Widerstands-Schweissmaschine Bei Widerstands-Schweissmaschinen müs sen die Werkstücke während des Schweissvor ganges bekanntlich unter hohem Druck (sog. Schweissdruck) von den Elektroden aufein andergepresst werden; zu diesem Zweck macht man mindestens eine der beiden Schweisselek troden, beweglich und sieht für diese Elektrode einen mechanisch, pneumatisch oder hydrau lisch angetriebenen Vorschub vor. Damit man die Werkstücke bequem zwischen die Elek troden bringen kann, muss der verfügbare Weg dieses Vorschubes ziemlich gross bemessen sein; den hohen Schweissdruck braucht man aber offenbar erst nach dem losen Einspannen (Einstellen) der Werkstücke auf dem letzten kurzen Wegstück zu erzeugen, welches der Er zeugung des notwendigen Kontaktdruckes und der Verformung der Werkstücke während des Schweissprozesses dient.
Es ist daher bereits üblich, den Vorschubweg in zwei Bewegungs schritten mit verschiedenem Kraftaufwand zu durchfahren. Benutzt man dabei z. B. einen Kniehebelantrieb für die bewegte Elektrode, so erfolgt der Vorschub im zweiten Bewegungs schritt auch finit verminderter Geschwindig keit. Bei dem heute aus raumtechnischen Gründen bevorzugten pneumatischen Antrieb hingegen war es bisher nicht möglich, den letz ten kurzen Hubweg mit der erforderlichen Kraft ausreichend langsam zu durchfahren, so dass die Elektroden beim Schweissprozess stets mit einem harten Schlag zusammen gedrückt wurden.
Die Erfindung betrifft eine Widerstands- Schweissmaschine, bei welcher wenigstens eine mit einem hydraulischen Kolben verbundene Elektrode in zwei Schritten (Einstellhub und Schweisshub) aus ihrer Ruhelage in die Ar beitslage verschiebbar ist.
Nach der Erfindung steht der Arbeits raum des Zylinders des hydraulischen Kolbens mit einem zweiten Zylinderraum, in dem ein pneumatisch angetriebener Verdrängerkolben verschiebbar ist, und über einen verschliess baren Durchlass mit einem Behälter für die hydraulische Flüssigkeit in Verbindung. Dabei ist die mit dem hydraulischen Kolben ver bundene Elektrode zusätzlich unter der Wir kung eines pneumatischen Hilfskolbens in Richtung auf ihre Gegenelektrode verschieb bar.
Ausserdem sind Mittel vorgesehen, welche bewirken, dass beim Schliessen der Elektroden während des ersten Schrittes (Einstellhub) dieser Hilfskolben druckbeaufschlagt und der Durchlass geöffnet und während des zweiten Schrittes (Schweisshub) sowie beim Ausüben des Elektrodendruckes der Durchlass geschlos sen und sowohl der Hilfskolben als auch ein zweiter pneumatischer Kolben, der mit den Verdrängerkolben verbunden ist, druckbeauf- schlagt sind.
Beim Betrieb dieser Maschine erfolgt der erste Schritt (Einstellhub) des Elektroden vorschubes unter der Wirkung des Hilfs- kolbens, also durch unmittelbaren pneumati- sehen Antrieb. Dabei können eine relativ kleine Kraft und eine relativ grosse Geschwin digkeit angewendet werden. Der zweite Schritt des Elektrodenvorschubes (Schweisshub) er folgt unter der Wirkung des hydraulischen Kolbens. Auf diesen wird dabei bei geschlos senem Durchlass durch Vorwärtsbewegung des Verdrängerkolbens eine Kraft ausgeübt, welche bei zweckmässiger Wahl der beteiligten Kolbenflächen gemäss der hydraulischen Kraftübersetzung gesteigert ist.
Der zweite Schritt erfolgt also relativ langsam Lind mit einer grossen Kraft, welche nach kraftschlüs siger Berührung der Elektroden und Werk stücke rasch ansteigt. Auf diese Weise wird ein schlagloses Arbeiten ermöglicht, und jeder Schritt des Elektrodenvorschubes mit der zweckmässigen Geschwindigkeit und der an schliessende Schweissvorgang mit grossem Schweissdruck ausgeführt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Teil des Einspannkopfes der Wi derstands-Schweissmaschine und Fig.2 ein Bewegungsdiagramm der ver schiebbaren Elektrode des Einspannkopfes nach Fig.1.
