resp.
If damping is to start, it is set so that the piston is completely braked just when the electrodes are touched. The position of the piston at which the valve should close 1: 3 in order to meet this condition can easily be determined by calculation. Only after the electrodes 1, 2 have touched, the compressed air under the piston 3 may be released, and in order to achieve this inevitably at the right moment, the relay 1.8, 19 is provided, which responds to the contact with the electrodes. This AC relay 19 forms on the primary side of the transformer 13 part of a bridge circuit which is balanced when the transformer is idle.
As soon as the secondary circuit is closed, the bridge is unbalanced and the relay responds. As a result, the excitation circuit of the valve 6 is closed via contact 1.8, and the latter is reversed so that the compressed air can flow out from under the piston.
As soon as the overpressure under the piston 3 disappears, the single pilot or contactor 11 will also respond - the differential pressure contactor 8 has already responded while the electrode 1 was being lowered, namely as soon as the pressure on the top of the Piston has reached the target value - so that there is clear certainty that the set electrode force is actually effective. Only now is the circuit 12 to the welding machine control 14 closed and the welding process initiated.
In the case of the damping described, the additional valve 15 is a purely mechanically operated valve. This valve can also be of the electro-pneumatic type and is then opened by an electrical contact. the piston rod actuated.
The shock absorption according to the invention has the advantage that the greatest possible number of welding points can be achieved per unit of time. Furthermore, the shock absorption can be adjusted as desired by simply adjusting the operating lever or contact on the piston rod. If the electrode pressure or the number of points changes, the damping does not have to be reset because it depends solely on the working stroke of the piston. Finally, the structure is also simple and robust, with sources of interference being avoided as far as possible.