Der dargestellte Einspannkopf dient dazu, die Elektrode 1 in Richtung des Pfeils 2 nach unten zu bewegen und unter dem notwendigen Schweissdruck auf die von der Gegenelektrode 38 unterstützten Werkstücke 3 zu pressen. Die Elektrode 1 ist dabei in ein Futter 4 einge spannt, mit dem die Stromzuführung 5 ver bunden ist; ein Stempel 6 des Futters 4 ist dabei in einer Buchse 7 geführt, welche in das zum Gestell der Maschine gehörende Guss stück 8 eingelassen ist. Der obere verjüngte Teil des Stempels 6 trägt den hydraulischen Kolben 9, welcher in einer zylindrischen Boh rung des Gussstückes 8 gleitet. Der über dem Kolben 9 liegende Raum 10 dieser zylindri schen Bohrung ist mit Flüssigkeit (z. B. Öl) gefüllt. Der unter dem Kolben 9 liegende Raum 11 ist an eine Druckluftleitung 12 ange schlossen.
über der zylindrischen Bohrung 10, 11 ist ein getrennter Zylinder 13 angeordnet, in dem ein Hilfskolben 14 gleitet, und dessen über dem Hilfskolben 11 liegender Raum über eine Lei tung 15 und ein Magnetventil 16 mit einer Druckluftleitung 12a verbunden ist. Ein Stössel 17 dieses Hilfskolbens 14 ruht auf dem Kopf des Stempels 6; das obere, aus dem Zylinderdeckel 18 herausragende Ende des Stössels 17 trägt auf einem Gewinde ein Hand rad 19. Letzteres bildet mit einer am Zy linderdeckel 18 vorgesehenen Ringwulst 20 eine verstellbare Hubbegrenzung für den Ab wärtsgang des Hilfskolbens 14. Kurz bevor das Handrad 19 sich auf dem Ringwulst 20 absetzt, schliesst es einen Sicherheitskontakt 21.
In den Teil 10 des hydraulischen Zylinders mündet quer eine Zylinderbohrung 22. Gegen über der Mündung ist eine Füllschraube 23 angeordnet. In der Bohrung 22 ist ein Ver drängerkolben 24 versehiebbar gelagert. Der Verdrängerkolben 24 wird von einem erheb lich grösseren Kolben 25 pneumatisch ange trieben, welcher in seiner Ruhestellung von einer Feder 26 nach rechts gedrückt wird. Der Druckluftzylinder 27 dieses Antriebskolbens 25 steht über eine Leitung 28 und ein Magnet ventil 29 mit der Druekluft-Zuleitung 12a in Verbindung.
Über der Bohrung 22 ist ein Ölreservoir 30 angeordnet, das über eine durchbohrte Kappe 31 belüftet ist. Dies Ölreservoir steht mit. der Bohrung 22 über einen Schlitz 32 in Verbin dung, der dicht. neben der Ruhestellung des Verdrängerkolbens 24 liegt.
Zur Steuerung des Mechanismus dient in üblicher Weise ein Fusshebel 33, mit dem man die Kontakte 34, 35 der steuernden elektri schen Stromkreise betätige. Dieser Fusshebel 33 ist in Fig. 1 unten rechts schematisch ge zeichnet. Er schliesst bei Betätigung zunächst. den Kontakt 34, welcher das Magnetventil 16 öffnet; hierauf schliesst er den Kontakt 35, welcher das Magnetventil 29 öffnet, sobald sich ausserdem noch der in Reihe liegende Kontakt 21 geschlossen hat. Zum Ablassen der Druelz- luft nach dem Schliessen der Magnetventile 16, 29 kann jeweils ein zusätzliches (nicht gezeich- netes) Magnetventil vorgesehen werden. In Fig.1 sind der Einfachheit halber für diesen Zweck die beiden Leckdüsen 36, 37 gezeichnet.
Das Diagramm Fig. 2 zeigt den Weg s der Bewegung der Elektrode 1 in Abhängig keit von der Zeit t. Dabei ist angenommen, dass zur Zeit 0 der Kontakt 34 und im Zeit punkt t2 der Kontakt 35 geschlossen, sowie dass im Zeitpunkt t3 nach beendeter Schweissung der Kontakt 35 und im Zeitpunkt t,1 der Kon takt 34 wieder geöffnet wird.
Im Ruhezustand ist der Kolben 9 von der über die Leitung 12 einströmenden Druck luft nach oben gedrückt, wobei der Bund 4a des Futters 4 an der Buchse 7 anliegt. Gleich zeitig ist der druckentlastete Kolben 14 in seine höchste Stellung hochgeschoben. In die ser Stellung der Elektrode 1 können die Werk stücke bequem in den Elektrodenspalt einge führt und dort justiert werden.
Schliesst man nunmehr den Kontakt 34, so öffnet sieh das Magnetventil 16 und die in den Zylinder 13 einströmende Druckluft schiebt den Kolben 14 sowie mittels des Stössels 17 auch den Kolben 9 und die Elektrode 1 nach unten. Diese pneumatisch ausgeführte Zustellbewegung verläuft völlig stossfrei, da das gleichzeitig durch den Schlitz 32 in den Raum 10 des Zylinders 9 angesaugte Öl eine Dämpfung bewirkt. Diese Bewegung findet ihr Ende, sobald sich die Nabe des Hand rades 1.9 auf den Wulst 20 auflegt. Durch passende Einstellung des Handrades 19 kann man also die Weglänge s des ersten Bewe gungsschrittes, welche dem Kurventeil 0-I iti Fig.2 zugeordnet ist, beliebig einstellen.
Man wählt sie am besten so, dass die Elektrode 1. am Ende dieses Wegabschnittes etwa 0,5 bis 1 mm über den Werkstücken 3 steht oder aber diese Werkstücke eben berührt.
Wird nunmehr im Zeitpunkt<I>t2</I> durch Wei terbewegen des Fusshebels 33 der Kontakt 35 geschlossen, so ist der mit diesem Kontakt in Reihe liegende Sicherheitskontakt 21 bereits geschlossen und das Magnetventil 29 öffnet sich daher sofort. Infolgedessen wird die Kam mer 27 mit Druckluft gefüllt, welche den Kol ben 25 gegen die Feder 26 nach links schiebt. Dabei verschliesst der mit dem Kolben 25 ver bundene Verdrängerkolben 24 zunächst den Schlitz 32 und übt dann einen Druck auf das in den Zylinderräumen 10 und 22 befindliche Öl aus. Unter der Wirkung dieses Druckes bewegt sich der Kolben 9 abwärts.
Sobald die Elektrode 1 dann das Schweissgut 3 be rührt, wird dieses an der Schweissstelle mit einer Kraft zusammengepresst, welche durch den Luftdruck in der Leitung 12a und die Flächen des Kolbens 25, 24 und 9 bestimmt ist. Mit dieser Druckkraft wird dann ge schweisst, Nach beendeter Schweissung wird der Fuss hebel 33 losgelassen, dadurch öffnet sich zu nächst der Kontakt 35; es schliesst sich dann das Magnetventil 29 und die Feder 26 schiebt den Kolben 24 gegen den sinkenden Druck der abgeblasenen Luft wieder nach rechts. Hierbei hebt sich der Kolben 9 mit der Elek trode 1, bis der Kopf des Stempels 6 sich wieder gegen den Stössel 17 des Kolbens 14 legt (Bewegungsphase III-IV in Fig. 2).
Wird anschliessend auch der Kontakt 34 ge öffnet, so sinkt der über dem Kolben 14 herr schende Luftdruck auf Null, und die unter den Hauptkolben 9 einströmende Druckluft hebt beide Kolben wieder an, bis der Bund 4a auf der Buchse 7 aufliegt. Die Maschine ist dann bereit zur nächsten Schweissung.
Wie man erkennt, dient der hydraulische Antrieb des Hauptkolbens 9 nur als Zwischen glied zur Erzielung eines schlagfreien, sehr kurzen Hubes unter grossem Druck. Als eigent liches Antriebsmittel dient hingegen für alle Bewegungen normale Druckluft. Weiterhin erkennt man, dass sich eine äusserst gedrängte, raumsparende Gesamtanordnung ergibt, deren Raumbedarf auch dadurch klein ist, dass der Zylinder des Hilfskolbens 14 axial gegen. den Zylinder des hydraulischen Kolbens 9 ver schoben ist.
In der Praxis ist es nicht immer notwendig, für jede Schweissung die Elektrode 1 ganz hochzufahren. So genügt es z. B. für sog. Steppnahtschweissungen , die Elektrode 1 von Schweisspunkt zu Schweisspunkt nur um 1-2 mm hochzufahren, um die Werkstücke in der Nahtrichtung weiterschieben zu können. Der Kontakt 34 bleibt dann dauernd geschlos sen, (das heisst, das Magnetventil 16 ist dauernd geöffnet), und es werden für die einzelnen Schweissungen nur die Kolben 25, 24 über den Kontakt 35 betätigt. Durch Einstellung des Handrades 19 kann man hierbei die dauernd festgehaltene Anschlagstellung des Hilfskol bens 14 und damit. den Arbeitsweg des Haupt kolbens 9 beliebig wählen.
Weiterhin kann die gezeichnete Punkt schweisselektrode 1 für die Verwendung a15 Nahtschweissmaschine natürlich auch durch die übliche Kontaktrolle ersetzt werden.
Die mechanische Kraftübertragung vom Hilfskolben 14 auf den Kolben 9 kann auch durch ein Hebelsystem erfolgen. Die beschrie bene Anordnung, bei welcher der hydraulische Zylinder und der enger gebohrte Zylinder des pneumatischen Hilfskolbens 14 mit parallelen Axen in Reihe angeordnet sind und der Hilfs kolben 14 über eine Schubstange (Stössel 17) exzentrisch auf den hydraulischen Kolben drückt, ist jedoch besonders raumsparend.
Die verschliessbare Öffnung (Schlitz 32), über welche der hydraulische Zylinder wäh rend des ersten Bewegungsschrittes mit dem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung steht, kann auch, mit einem mechanisch, elektrisch oder pneumatisch gesteuerten Ventil ausge rüstet werden, welches sich vor der Ein leitung des zweiten Bewegungsschrittes schliesst.
lieh unter der Wirkung eines pneumatischen Hilfskolbens (14) in Richtung (2) auf ihre Gegenelektrode (38) verschiebbar ist, wobei Mittel vorgesehen sind, welche bewirken, dass beim Schliessen der Elektroden während des ersten Schrittes (0-I) dieser Hilfskolben (14) druckbeaufschlagt und der Durchlass (32) ge öffnet, und während des zweiten Schrittes (II-III) sowie beim Ausüben des Elektroden druckes der Durchlass (32) geschlossen und sowohl der Hilfskolben (14) als auch ein zwei ter pneumatischer Kolben (25), der mit dem Verdrängerkolben (24) verbunden ist, druck beaufsehlagd sind.
UNTERANSPRÜCHE 1. Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (10) des Zylinders des hydraulischen Kolbens (9) über den zweiten Zylinderraum (22) und den Durchlass (32) mit dem Behälter (30) für die hydraulische Flüssigkeit verbunden ist, wobei die Mündung des Durchlasses (32) in den zweiten Zylinderraum (22) im Anlaufweg des Verdrängerkolbens (24) liegt- Lind mittels des Verdrängerkolbens verschlossen ist, wenn die ser sich ausserhalb seiner Ruhelage befindet.
2. Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung des pneumatischen Antriebes (25, 27) für den Verdrängerkolben (24) ein Ventil (29) liegt, welches in Ruhelage geschlossen ist, und dass Mittel (21) vorgesehen sind, welche dazu dienen, dieses Ventil (29) zu öffnen, wenn der Hilfskolben (14) sieh der Endstellung seines Arbeitshubes nähert-.
3: Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Kolben (9) mit der Elektrode (1) über einen luft dicht durch einen Deckel seines Zylinders herausgeführten Stempel (6) verbunden ist, und dass der hierdurch zwischen diesem Kol ben (9) und diesem Zylinderdeckel gebildete, Ringraum (11) zum. Zwecke des Zurückfüh rens des hydraulischen Kolbens (9), der mit ihm verbundenen Elektrode (1) und des Hilfs kolbens (14) aus der Arbeitslage in die Ruhe lage mit einer Druckluftquelle verbindbar ist.,